后张法预应力箱梁预拱度控制

阎 杰

中铁大桥局集团第六工程有限公司，广东 中山 528437

由中铁大桥局股份有限公司承建的广深沿江高速公路机场特大桥上部结构采用先简支后连续的预应力混凝土组合箱梁，每半幅桥由两片边梁和三片中梁组成。施工要求箱梁成桥阶段桥面基本水平，无论起拱度值偏小或偏大均会导致桥面纵桥向形成波浪线形，影响行车的舒适；同时要求同一孔的5片箱梁的预拱度基本一致，否则会导致箱梁架设后存在桥面错台，影响横桥向桥面的平整度。箱梁预拱度设置是预制箱梁施工过程中重点控制项目，现在结合现场实际施工对预拱度设置及其控制做简单的陈述与分析。

1 反拱度值计算

预制箱梁反拱度值主要根据以下方面计算：1）梁体结构自重；2）预应力钢筋总张拉力；3）混凝土设计强度、弹模及其使用环境温度（影响混凝土收缩徐变）；4）桥面二期恒载值；5）反拱度计算龄期（混凝土收缩徐变时间）。设计图纸中计算的30m预制组合箱梁跨中最大反拱度值为：边梁20mm，中梁15mm。

2 反拱度值设置原则

反拱度值设置原则为：其值大小以水泥混凝土铺装前梁的上拱度（向上）不大于2cm，同时满足成桥后的预拱度（即边梁20mm，中梁15mm）要求控制。

根据桥梁施工计算手册以及以往施工经验，反拱度设置按二次抛物线（二次抛物线方程可以根据两粱端和跨中梁底坐标求得）设置能满足施工精度要求。

3 反拱度设置

施工过程反拱度设置一般通过制梁台座调整底模标高来控制，制梁台座设计时考虑留有154cm高的操作空间（即底模距地面高度）。反拱度值采用二次抛物线设置，每60cm设置一控制截面。现仅取30m预制组合箱梁中梁对预拱度设置流程作简单介绍：

1）根据设计图纸提供的预拱度值求出预拱度方程y=200×2/3；则每控制截面的底模控制标高计算如表1所示：

表1

2）根据上面计算标高埋设底模预埋件；

3）浇筑台座混凝土，混凝土顶面标高不宜高于预埋件顶面标高；

4）安装底模，并利用水准仪进行调整至上表计算值，然后加固。

4 影响实际施工起拱值的因素

本项目预制简支箱梁预应力束设置在底腹板上，混凝土上拱值主要是由于底腹板混凝土在预应力钢筋和混凝土自身收缩徐变的作用下收缩而产生，而且上拱值的大小与底腹板混凝土压缩量成正比。

通过施工过程预制梁进行变形观测后发现，设计计算预拱度值比实际施工上拱值小。经过反复分析研究后总结出影响施工起拱值偏大有以下两个主要因素：

1）混凝土粗骨料母岩强度偏小，直接致使箱梁混凝土弹模比设计偏小，底腹板上的压缩量偏大；

2）管道摩阻系数偏小，在锚下控制应力一致的情况下管道摩阻力越小，预应力平均应力相应偏大，预应力对混凝土的压缩量偏大。

同时总结出在以下因素的影响下，箱梁上拱值均会发生改变：

1）箱梁混凝土初、终张拉时混凝土的龄期、弹模；

2）箱梁混凝土振捣质量，混凝土振捣质量直接影响混凝土的密实度；

3）混凝土的搅拌质量，混凝土的搅拌质量直接影响混凝土强度、弹性模量、混凝土终凝时间，然而混凝土终凝时间直接影响混凝土收缩徐变的时间；

4）制梁台座不均匀沉降导致底模反拱值变化；

5）箱梁终张拉至架设时间。

5 预拱度调整与控制

在完全按照设计给定的规定施工预制箱梁的情况下，影响预拱度的两个主要原因混凝土弹模和管道摩阻均无法人为调整，所以只能根据实际观测数据调整底模标高来调整反拱度值。

根据前面分析得知：

1）在实际施工过程中，控制箱梁最大起拱值主要通过控制混凝土施工质量和终张拉时混凝土的实际弹模（宜达到设计弹模值方可进行终张拉施工），同时在箱梁预制施工过程中加强制梁台座的监测，防止因为制梁台座不均匀沉降产生的反拱值偏差。

2）为了控制同一孔梁的五片梁起拱值一致（即梁顶面平整度偏差值满足施工规范要求），主要是控制同一孔桥的五片梁在规定的时间内完成，一般为5d时间。