小跨度交通桥预应力空心板梁预拱度不足原因及对策

彭爱华 傅建

摘 要：本文对某小跨度交通桥预应力混凝土空心板梁起拱值不足原因进行了分析提出了具体措施。

关键词：小跨度 预应力板梁 起拱值不足 原因 对策

某交通桥位于柬埔寨境内一电站对外交通公路上，为5～20m跨后张预应力空心板简支梁桥，桥面宽度8m，总长100m。设计汽车荷载等级为公路-Ⅱ级，验算汽车荷载等级为特挂-200级。桥上部构造为后张法预应力空心板梁，板高1m，中板宽1.24m，边板宽1.395m，全桥设中板4块，边板2块；下部结构为扩基柱式桥墩。成桥后要按预制板与10cm现浇整体化混凝土层共同受力进行设计。

为了防止预制板梁上拱过大，预制板梁与桥面现浇层由于龄期差别而产生过大收缩差，设计规定存梁期不超过90天，若累计反拱值超过计算值8mm，应采取控制措施。各类型板梁在钢绞线放张后、各存梁期跨中，上拱度计算值及二期恒载产生的下挠值如下表。

由于受现场基础设施、施工条件、施工人员水平限制，在预应力空心板梁张拉后，实测起拱值3～5mm不满足设计要求，需要查明原因。

一、预应力空心板梁反预拱度设置问题

交通桥预应力梁的预拱度设置主要是寻求桥梁建成后有一个平顺行车的条件，在中小跨度预应力简支型梁施加预应力后，梁体会出现拱度，随着混凝土的收缩以及使用过程中施加的活载等因素使梁体的弯矩增大，同时梁体向下变形位移。

对于自重较小的预应力混凝土梁桥，应考虑预应力反拱过大可能造成的不利影响，必要时采取反预拱或在设计和施工上的措施，保证桥梁在正常使用时保持桥面的平整性，避免桥面隆起甚至开裂破坏。

二、预拱度不足要因分析及对策

1.制梁台座与预应力空心板梁混凝土面摩擦阻力大小

工程所在地位于原始森林內，周边无混凝土预制加工厂，制梁平台采用现浇C15素混凝土在平地上浇筑形成，厚度一般为10cm。台座强度、刚度及表面平整度、光洁度不够，增大了梁体与台座混凝土黏结力和摩擦力，另板梁张拉后台座两侧出现裂缝、下沉。

为减小制梁台座与预应力空心板梁混凝土面黏结力和摩擦阻力，在台座制作时，表面应平整、光滑、干净，并对台座两侧基础进行加深处理，确保板梁张拉时台座两端不出现裂缝、沉降。在浇筑混凝土前，在台座表面涂机油或洒滑石粉、刷脱模剂等，刷后不得污染。另外，由于台座与梁体接触面比架梁后与支座的接触面大，梁体起拱要先克服梁体底面的黏结力、静摩擦力，而理论计算没有考虑其影响，故台座上实测的起拱值肯定要小于设计值，我们可采取龙门吊抬起一段时间，起拱值就会大些。

2.预应力空心板梁混凝土浇筑时底板超厚

预应力空心板梁内部空腔采用充气芯模，前期芯模固定不牢靠，底板、侧板混凝土在施工过程中产生浮力和水平力，致使芯模产生上浮和左右偏移，影响了构件截面几何尺寸的准确性，导致底板过厚，增大了起拱阻力。

3.钢绞线张拉预应力大小

在预应力板梁张拉时，施工方按设计张拉力进行张拉，未考虑施工、材料等因素造成的应力损失，未进行超张拉，而锁定后钢绞线应力不足也是起拱值不足的原因之一。一般千斤顶施加的力应该在设计控制应力的基础上超张拉约占3%，以抵消或减小应力损失。

4.预应力管道设置位置及波纹管与钢铰线间摩擦阻力大小

通过对未浇筑预应力板梁检查，我们发现存在波纹管固定不牢的情况，在砼浇筑过程中存在上浮、偏移情况。在管道安装位置不正确达不到设计要求时，或在波纹管自身管壁阻力过大时，将导致预应力筋的有效应力减小，从而导致拱度值降低。

5.张拉时梁体混凝土强度

由于箱型梁在张拉时混凝土龄期已超过28天，另设计将梁体混凝土由C40提高至C50，梁体强度、刚度较同等级别预应力空心板梁大，对预制梁的起拱值也有一定影响。

6.拱度的变形滞后现象

因张拉力通过波纹管内浆体将预应力传递到预应力空心板梁混凝土存在时间差，导致应力滞后，影响时间持续较长。在张拉后，预应力空心板梁混凝土本身也存在收缩和徐变现象，后期拱度将会有所增大。

7.起拱值测量方法

我们采用水准仪三点测量法，即在预应力空心板梁两端、中点和张拉前后分别进行测量。实测显示，中间起拱一般6mm左右，两端下沉4mm左右，总起拱值在10～14mm之间，与设计值基本相符。