浅谈后张法预应力简支箱梁上拱度

浅谈后张法预应力简支箱梁上拱度

殷忠材

 

      一、 认识上拱度及了解其影响因素

      说起梁体的上拱度，就要谈起两种拱度即：弹性上拱度和徐变上拱度。众所周知，梁体在预加应力后将产生两部分拱度，张拉上拱度和由梁的自重作用而产生的下挠度。而自重挠度一般较张拉上拱度要小得多，因此，张拉上拱度在抵消自重下挠度后，梁体跨中实际存在的上拱度称为弹性上拱度。而另一部分上拱度则是在张拉后，仍在预应力作用下，随着时间的推延而继续发生变化而产生的称为徐变上拱度。

      我从三百多片梁的实测观测数据发现，徐变上拱度的离散性很大，大到同一座桥的同一种梁，小到同一台座生产的不同时期的同一种梁均有不同。可想而知，种类不同的梁出入会更大。而影响的因素主要是：混凝土的材料、配合比和预应力效应。

（1）对于同一种水泥，在骨料和水泥比例相同时，水灰比愈大则徐变愈大，因为混凝土的徐变主要是由水泥浆引起的。而在相同水胶比的情况下，徐变变形又会随着水泥的用量增多而增大。因此，水灰比和水泥用量是影响徐变上拱的重要因素。混凝土拌和物的坍落度选用应该严格按照规范的要求执行，控制在180±20mm， 含气量应控制2～4%。

（2）根据线性徐变理论，偏低的弹性模量会引起较大的徐变上拱。因此，在施加预应力前，除了检验混凝土强度外，还应同时检测其弹性模量，在两者均满足设计要求后，再施加预应力。而预应力张拉完毕后应及时压浆（24h以内），并保证管道压浆的密实性。

      二 、箱梁徐变上拱度的观测

      对时速可达到350公里的高速铁路因言，高平顺性是行车安全的必要因素，而沉降观测工作则是确保线路的平顺性。既评估是否满足铺设无砟轨道的重要基础工作。在沉降观测工作中预制箱梁的徐变上拱观测有别于墩台、路基的沉降观测。梁体不是固定不动的，而是分为架设前和架设后两个位置，架设前也不能确定位置是一成不变的。就拿我们梁厂来说由于叠梁的要求，这存放位置就有所变化。而上拱数值既张拉前测得的初始反拱数据为基本数据，减去每次测得的中心支点高差便可得出该次测量的上拱数值。

      所以我们采用的是无后视法观测，其要求如下：

1．对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁，徐变上拱观测可每30孔选择1孔进行，梁体变形观测点应设置在支点和跨中截面，每孔梁的测点数量应不少于6个。如下图所示： 

2. 观测时间及频次要求：梁体徐变上拱观测需在梁体施工完成后开始布置测点，并在张拉预应力前进行首次观测，各阶段观测频次要满足下表要求。

梁体测量间隔表

观测阶段	观测周期
梁体
预应力张拉期间	张拉前、后各1次
桥梁附属设施安装	安装前、后各1次
预应力张拉完成～无砟轨道铺设前	张拉完成后第1天
	张拉完成后第3天
	张拉完成后第5天
	张拉完成后1～3月，每7天为一测量周期
无砟轨道铺设期间	每天一次
无砟轨道铺设完成后	第0～3个月，每1个月为一测量周期
	第4～12个月，每3个月为一测量周期
	第13～24个月，每3个月为一测量周期

3．根据《客专无砟轨道铺设条件评估技术指南》中对预应力混凝土桥梁上部结构的变形规定：终张拉完成时，梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的1.05倍；扣除各项弹性变形，终张拉60天后，L≤50m梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于7mm，L＞50m梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于L／7000或14mm，不能满足上述要求时，应根据梁体变形的实测结果，确定梁体的实际弹性变形及徐变系数，并估算无砟轨道的铺设时间。

根据我厂按要求选择观测的箱梁的实测数据看，均符合要求。

梁号	跨度  (m)	预设反拱(mm)	弹性上拱(mm)	张拉后龄期(d)	徐变上拱(mm)	起拱值 (mm)
006＃	24 m	6.30	3.80	469	2.46	6.26
016＃	32 m	17.84	13.0	456	4.70	17.7
018＃	32 m	17.84	12.80	516	4.50	17.5
083＃	32 m	17.84	12.40	396	3.70	16.1
113＃	32 m	17.84	12.80	349	3.60	16.4
143＃	32 m	17.84	12.10	188	5.10	17.2
173＃	32 m	17.84	12.80	181	3.40	16.2
203＃	32 m	17.84	12.10	116	5.90	18.0
233＃	32 m	17.84	11.60	91	6.30	17.9

结束语：预应力混凝土梁徐变上拱的控制是为了保证高速铁路线路的高平顺性、旅客的高舒适度及高速列车的行车安全，而影响徐变上拱度的离散性因素很多，如混凝土的配置，预应力张拉、原材料的性能稳定、施工振捣质量等等，我们务必严格控制影响其变换的各个因素，以确保箱梁的收缩徐变上拱量不超标，消除直接对高速运行的列车带来不利的安全影响因素。