小跨度交通橋預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)拱度不足原因及對(duì)策

彭愛華 傅建

摘 要：本文對(duì)某小跨度交通橋預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁起拱值不足原因進(jìn)行了分析提出了具體措施。

關(guān)鍵詞：小跨度 預(yù)應(yīng)力板梁 起拱值不足 原因 對(duì)策

某交通橋位于柬埔寨境內(nèi)一電站對(duì)外交通公路上，為5～20m跨后張預(yù)應(yīng)力空心板簡(jiǎn)支梁橋，橋面寬度8m，總長(zhǎng)100m。設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅱ級(jí)，驗(yàn)算汽車荷載等級(jí)為特掛-200級(jí)。橋上部構(gòu)造為后張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，板高1m，中板寬1.24m，邊板寬1.395m，全橋設(shè)中板4塊，邊板2塊；下部結(jié)構(gòu)為擴(kuò)基柱式橋墩。成橋后要按預(yù)制板與10cm現(xiàn)澆整體化混凝土層共同受力進(jìn)行設(shè)計(jì)。

為了防止預(yù)制板梁上拱過大，預(yù)制板梁與橋面現(xiàn)澆層由于齡期差別而產(chǎn)生過大收縮差，設(shè)計(jì)規(guī)定存梁期不超過90天，若累計(jì)反拱值超過計(jì)算值8mm，應(yīng)采取控制措施。各類型板梁在鋼絞線放張后、各存梁期跨中，上拱度計(jì)算值及二期恒載產(chǎn)生的下?lián)现等缦卤怼?/p>

由于受現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、施工條件、施工人員水平限制，在預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉后，實(shí)測(cè)起拱值3～5mm不滿足設(shè)計(jì)要求，需要查明原因。

一、預(yù)應(yīng)力空心板梁反預(yù)拱度設(shè)置問題

交通橋預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)拱度設(shè)置主要是尋求橋梁建成后有一個(gè)平順行車的條件，在中小跨度預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支型梁施加預(yù)應(yīng)力后，梁體會(huì)出現(xiàn)拱度，隨著混凝土的收縮以及使用過程中施加的活載等因素使梁體的彎矩增大，同時(shí)梁體向下變形位移。

對(duì)于自重較小的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力反拱過大可能造成的不利影響，必要時(shí)采取反預(yù)拱或在設(shè)計(jì)和施工上的措施，保證橋梁在正常使用時(shí)保持橋面的平整性，避免橋面隆起甚至開裂破壞。

二、預(yù)拱度不足要因分析及對(duì)策

1.制梁臺(tái)座與預(yù)應(yīng)力空心板梁混凝土面摩擦阻力大小

工程所在地位于原始森林內(nèi)，周邊無混凝土預(yù)制加工廠，制梁平臺(tái)采用現(xiàn)澆C15素混凝土在平地上澆筑形成，厚度一般為10cm。臺(tái)座強(qiáng)度、剛度及表面平整度、光潔度不夠，增大了梁體與臺(tái)座混凝土黏結(jié)力和摩擦力，另板梁張拉后臺(tái)座兩側(cè)出現(xiàn)裂縫、下沉。

為減小制梁臺(tái)座與預(yù)應(yīng)力空心板梁混凝土面黏結(jié)力和摩擦阻力，在臺(tái)座制作時(shí)，表面應(yīng)平整、光滑、干凈，并對(duì)臺(tái)座兩側(cè)基礎(chǔ)進(jìn)行加深處理，確保板梁張拉時(shí)臺(tái)座兩端不出現(xiàn)裂縫、沉降。在澆筑混凝土前，在臺(tái)座表面涂機(jī)油或?yàn)⒒?、刷脫模劑等，刷后不得污染。另外，由于臺(tái)座與梁體接觸面比架梁后與支座的接觸面大，梁體起拱要先克服梁體底面的黏結(jié)力、靜摩擦力，而理論計(jì)算沒有考慮其影響，故臺(tái)座上實(shí)測(cè)的起拱值肯定要小于設(shè)計(jì)值，我們可采取龍門吊抬起一段時(shí)間，起拱值就會(huì)大些。

2.預(yù)應(yīng)力空心板梁混凝土澆筑時(shí)底板超厚

預(yù)應(yīng)力空心板梁內(nèi)部空腔采用充氣芯模，前期芯模固定不牢靠，底板、側(cè)板混凝土在施工過程中產(chǎn)生浮力和水平力，致使芯模產(chǎn)生上浮和左右偏移，影響了構(gòu)件截面幾何尺寸的準(zhǔn)確性，導(dǎo)致底板過厚，增大了起拱阻力。

3.鋼絞線張拉預(yù)應(yīng)力大小

在預(yù)應(yīng)力板梁張拉時(shí)，施工方按設(shè)計(jì)張拉力進(jìn)行張拉，未考慮施工、材料等因素造成的應(yīng)力損失，未進(jìn)行超張拉，而鎖定后鋼絞線應(yīng)力不足也是起拱值不足的原因之一。一般千斤頂施加的力應(yīng)該在設(shè)計(jì)控制應(yīng)力的基礎(chǔ)上超張拉約占3%，以抵消或減小應(yīng)力損失。

4.預(yù)應(yīng)力管道設(shè)置位置及波紋管與鋼鉸線間摩擦阻力大小

通過對(duì)未澆筑預(yù)應(yīng)力板梁檢查，我們發(fā)現(xiàn)存在波紋管固定不牢的情況，在砼澆筑過程中存在上浮、偏移情況。在管道安裝位置不正確達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，或在波紋管自身管壁阻力過大時(shí)，將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋的有效應(yīng)力減小，從而導(dǎo)致拱度值降低。

5.張拉時(shí)梁體混凝土強(qiáng)度

由于箱型梁在張拉時(shí)混凝土齡期已超過28天，另設(shè)計(jì)將梁體混凝土由C40提高至C50，梁體強(qiáng)度、剛度較同等級(jí)別預(yù)應(yīng)力空心板梁大，對(duì)預(yù)制梁的起拱值也有一定影響。

6.拱度的變形滯后現(xiàn)象

因張拉力通過波紋管內(nèi)漿體將預(yù)應(yīng)力傳遞到預(yù)應(yīng)力空心板梁混凝土存在時(shí)間差，導(dǎo)致應(yīng)力滯后，影響時(shí)間持續(xù)較長(zhǎng)。在張拉后，預(yù)應(yīng)力空心板梁混凝土本身也存在收縮和徐變現(xiàn)象，后期拱度將會(huì)有所增大。

7.起拱值測(cè)量方法

我們采用水準(zhǔn)儀三點(diǎn)測(cè)量法，即在預(yù)應(yīng)力空心板梁兩端、中點(diǎn)和張拉前后分別進(jìn)行測(cè)量。實(shí)測(cè)顯示，中間起拱一般6mm左右，兩端下沉4mm左右，總起拱值在10～14mm之間，與設(shè)計(jì)值基本相符。