后张法预制箱梁上拱值影响因素分析

王永吉

摘要：为解决后张法预制箱梁上拱值较大的问题，分析上拱值较大的原因，并针对各原因采取相应的措施，将上拱值有效减小，并控制在合理范围内。

关键词：上拱值;反预拱度设置;混凝土徐变;存梁时间

1 引言

上林北路跨咸铜铁路高架桥项目原设计长度0.787KM，2014年5月，变更桥梁总长度至1.696KM。截至2013年12月，主线桥梁已完成预制箱梁86片，其中直线部分预制箱梁共计20片，根据新的设计要求，已施工的66片预制箱梁被重新利用，部分与新预制箱梁同一联内混合使用。由于旧梁存梁期时间较长，在实际架设中旧梁与新梁存在于同一联内，上拱值存在差异较大，为满足桥梁设计高程控制，减少铺装层厚度小，则直接影响了桥面的耐久性，大大降低了桥的质量和使用的寿命。如果在施工过于重视桥面铺装层的厚度，而提高桥面的高程，增加铺装层的厚度，则会加重混凝土的重量，增加桥梁的承载力。同时又不具备经济性。因此，控制好预制箱梁的上拱值，对桥梁的安全性及经济性有至关重要的作用。

2 后张法预制箱梁上拱值影响因素

通过对86片旧梁不同时期上拱值的实际测量，统计得出旧梁上拱值实测平均值（表1）。通过对反预拱度的设置、预应力损失影响、混凝土徐变以及存梁时间等因素研究发现，这些因素对后张法预制箱梁上拱值能够产生重要影响。

3 因素分析及控制措施

3.1反预拱度的设置

由于预应力在张拉后会产生梁体上拱，因此，在制梁时会在制梁台座的底模钢板设置一定的预留变形量。本项目设计院建议的跨中反拱度值为-13mm，且梁体沿跨中向两端点预拱值的渐变曲线可按照圆曲线或者二次抛物线来设置。但根据对旧梁不同时期的上拱挠度实际测量（表1）与新梁不同时期上拱理论值（表2）对比，设计院建议反预度设置形式单一，不同梁位的预制箱梁由于构造结构不同导致实际上拱值相差较大，同一反预拱度的设置会影响同一联内预制箱梁上拱值差异较大。

当预应力张拉后至存梁60天期间梁体产生的上拱挠度变化最大，若采用设计建议预拱值，在梁体完成张拉时，边跨中梁上拱挠度为13.8-13=0.8mm，中跨中梁上拱挠度为9.1-13=-3.9mm。存梁60天时，边跨中梁上拱挠度为27.7-13=14.7mm，中跨中梁上拱挠度为17.9-13=4.9mm。因此建议将边跨、中跨制梁台座分开设置，并采用不同预拱度。

3.2 预应力损失影响

3.2.1 预应力筋松弛

在持久不变的应力作用下，保持钢绞线长度固定不变，钢筋会随着加荷时间的增长，钢绞线内部的应力会发生降低，从而产生松弛现象，因此当梁体存放时间过长，预应力钢绞线的松弛作用使预应力减小，从而导致上拱度随预应力的降低而逐渐减小。由于钢绞线松弛导致的预应力损失是无法避免的，但可以采取一定的措施改善松弛现象：张拉阶段应尽量采取两端张拉，并对其进行超张拉，即初次张拉至1.05σ-1.1σ，持荷2-5分钟后卸荷，再次张拉应力至σ，张拉结束后及时进行压浆。

3.2.2 压浆不密实

在采用后张法进行施工后，由于孔道直径大于预应力筋直径。在对预应力钢筋进行张拉后，须对预应力孔道及时压浆。在压浆过程中应注意将孔道内的空气和水排除干净，以减少由于预应力筋接觸到空气和水发生的锈蚀的现象。若压浆不密实，管道内留存空气和水，则会加速预应力钢绞线的腐蚀程度和腐蚀时间。预应力筋锈蚀实质是钢绞线有效截面面积减小和强度降低，钢绞线与混凝土之间粘连不密实，导致预应力部分损失，弱化了梁体的刚度。压浆出现空洞，还会使得梁体承受相同荷载时跨中挠度也就越大。

3.3 混凝土的徐变变形

混凝土长期处于应力状态会产生徐变变形。在梁体还未施加预应力前，梁体保持在张拉台座上，仅受自身重力作用，产生徐变较小。而对预应力筋进行张拉后，梁体不仅在承受自身的重力后还要承受预应力，梁体跨中截面开始产生了明显的徐变变形。并且随着时间推移，徐变变形的程度也就越大。因此，防止混凝土徐变对控制存梁期梁体上拱值有着重要影响。

3.3.1混凝土的水胶比

梁体上拱值的大小与梁体的刚度有关，而梁体的刚度又与梁体惯性矩和混凝土弹性模量有关。梁体的惯性矩由设计构造尺寸决定，施工过程中无法改变，但混凝土弹性模量的大小与水胶比、骨料本身弹性模量以及骨料与水泥粘结程度等因素有关。同时，

3.3.2混凝土的浇筑

良好的养护条件也能减小混凝土的收缩徐变。由该项工程使用商品混凝土，配合比和骨料相对比较稳定，因此只能在混凝土的浇筑和养护工作中下功夫，以提高混凝土的弹性模量：①铺设模板时，模板的接缝要严密，防止漏浆，同时模板的支撑系统要有足够的强度，保证模板在混凝土浇筑过程中不变形。②混凝土在浇筑时，须保证坍落度、和易性满足设计要求后方可浇筑，振捣过程中严禁过振或漏振。③混凝土在浇筑完成后，须及时养护至强度满足设计张拉条件后，方可进行张拉，严禁提前张拉。

3.4 存梁时间

在表1可以看出存梁期间梁体上拱值的变化趋势大至相同，均随着时间的增长而增大，增长速度基本均在60天以后趋于平缓，其变化的趋势与徐变趋势大致相同，因此控制梁体上拱值的最主要因案是要控制徐变变形，且尽量在60天后上拱值趋于稳定后进行箱梁架设。

4 结 语

（1）存梁期过长将导致梁体上拱挠值过大，通过区别分类设置梁体底模板反拱度，可以减小梁体上拱值。

（2）控制预制梁压浆密实程度以及预张拉减少预应力筋松弛现象可以有效较少预应力损失，并对控制预应力箱梁上拱值有着重要影响。

（3）减少与控制混凝土徐变可以有效减小存梁期梁体上拱值。

参考文献：

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[2] 江茂盛，钟建国，范立朋.孔道压浆质量对预应力砼梁的影响研究[J].公路与汽运，2017：171-174.

[3] 赵海博，喻泽红.T梁徐变效应及其上拱度计算[J].中国水运，2009（5）：184-186.

（作者单位：中国铁建投资集团有限公司）