后張法預制箱梁上拱值影響因素分析

王永吉

摘要：為解決后張法預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的措施，將上拱值有效減小，并控制在合理范圍內。

關鍵詞：上拱值;反預拱度設置;混凝土徐變;存梁時間

1 引言

上林北路跨咸銅鐵路高架橋項目原設計長度0.787KM，2014年5月，變更橋梁總長度至1.696KM。截至2013年12月，主線橋梁已完成預制箱梁86片，其中直線部分預制箱梁共計20片，根據新的設計要求，已施工的66片預制箱梁被重新利用，部分與新預制箱梁同一聯內混合使用。由于舊梁存梁期時間較長，在實際架設中舊梁與新梁存在于同一聯內，上拱值存在差異較大，為滿足橋梁設計高程控制，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，則會加重混凝土的重量，增加橋梁的承載力。同時又不具備經濟性。因此，控制好預制箱梁的上拱值，對橋梁的安全性及經濟性有至關重要的作用。

2 后張法預制箱梁上拱值影響因素

通過對86片舊梁不同時期上拱值的實際測量，統計得出舊梁上拱值實測平均值（表1）。通過對反預拱度的設置、預應力損失影響、混凝土徐變以及存梁時間等因素研究發現，這些因素對后張法預制箱梁上拱值能夠產生重要影響。

3 因素分析及控制措施

3.1反預拱度的設置

由于預應力在張拉后會產生梁體上拱，因此，在制梁時會在制梁臺座的底模鋼板設置一定的預留變形量。本項目設計院建議的跨中反拱度值為-13mm，且梁體沿跨中向兩端點預拱值的漸變曲線可按照圓曲線或者二次拋物線來設置。但根據對舊梁不同時期的上拱撓度實際測量（表1）與新梁不同時期上拱理論值（表2）對比，設計院建議反預度設置形式單一，不同梁位的預制箱梁由于構造結構不同導致實際上拱值相差較大，同一反預拱度的設置會影響同一聯內預制箱梁上拱值差異較大。

當預應力張拉后至存梁60天期間梁體產生的上拱撓度變化最大，若采用設計建議預拱值，在梁體完成張拉時，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，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、中跨制梁臺座分開設置，并采用不同預拱度。

3.2 預應力損失影響

3.2.1 預應力筋松弛

在持久不變的應力作用下，保持鋼絞線長度固定不變，鋼筋會隨著加荷時間的增長，鋼絞線內部的應力會發生降低，從而產生松弛現象，因此當梁體存放時間過長，預應力鋼絞線的松弛作用使預應力減小，從而導致上拱度隨預應力的降低而逐漸減小。由于鋼絞線松弛導致的預應力損失是無法避免的，但可以采取一定的措施改善松弛現象：張拉階段應盡量采取兩端張拉，并對其進行超張拉，即初次張拉至1.05σ-1.1σ，持荷2-5分鐘后卸荷，再次張拉應力至σ，張拉結束后及時進行壓漿。

3.2.2 壓漿不密實

在采用后張法進行施工后，由于孔道直徑大于預應力筋直徑。在對預應力鋼筋進行張拉后，須對預應力孔道及時壓漿。在壓漿過程中應注意將孔道內的空氣和水排除干凈，以減少由于預應力筋接觸到空氣和水發生的銹蝕的現象。若壓漿不密實，管道內留存空氣和水，則會加速預應力鋼絞線的腐蝕程度和腐蝕時間。預應力筋銹蝕實質是鋼絞線有效截面面積減小和強度降低，鋼絞線與混凝土之間粘連不密實，導致預應力部分損失，弱化了梁體的剛度。壓漿出現空洞，還會使得梁體承受相同荷載時跨中撓度也就越大。

3.3 混凝土的徐變變形

混凝土長期處于應力狀態會產生徐變變形。在梁體還未施加預應力前，梁體保持在張拉臺座上，僅受自身重力作用，產生徐變較小。而對預應力筋進行張拉后，梁體不僅在承受自身的重力后還要承受預應力，梁體跨中截面開始產生了明顯的徐變變形。并且隨著時間推移，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，而梁體的剛度又與梁體慣性矩和混凝土彈性模量有關。梁體的慣性矩由設計構造尺寸決定，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程度等因素有關。同時，

3.3.2混凝土的澆筑

良好的養護條件也能減小混凝土的收縮徐變。由該項工程使用商品混凝土，配合比和骨料相對比較穩定，因此只能在混凝土的澆筑和養護工作中下功夫，以提高混凝土的彈性模量：①鋪設模板時，模板的接縫要嚴密，防止漏漿，同時模板的支撐系統要有足夠的強度，保證模板在混凝土澆筑過程中不變形。②混凝土在澆筑時，須保證坍落度、和易性滿足設計要求后方可澆筑，振搗過程中嚴禁過振或漏振。③混凝土在澆筑完成后，須及時養護至強度滿足設計張拉條件后，方可進行張拉，嚴禁提前張拉。

3.4 存梁時間

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天后上拱值趨于穩定后進行箱梁架設。

4 結 語

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

（2）控制預制梁壓漿密實程度以及預張拉減少預應力筋松弛現象可以有效較少預應力損失，并對控制預應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。

參考文獻：

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（作者單位：中國鐵建投資集團有限公司）