張呼鐵路橋梁預應力混凝土簡支箱梁施工過程徐變觀測控制措施

陳利平，祁玉華

蒙冀鐵路有限責任公司

張呼鐵路橋梁預應力混凝土簡支箱梁施工過程徐變觀測控制措施

陳利平，祁玉華

蒙冀鐵路有限責任公司

通過對預應力混凝土簡支箱梁徐變影響因素及控制措施進行研究分析，在新建張呼客運專線制梁場生產的預應力混凝土簡支箱梁在施工過程中對混凝土原材料、配合比、攪拌灌注、養護等施工進行全面的過程控制，確保了的混凝土預應力簡支箱梁徐變在規范要求之內，從而使得張呼鐵路預應力混凝土整孔簡支箱梁具有良好的抗彎、抗扭剛度與整體性，滿足了列車高速運行時的安全性、旅客乘坐的舒適性和軌道長期運營狀態下的平順性的要求。

預應力；簡支箱梁；徐變；控制措施

引言

呼張客運專線是內蒙古境內首條客運專線，為確保箱梁徐變指標的控制，我們對箱梁的徐變影響因素及控制措施進行研究分析，為張呼鐵路混凝土預應力箱梁的生產及徐變控制提供技術支持，也為今后的關于高速客運專線混凝土箱梁徐變方面的研究作為參考依據。

1 工程簡介

張呼鐵路客運專線為雙線電氣化高速鐵路，設計正線全長286公里，列車設計行車速度250公里∕小時。正線共設置特大、大中橋124座，共計121.888公里，占線路總長的42%。全線預制簡支箱梁合計3809孔，采用由中鐵工程設計咨詢集團有限公司出圖設計的通橋（2009）2229系列箱梁，該系列箱梁為單箱單室等高度簡支箱梁，梁端頂板、底板及腹板局部向內側加厚，設計為雙線，線間距4.6m，正常使用條件下梁體結構設計使用壽命為100年，適用于地震烈度小于8度地區。橋梁頂面寬度12.2m，截面中心梁高2.686m。梁體混凝土強度等級為C50，設計使用方量為286m3。

2 預應力混凝土簡支箱梁徐變機理

混凝土徐變是依賴于荷載且與時間有關的一種非彈性的變形。在長期荷載作用下，混凝土內水泥等膠體微孔隙中的游離水將經毛細管擠出并蒸發，產生了膠體縮小形成了徐變過程。

3 影響預應力混凝土箱梁徐變上拱的因素

3.1 施加預應力時梁體的彈性模量

徐變與混凝土的彈性模量有著密切的關系。根據線性徐變理論，徐變上拱的大小與施加預應力時梁體的彈性模量成反比，即彈性模量越大，引起的混凝土徐變上拱越小。

3.2 混凝土的養護條件

混凝土在水中養護時或者梁體存放于濕度在80%以上的環境中，水泥充分水化，毛細孔減少，引起的徐變上拱減小。

3.3 加載時混凝土的齡期

終張拉時混凝土的齡期越短，則徐變越大。

4 預應力混凝土簡支箱梁徐變上拱的控制措施

4.1 優化配合比

配合比選定時，摻Ⅰ級粉煤灰和磨細礦粉，減少單方混凝土水泥用量至400kg以下,在保證混凝土強度和彈性模量的情況下,減少水泥的用量,摻高效減水劑，控制混凝土水膠比不大于0.35，提高骨料對水泥收縮的約束作用，選擇適宜的坍落度，滿足驗算時混凝土的靜壓彈性模量的參數要求。

4.2 混凝土原材料的選取

（1）水泥的選取。采用品質穩定的低堿硅酸鹽水泥或者低堿普通硅酸鹽水泥，水泥的比表面積控制在300-350㎡∕kg，Cl-含量≤0.06%，堿含量≤0.80%。

（2）礦物殘料的選取。礦物摻料選用品質穩定的產品。粉煤灰粉煤灰細度≤12.0%，Cl-含量≤0.02%,燒失量≤3.0%,SO3含量≤3.0%，游戲CaO含量≤1.0%。磨細礦粉Cl-含量≤0.06%,燒失量≤3.0%,SO3含量≤3.0%，密度≥2.8g∕c?，流動度比≥95，比表面積控制400-500㎡∕kg,以減少膠凝材料中的孔隙,從而減少混凝土產生的徐變上。

（3）細骨料的選取。細骨料選用級配合理,質地均勻堅固，吸水率低，孔隙率小的潔凈天然的中河砂；細骨料含泥量≤2.0%,吸水率≤2%,Cl-含量≤0.02%，云母含量≤0.5%，吸水率≤2.0%。C50混凝土膠凝材料含量相對較高，砂率一般選擇在40%左右比較合適，河砂的細度模數控制在2.5-2.9之間，可以使混凝土的和易性良好，當河砂的細度模數較粗，比表面積小，因此產生泌水、離析開裂的可能性??；同時，比較面積小吸水率也會減少，硬化混凝土中的孔隙率也會減少，有利于混凝土的強度、耐久性的提高。

（4）粗骨料的選取。粗骨料選擇級配良好，粒型良好、質地均勻堅固的干凈碎石；理論研究表明，隨著骨料最大粒徑的增大，混凝土的強度會有不同程度的下降，尤其是高強度混凝土，兼顧經濟型和強度的考慮，混凝土粗骨料最大粒徑控制在25mm以下，粗骨料中粗骨料針片狀顆粒總含量≤5.0%，含泥量≤0.2%，母巖抗壓強度與混凝土強度等級之比不小于2，吸水率＞2%，緊密孔隙率≤40%。

（5）減水劑的選取。減水劑采用減水率高，塌落度損失小的聚羧酸高性能減水劑，能明顯提高混凝土耐久性的產品，減水劑應與水泥之間有良好的相容性；減水劑減水率≥25，含氣量≤3.0，泌水率比≤20%。

（6）拌和用水的選取。拌合用水采用飲用水，但需控制其品質指標。

4.3 混凝土的攪拌和施工

混凝土攪拌較均勻，振搗要密實，尤其是下緣混凝土，以降低差異，減少孔隙。制梁場采用以插入式振搗為主，附著式高頻振動器振搗為輔的施工方法。

4.4 張拉過程控制

施工中不能隨意更改梁體張拉次序、批次。施加預應力要嚴格實行“雙控”，即控制混凝土的強度和彈性模量。即混凝土強度達到50Mpa，彈性模量達到35.5Gpa。嚴禁超張拉，以確保滿足預應力徐變上拱限值的要求。預應力張拉完畢后及時壓漿（48h以內），管道壓漿要求密實。當水泥漿結硬時即可傳力，提高構件的抗彎剛度，減少梁體上拱。

5 結論

通過對預應力混凝土簡支箱梁徐變原因分析，張呼鐵路在施工過程中結合混凝土原材料、配合比、混凝土攪拌灌注、張拉過程控制及混凝土養護等的有效的過程控制，確保了預應力混凝土簡支箱梁徐變變形監測數據滿足監測徐變變形量S（t）與計算最終徐變變形量S(end)的比值大于75%、監測數據回歸曲線的系數大于0.92，滿足曲線擬合條件且梁體徐變變形曲線趨勢穩定，將橋梁徐變范圍控制在了規范要求之內，滿足了列車高速運行時的安全性、旅客乘坐的舒適性和軌道長期運營狀態下的平順性的要求。

[1]喬健，陳良江.鐵路預應力混凝土橋梁收縮徐變控制技術.橋梁，2007（6）