后張法預(yù)制箱梁上拱值影響因素分析

王永吉

摘要：為解決后張法預(yù)制箱梁上拱值較大的問題，分析上拱值較大的原因，并針對各原因采取相應(yīng)的措施，將上拱值有效減小，并控制在合理范圍內(nèi)。

關(guān)鍵詞：上拱值;反預(yù)拱度設(shè)置;混凝土徐變;存梁時(shí)間

1 引言

上林北路跨咸銅鐵路高架橋項(xiàng)目原設(shè)計(jì)長度0.787KM，2014年5月，變更橋梁總長度至1.696KM。截至2013年12月，主線橋梁已完成預(yù)制箱梁86片，其中直線部分預(yù)制箱梁共計(jì)20片，根據(jù)新的設(shè)計(jì)要求，已施工的66片預(yù)制箱梁被重新利用，部分與新預(yù)制箱梁同一聯(lián)內(nèi)混合使用。由于舊梁存梁期時(shí)間較長，在實(shí)際架設(shè)中舊梁與新梁存在于同一聯(lián)內(nèi)，上拱值存在差異較大，為滿足橋梁設(shè)計(jì)高程控制，減少鋪裝層厚度小，則直接影響了橋面的耐久性，大大降低了橋的質(zhì)量和使用的壽命。如果在施工過于重視橋面鋪裝層的厚度，而提高橋面的高程，增加鋪裝層的厚度，則會(huì)加重混凝土的重量，增加橋梁的承載力。同時(shí)又不具備經(jīng)濟(jì)性。因此，控制好預(yù)制箱梁的上拱值，對橋梁的安全性及經(jīng)濟(jì)性有至關(guān)重要的作用。

2 后張法預(yù)制箱梁上拱值影響因素

通過對86片舊梁不同時(shí)期上拱值的實(shí)際測量，統(tǒng)計(jì)得出舊梁上拱值實(shí)測平均值（表1）。通過對反預(yù)拱度的設(shè)置、預(yù)應(yīng)力損失影響、混凝土徐變以及存梁時(shí)間等因素研究發(fā)現(xiàn)，這些因素對后張法預(yù)制箱梁上拱值能夠產(chǎn)生重要影響。

3 因素分析及控制措施

3.1反預(yù)拱度的設(shè)置

由于預(yù)應(yīng)力在張拉后會(huì)產(chǎn)生梁體上拱，因此，在制梁時(shí)會(huì)在制梁臺(tái)座的底模鋼板設(shè)置一定的預(yù)留變形量。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)院建議的跨中反拱度值為-13mm，且梁體沿跨中向兩端點(diǎn)預(yù)拱值的漸變曲線可按照圓曲線或者二次拋物線來設(shè)置。但根據(jù)對舊梁不同時(shí)期的上拱撓度實(shí)際測量（表1）與新梁不同時(shí)期上拱理論值（表2）對比，設(shè)計(jì)院建議反預(yù)度設(shè)置形式單一，不同梁位的預(yù)制箱梁由于構(gòu)造結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致實(shí)際上拱值相差較大，同一反預(yù)拱度的設(shè)置會(huì)影響同一聯(lián)內(nèi)預(yù)制箱梁上拱值差異較大。

當(dāng)預(yù)應(yīng)力張拉后至存梁60天期間梁體產(chǎn)生的上拱撓度變化最大，若采用設(shè)計(jì)建議預(yù)拱值，在梁體完成張拉時(shí)，邊跨中梁上拱撓度為13.8-13=0.8mm，中跨中梁上拱撓度為9.1-13=-3.9mm。存梁60天時(shí)，邊跨中梁上拱撓度為27.7-13=14.7mm，中跨中梁上拱撓度為17.9-13=4.9mm。因此建議將邊跨、中跨制梁臺(tái)座分開設(shè)置，并采用不同預(yù)拱度。

3.2 預(yù)應(yīng)力損失影響

3.2.1 預(yù)應(yīng)力筋松弛

在持久不變的應(yīng)力作用下，保持鋼絞線長度固定不變，鋼筋會(huì)隨著加荷時(shí)間的增長，鋼絞線內(nèi)部的應(yīng)力會(huì)發(fā)生降低，從而產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，因此當(dāng)梁體存放時(shí)間過長，預(yù)應(yīng)力鋼絞線的松弛作用使預(yù)應(yīng)力減小，從而導(dǎo)致上拱度隨預(yù)應(yīng)力的降低而逐漸減小。由于鋼絞線松弛導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失是無法避免的，但可以采取一定的措施改善松弛現(xiàn)象：張拉階段應(yīng)盡量采取兩端張拉，并對其進(jìn)行超張拉，即初次張拉至1.05σ-1.1σ，持荷2-5分鐘后卸荷，再次張拉應(yīng)力至σ，張拉結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行壓漿。

3.2.2 壓漿不密實(shí)

在采用后張法進(jìn)行施工后，由于孔道直徑大于預(yù)應(yīng)力筋直徑。在對預(yù)應(yīng)力鋼筋進(jìn)行張拉后，須對預(yù)應(yīng)力孔道及時(shí)壓漿。在壓漿過程中應(yīng)注意將孔道內(nèi)的空氣和水排除干凈，以減少由于預(yù)應(yīng)力筋接觸到空氣和水發(fā)生的銹蝕的現(xiàn)象。若壓漿不密實(shí)，管道內(nèi)留存空氣和水，則會(huì)加速預(yù)應(yīng)力鋼絞線的腐蝕程度和腐蝕時(shí)間。預(yù)應(yīng)力筋銹蝕實(shí)質(zhì)是鋼絞線有效截面面積減小和強(qiáng)度降低，鋼絞線與混凝土之間粘連不密實(shí)，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力部分損失，弱化了梁體的剛度。壓漿出現(xiàn)空洞，還會(huì)使得梁體承受相同荷載時(shí)跨中撓度也就越大。

3.3 混凝土的徐變變形

混凝土長期處于應(yīng)力狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生徐變變形。在梁體還未施加預(yù)應(yīng)力前，梁體保持在張拉臺(tái)座上，僅受自身重力作用，產(chǎn)生徐變較小。而對預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行張拉后，梁體不僅在承受自身的重力后還要承受預(yù)應(yīng)力，梁體跨中截面開始產(chǎn)生了明顯的徐變變形。并且隨著時(shí)間推移，徐變變形的程度也就越大。因此，防止混凝土徐變對控制存梁期梁體上拱值有著重要影響。

3.3.1混凝土的水膠比

梁體上拱值的大小與梁體的剛度有關(guān)，而梁體的剛度又與梁體慣性矩和混凝土彈性模量有關(guān)。梁體的慣性矩由設(shè)計(jì)構(gòu)造尺寸決定，施工過程中無法改變，但混凝土彈性模量的大小與水膠比、骨料本身彈性模量以及骨料與水泥粘結(jié)程度等因素有關(guān)。同時(shí)，

3.3.2混凝土的澆筑

良好的養(yǎng)護(hù)條件也能減小混凝土的收縮徐變。由該項(xiàng)工程使用商品混凝土，配合比和骨料相對比較穩(wěn)定，因此只能在混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)工作中下功夫，以提高混凝土的彈性模量：①鋪設(shè)模板時(shí)，模板的接縫要嚴(yán)密，防止漏漿，同時(shí)模板的支撐系統(tǒng)要有足夠的強(qiáng)度，保證模板在混凝土澆筑過程中不變形。②混凝土在澆筑時(shí)，須保證坍落度、和易性滿足設(shè)計(jì)要求后方可澆筑，振搗過程中嚴(yán)禁過振或漏振。③混凝土在澆筑完成后，須及時(shí)養(yǎng)護(hù)至強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)張拉條件后，方可進(jìn)行張拉，嚴(yán)禁提前張拉。

3.4 存梁時(shí)間

在表1可以看出存梁期間梁體上拱值的變化趨勢大至相同，均隨著時(shí)間的增長而增大，增長速度基本均在60天以后趨于平緩，其變化的趨勢與徐變趨勢大致相同，因此控制梁體上拱值的最主要因案是要控制徐變變形，且盡量在60天后上拱值趨于穩(wěn)定后進(jìn)行箱梁架設(shè)。

4 結(jié) 語

（1）存梁期過長將導(dǎo)致梁體上拱撓值過大，通過區(qū)別分類設(shè)置梁體底模板反拱度，可以減小梁體上拱值。

（2）控制預(yù)制梁壓漿密實(shí)程度以及預(yù)張拉減少預(yù)應(yīng)力筋松弛現(xiàn)象可以有效較少預(yù)應(yīng)力損失，并對控制預(yù)應(yīng)力箱梁上拱值有著重要影響。

（3）減少與控制混凝土徐變可以有效減小存梁期梁體上拱值。

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（作者單位：中國鐵建投資集團(tuán)有限公司）