后張法預(yù)應(yīng)力箱梁起拱度異常的原因分析

張燕

1 概述

后張法預(yù)應(yīng)力箱梁因場地小，施工技術(shù)成熟，對跨徑的適應(yīng)性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，模板周轉(zhuǎn)次數(shù)多，已被廣泛應(yīng)用于橋梁的上部結(jié)構(gòu)，但人們始終把箱梁混凝土的強(qiáng)度、張拉伸長值、張拉力作為控制重點，而忽略了箱梁的起拱度。在JTJ 041-2000公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范及JTG F80/1-2004公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)中沒有具體的指標(biāo)要求，但是，如果預(yù)應(yīng)力箱梁在張拉后，起拱度過大或過小，也將影響橋面的鋪裝厚度和濕接縫及跨中橫梁施工時鋼筋的連接、模板的安裝、混凝土的澆筑，也從力學(xué)角度，影響其受力性質(zhì)，由平面受力變成了三維受力狀態(tài)，增加了其安全的不確定性。

本人多年來所監(jiān)管的各種20 m～40 m跨徑不等的后張法預(yù)應(yīng)力箱梁近3 000片，對其中出現(xiàn)的起拱度異常情況進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施及解決辦法。

2 概念

后張法預(yù)應(yīng)力箱梁在設(shè)計時便考慮到箱梁在張拉后，起拱導(dǎo)致橋面鋪裝厚度不足，因此往往在底模(臺座)上設(shè)置拋物線凹型預(yù)拱度。20 m箱梁一般設(shè)置1 cm～1.5 cm的預(yù)拱度，漸變到40 m箱梁時設(shè)置2.5 cm～3 cm的預(yù)拱度。

在實際張拉后，預(yù)應(yīng)力箱梁的起拱度與設(shè)計不能吻合。出現(xiàn)起拱度異常分兩種情況:一種是起拱度不明顯，另一種是起拱度太大，這兩種情況對橋梁的使用安全都有一定的影響。

3 原因分析

1)起拱度太小。

a.張拉時混凝土強(qiáng)度過高。按照規(guī)范及設(shè)計圖紙的要求，后張法預(yù)應(yīng)力張拉時混凝土的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%，但因為混凝土試件的強(qiáng)度有時并不能代表混凝土的實際強(qiáng)度，加之因工序的安排，箱梁張拉時混凝土的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了設(shè)計的90%，有的甚至超過了115%。混凝土強(qiáng)度高，意味著其彈性模量大，抗變形能力強(qiáng)，張拉的起拱度自然就小。

b.箱梁的配筋較多。如果箱梁中配置的鋼筋數(shù)量多，其彈性模量也大，也會引起箱梁的起拱度太小。

c.張拉應(yīng)力值不足。若千斤拉的使用次數(shù)超過200次，或標(biāo)定時間超過3個月，本來應(yīng)該重新進(jìn)行標(biāo)定，而未標(biāo)定或千斤頂漏油的原因，可能使壓力表的讀數(shù)大于實際應(yīng)力值。張拉應(yīng)力值不足自然起拱度就小。

d.波紋管不順直。若預(yù)埋波紋管的管道不順直，起彎點角度與設(shè)計差距太大，張拉時一部分張拉力用來抵消鋼絞線與波紋管的摩擦阻力而受到了損失，導(dǎo)致起拱度減小。

e.波紋管破裂漏漿或變形，導(dǎo)致鋼絞線穿束困難加大摩擦，導(dǎo)致起拱度減小。

f.箱梁張拉時，箱內(nèi)、箱頂?shù)耐饧淤|(zhì)量較大，約束變形。

如果將大量的鋼模板放置在箱梁頂上或箱中因養(yǎng)護(hù)注入過多的水，也可約束箱梁的正常變形，導(dǎo)致起拱度過小。本人曾見到過一片30 m的預(yù)應(yīng)力箱梁其起拱度太小，原來在這片箱梁的箱體中存放了近20 t水。

g.張拉時氣溫過低。由于工期安排，有的箱梁在張拉時，氣溫偏低，由于混凝土同樣具有熱脹冷縮的特性，也會影響起拱度的大小。

h.臺座上表面粗糙，箱梁與臺座的摩擦力過大，因約束作用導(dǎo)致起拱度過小。

2)起拱度太大。

a.張拉時混凝土的強(qiáng)度偏低。若箱梁鋼絞線張拉時，混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計要求，其彈性模量太小，變形大，導(dǎo)致起拱度過大。本人曾對起拱度過大的箱梁及時進(jìn)行回彈，反算出的強(qiáng)度大多只有設(shè)計強(qiáng)度的80%～85%之間。設(shè)計要求90%是有其科學(xué)依據(jù)的。

b.齡期過短。有時為了縮短臺座的周轉(zhuǎn)周期，采用蒸汽養(yǎng)生等辦法加快混凝土箱梁強(qiáng)度的增長速度，短期內(nèi)混凝土強(qiáng)度雖然達(dá)到了設(shè)計規(guī)定的張拉強(qiáng)度，但是混凝土的彈性模量卻與強(qiáng)度不是絕對的線性關(guān)系，因此如果箱梁張拉時齡期不足7 d，張拉后起拱度一般偏大，因此在工期安排時，也應(yīng)考慮這一因素。

c.超張拉。對于低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉，一般不允許超張拉，但由于后張法是張拉應(yīng)力值與伸長值雙控，有時為了解決伸長值過小，低于伸長值的－6%時，采用增加2%～5%的張拉力解決這一問題，伸長值的問題解決了，但導(dǎo)致起拱度過大。

d.張拉時氣溫過高。張拉后的起拱度，夏季與春秋季不同，甚至一天內(nèi)中午與早晚時分也不同，本人曾見到一片箱梁，在中午張拉后起拱度過大，到次日早晨降低，到中午又變大，當(dāng)日溫差18℃。

e.箱梁張拉后，擱置時間過長。規(guī)范規(guī)定箱梁張拉至架梁后體系轉(zhuǎn)換，一般不超過3個月。如果時間擱太長，因鋼絞線的松弛及混凝土的徐變，箱梁的起拱度隨時間的增加而增加。

4 預(yù)防措施

1)張拉時混凝土的強(qiáng)度要適宜，嚴(yán)格按照設(shè)計要求的強(qiáng)度進(jìn)行張拉。其偏差范圍控制在±5%混凝土強(qiáng)度以內(nèi)。強(qiáng)度以現(xiàn)場同條件養(yǎng)護(hù)的試件為準(zhǔn)，以不小于8個測區(qū)的回彈值參考。

2)混凝土的齡期一般控制在7 d以上。

3)嚴(yán)格控制張拉力，既不允許超張拉又不允許欠張拉。

4)嚴(yán)格控制鋼波紋管的位置。特別是起彎點等處，在波紋管固定時，直線段定位鋼筋不大于1 m，弧線段定位鋼筋不大于0.5 m，曲線要順滑，直線要順直，波紋管坐標(biāo)嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定的±10執(zhí)行，不能出現(xiàn)蛇形波紋管。

5)波紋管在使用前應(yīng)進(jìn)行試驗檢測，確保其硬度和滲水性，如因鋼筋焊接或穿管定位時，被焊渣燒出小洞或劃裂，必須用透明膠包裹。

6)箱梁在混凝土澆筑時必須在波紋管內(nèi)穿略小于波紋管直徑的PVC(或PC)塑料管，并不停地抽拉，嚴(yán)禁提前將鋼絞線穿入波紋管內(nèi)。

7)張拉前放出箱梁內(nèi)的養(yǎng)護(hù)水及梁頂?shù)哪０宓入s物。

8)臺座表面宜使用5 mm以上的鋼板覆蓋，或制成水磨石臺面，刷好隔離劑。

9)盡量安排在年平均氣溫的時間段進(jìn)行張拉。

10)張拉后盡量縮短放置時間，如果確因種種原因(如冬休時間)不能及時架梁并進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，應(yīng)對箱梁的起拱度進(jìn)行定期檢測，超過常規(guī)數(shù)據(jù)1 cm者，應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓。

11)嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)定的張拉順序進(jìn)行張拉。

12)張拉結(jié)束后，必須24 h內(nèi)進(jìn)行注漿。

5 結(jié)語

后張法預(yù)應(yīng)力箱梁的起拱度也是箱梁質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，必須引起我們的高度重視，從配合比控制、施工工藝、工期安排、細(xì)部做法等多方面進(jìn)行綜合控制，才能有效地控制起拱度。

［1］ 李志鋒.淺談后張法客運(yùn)專線箱梁裂縫成因與預(yù)防措施［J］.山西建筑，2009，35(19):322-323.