先張法空心板起拱度偏差的分析探討

張彥濤

摘 要：先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板以其施工簡便、成本造價(jià)較低、可以批量化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，目前在公路建設(shè)過程中應(yīng)用較為廣泛。文章通過對(duì)先張法預(yù)應(yīng)力空心板施工過程中產(chǎn)生起拱度偏差原因的分析，提出改進(jìn)和應(yīng)對(duì)策略。

關(guān)鍵詞：先張法；起拱度；偏差；分析探討

1 基本概念

先張法是在澆筑混凝土前張拉預(yù)應(yīng)力筋，并將張拉的預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)錨固在臺(tái)座或鋼模上，然后澆筑混凝土，待混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的80%，保證預(yù)應(yīng)力筋與混凝土有足夠的粘結(jié)時(shí)，放松預(yù)應(yīng)力筋，借助于混凝土與預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)，對(duì)混凝土施加預(yù)應(yīng)力的施工工藝。

先張法預(yù)應(yīng)力空心板在混凝土澆筑后預(yù)應(yīng)力筋與混凝土粘結(jié)形成握裹力，放松預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，梁板內(nèi)的鋼筋線由梁板兩端向中間回縮，由握裹力傳遞至混凝土內(nèi)，產(chǎn)生向上的起拱度。起拱度的大小既是反映預(yù)應(yīng)力施加是否合理、超限或不足的指標(biāo)，也是可間接反映梁體混凝土施工質(zhì)量控制好壞的指標(biāo)，但如果起拱度偏差過大可導(dǎo)致下列情況的出現(xiàn)：

（1）同跨板梁之間在梁底平面上產(chǎn)生高差錯(cuò)臺(tái)，造成梁底平整度較差，影響橋梁外形美觀。

（2）橋面高低不平，影響橋面鋪裝層的厚度，降低橋梁的安全性能和耐久性，嚴(yán)重的會(huì)因此修改設(shè)計(jì)，調(diào)整橋面高程時(shí)，既增加結(jié)構(gòu)的自重，又造成浪費(fèi)。

（3）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土中所建立的有效預(yù)應(yīng)力值相比設(shè)計(jì)應(yīng)力值過大或過小，造成梁板結(jié)構(gòu)性的安全隱患，影響橋梁整體質(zhì)量、使用壽命和運(yùn)營安全。

有鑒于此，對(duì)先張法預(yù)應(yīng)力構(gòu)件施工時(shí)起拱度進(jìn)行有效的控制是有重大的現(xiàn)實(shí)意義的。

2 起拱度偏差產(chǎn)生的原因

鋼絞線在張拉時(shí)，我們通常采用張拉油表數(shù)和鋼絞線的伸長值進(jìn)行雙控，在張拉油表數(shù)達(dá)到100%，還要按規(guī)范要求對(duì)伸長值進(jìn)行量測(cè)、計(jì)算，實(shí)際伸長值與理論伸長值的偏差應(yīng)控制在±6%以內(nèi)?，F(xiàn)行施工規(guī)范僅要求對(duì)張拉力和所張拉的鋼絞線總伸長值進(jìn)行控制，下面結(jié)合工程案例，對(duì)鋼絞線張拉后的幾處代表位置受力及伸長值進(jìn)行分析研究，查找起拱度偏差產(chǎn)生的原因。

某橋梁結(jié)構(gòu)采用20米先張法預(yù)應(yīng)力空心板，大梁預(yù)制場(chǎng)所建張拉臺(tái)座為4道100米，假設(shè)不考慮同道臺(tái)座梁板之間的施工距離和張拉端的工作、錨固長度，臺(tái)座總長100米，每道可預(yù)制20米空心板5片，我們把張拉端稱為A端，固定端稱為B端，由A端至B端的5片梁板依次編號(hào)K1、K2、K3、K4、K5，在每片梁板中間位置取100cm作標(biāo)記，其在張拉后依次量取伸長值記作ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4、ΔL5。

由同一條直線上的所有拉力相等可知，臺(tái)座上100米的鋼絞線在張拉完成每處的拉力均等于張拉端的設(shè)計(jì)張拉力，但實(shí)際施工中調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)ΔL1>ΔL2>ΔL3>ΔL4>ΔL5，則表明鋼絞線的每段伸長值并不相等，同一道臺(tái)賬鋼絞線每段產(chǎn)生的回縮內(nèi)力值也不相同，這是由于拉力在由A端向B段傳遞過程中產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形逐步減小所引起的，在放張后便形成起拱度偏差。

3 起拱度偏差的預(yù)防和控制措施

通過以上分析，起拱度偏差過大是在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土中所建立的有效預(yù)應(yīng)力值過大或過小引起的，這會(huì)給梁板結(jié)構(gòu)帶來一定的安全隱患。那么在實(shí)際施工中，我們就要采取有效措施預(yù)防和控制起拱度的偏差，使其向?qū)こ逃欣姆较虬l(fā)展。

改進(jìn)措施1：選用精度高的張拉設(shè)備并按期校驗(yàn)，對(duì)張拉應(yīng)力實(shí)行應(yīng)力應(yīng)變雙控指標(biāo)，做到專人專機(jī)，提高操作人員的熟練程度，隨時(shí)監(jiān)控張拉設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)工作異常極時(shí)校驗(yàn)張拉設(shè)備。

改進(jìn)措施2：采用兩端張拉工藝，因張拉形式的改變也導(dǎo)致B端形式由固定端變?yōu)閺埨?、我們把A端與B端的中間點(diǎn)稱為C，那么，張拉端A、B分別從初始應(yīng)力0張拉至100%應(yīng)力，伸長影響范圍分別從A端影響到C（伸長量50）和B端影響到C（伸長量50）。此時(shí)ΔL1=ΔL5>ΔL3，鋼絞線兩端產(chǎn)生的回縮內(nèi)力值對(duì)稱相等，由于減小了張拉過程中的彈性變形的影響距離，相比于一端張拉，兩端張拉產(chǎn)生的回縮內(nèi)力值更接近于設(shè)計(jì)拉力值，所建立的有效預(yù)應(yīng)力也更接近于設(shè)計(jì)應(yīng)力值。

改進(jìn)措施3：減小臺(tái)座長度，當(dāng)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件產(chǎn)生時(shí)要給予預(yù)應(yīng)力鋼絞一定拉力，在給予拉力時(shí)鋼絞線會(huì)產(chǎn)生彈性變形并伴隨一定的塑性變形而伸長，減小臺(tái)座長度即減小了鋼絞線張拉過程中的彈性變形的影響距離，所建立的有效預(yù)應(yīng)力也更接近于設(shè)計(jì)應(yīng)力值。

改進(jìn)措施4：采用二次補(bǔ)張拉工藝，是指在張拉結(jié)束后1h，對(duì)鋼絞線重新持荷加載至設(shè)計(jì)要求的100%張拉力，而非超張拉。該方法其一，可以檢驗(yàn)首次張拉程序是否正確，以防出現(xiàn)漏張或張拉不到位的現(xiàn)象；其二，補(bǔ)張拉可以有效彌補(bǔ)首次張拉階段的預(yù)應(yīng)力損失；其三，有利于調(diào)整鋼絞線的松弛和均勻性，減小ΔL1、ΔL3、ΔL5的差值，使其起拱度相近。

改進(jìn)措施5：增加錨固前的持荷時(shí)間，對(duì)于底松弛鋼絞線原《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ 041-2000規(guī)定錨固前的持荷時(shí)間為2min，新《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50-2011規(guī)定錨固前的持荷時(shí)間為5min，可見增加持荷時(shí)間有利于調(diào)整鋼絞線的松弛和均勻性。

改進(jìn)措施6：縮短存梁時(shí)間，梁板預(yù)制、安裝應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況制定詳細(xì)的施工計(jì)劃安排，存梁過程中堅(jiān)持“先預(yù)制的后安裝，后預(yù)制的先安裝”原則，盡可能做到預(yù)制一批安裝一批，縮短存梁時(shí)間，存貯不宜超過兩個(gè)月，在堆放和運(yùn)輸過程中注意墊塊的位置一定要正確，必須安放在支座位置，否則極易造成反拱力過大造成梁體斷裂。

改進(jìn)措施7：嚴(yán)格控制放張時(shí)齡期及混凝土強(qiáng)度，通過工程實(shí)踐中對(duì)砼放張強(qiáng)度數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)起拱度與砼強(qiáng)度值的大小和齡期時(shí)間有關(guān)。在混凝土配比、張拉工藝、養(yǎng)護(hù)等條件相同的情況下，放張時(shí)，混凝土齡期越長，強(qiáng)度越大，起拱度越??；混凝土齡期越短，強(qiáng)度越小，起拱度越大。通常情況下，鋼絞線放張時(shí)梁板混凝土齡期不宜少于7d，最短不宜少于5d，混凝土強(qiáng)度應(yīng)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。當(dāng)7d混凝土齡期達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，應(yīng)采取優(yōu)化混凝土設(shè)計(jì)配比、提高原材質(zhì)量、摻加減水劑早強(qiáng)劑、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)得措施。

改進(jìn)措施8：嚴(yán)格按照施工圖設(shè)計(jì)安置失效管，檢查失效管長度、位置，對(duì)失效管兩端密封，以防止灰漿灌入管內(nèi)，確保達(dá)到失效效果。

4 結(jié)束語

在先張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板施工過程中，對(duì)張拉力的控制應(yīng)作為質(zhì)量控制工作的核心，梁板的起拱度大小只是其表象，實(shí)質(zhì)是其建立的有效預(yù)應(yīng)力是否準(zhǔn)確，不斷改進(jìn)和提高張拉施工控制工藝才能使橋梁的運(yùn)營安全得到保障。

參考文獻(xiàn)

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