后張法預應力箱梁起拱度異常的原因分析

張燕

1 概述

后張法預應力箱梁因場地小，施工技術成熟，對跨徑的適應性強，穩定性好，模板周轉次數多，已被廣泛應用于橋梁的上部結構，但人們始終把箱梁混凝土的強度、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公路橋涵施工技術規范及JTG F80/1-2004公路工程質量檢驗評定標準中沒有具體的指標要求，但是，如果預應力箱梁在張拉后，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，也從力學角度，影響其受力性質，由平面受力變成了三維受力狀態，增加了其安全的不確定性。

本人多年來所監管的各種20 m～40 m跨徑不等的后張法預應力箱梁近3 000片，對其中出現的起拱度異常情況進行分析，并提出相應的預防措施及解決辦法。

2 概念

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

在實際張拉后，預應力箱梁的起拱度與設計不能吻合。出現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.張拉時混凝土強度過高。按照規范及設計圖紙的要求，后張法預應力張拉時混凝土的強度應達到設計強度的90%，但因為混凝土試件的強度有時并不能代表混凝土的實際強度，加之因工序的安排，箱梁張拉時混凝土的強度遠遠超過了設計的90%，有的甚至超過了115%。混凝土強度高，意味著其彈性模量大，抗變形能力強，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.張拉應力值不足。若千斤拉的使用次數超過200次，或標定時間超過3個月，本來應該重新進行標定，而未標定或千斤頂漏油的原因，可能使壓力表的讀數大于實際應力值。張拉應力值不足自然起拱度就小。

d.波紋管不順直。若預埋波紋管的管道不順直，起彎點角度與設計差距太大，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，導致起拱度減小。

e.波紋管破裂漏漿或變形，導致鋼絞線穿束困難加大摩擦，導致起拱度減小。

f.箱梁張拉時，箱內、箱頂的外加質量較大，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護注入過多的水，也可約束箱梁的正常變形，導致起拱度過小。本人曾見到過一片30 m的預應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，因約束作用導致起拱度過小。

2)起拱度太大。

a.張拉時混凝土的強度偏低。若箱梁鋼絞線張拉時，混凝土強度未達到設計要求，其彈性模量太小，變形大，導致起拱度過大。本人曾對起拱度過大的箱梁及時進行回彈，反算出的強度大多只有設計強度的80%～85%之間。設計要求90%是有其科學依據的。

b.齡期過短。有時為了縮短臺座的周轉周期，采用蒸汽養生等辦法加快混凝土箱梁強度的增長速度，短期內混凝土強度雖然達到了設計規定的張拉強度，但是混凝土的彈性模量卻與強度不是絕對的線性關系，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，也應考慮這一因素。

c.超張拉。對于低松弛預應力鋼絞線的張拉，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，當日溫差18℃。

e.箱梁張拉后，擱置時間過長。規范規定箱梁張拉至架梁后體系轉換，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 預防措施

1)張拉時混凝土的強度要適宜，嚴格按照設計要求的強度進行張拉。其偏差范圍控制在±5%混凝土強度以內。強度以現場同條件養護的試件為準，以不小于8個測區的回彈值參考。

2)混凝土的齡期一般控制在7 d以上。

3)嚴格控制張拉力，既不允許超張拉又不允許欠張拉。

4)嚴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，波紋管坐標嚴格按規范規定的±10執行，不能出現蛇形波紋管。

5)波紋管在使用前應進行試驗檢測，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穿略小于波紋管直徑的PVC(或PC)塑料管，并不停地抽拉，嚴禁提前將鋼絞線穿入波紋管內。

7)張拉前放出箱梁內的養護水及梁頂的模板等雜物。

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)不能及時架梁并進行體系轉換，應對箱梁的起拱度進行定期檢測，超過常規數據1 cm者，應進行預壓。

11)嚴格按照設計規定的張拉順序進行張拉。

12)張拉結束后，必須24 h內進行注漿。

5 結語

后張法預應力箱梁的起拱度也是箱梁質量的一個重要指標，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、細部做法等多方面進行綜合控制，才能有效地控制起拱度。

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