蒸汽养护小箱梁锚下预应力损失研究

高子华 GAO Zi-hua

（中铁十二局集团有限公司，太原 030000）

0 引言

19 世纪末，人们开始尝试使用蒸汽来加快混凝土硬化过程，在混凝土周围搭建密闭的箱子，将蒸汽引入箱子养护。20 世纪，随着工业技术的发展，箱梁蒸汽养护进一步改进，使用蒸汽养护设备，如蒸汽养护发生器和管道系统。现代，蒸汽养护设备采用更先进的技术，如温控系统、自动化系统，现在发展智慧养护系统。桥梁的预制构件已经开始大量采用蒸汽养护工艺方案。

湛江机场高速上部结构小箱梁，采用蒸汽养护工艺，一片梁生产周期，由8 天缩短至2 天，预制工期缩短50%。杭绍甬高速公路预制T 梁，采用“蒸汽养护+后张法预应力二次张拉”的施工工艺，施工质量得到提升，进度大幅度加快。哈大客专线铁路梁板预制过程中，采用了智慧蒸养系统对混凝土箱梁进行蒸汽养护，养护过程实现智能化控制，养护质量和进度得到大幅度提升。

本标段3356 片小箱梁，梁板预制工期16 个月，月产梁240 片，工期紧、任务重。传统预制梁场需用地170 余亩，洲泉镇附近无适合地块；智慧梁厂用地仅需87 亩。（如图1）综合考虑，建设智慧化梁厂，选择移动台座+液压模板+蒸汽养护工艺。

图1 某高速施工总平面图

1 实验目的及方案

1.1 实验目的

通过对小箱梁进行3 种蒸汽养护工艺和1 种自然养护工艺，针对以上4 种工艺开展指定带模蒸汽养护条件下（蒸养时长、蒸养温度等）梁板张拉及存梁期间预应力损失情况的研究。通过本次研究，总结蒸汽养护条件下预应力损失情况及发展规律，研究结果为梁板预制施工工艺提供支撑。

1.2 实验内容

①4 种养护工艺：

工艺1：构件带模养护10h+预养2h+蒸汽养护+自然养护4h，开始张拉（简称2+0）；

工艺2：构件带模养护10h +预养2h+蒸汽养护+自然养护28h，开始张拉（简称2+1）；

工艺3：构件带模养护10h +预养2h+蒸汽养护+自然养护76h，开始张拉（简称2+3）；

工艺4：构件带模养护10h +预养2h+自然养护9.5天，开始张拉。

②预制梁板的不同养护条件、不同养护龄期下，对其锚下有效预应力等进行数据采集及分析。根据理论分析和采集数据结果，对蒸汽养护和自然养护下预制梁板的施工质量及工作性能做出评价。

1.3 锚下有效应力测定

通过布置智能振弦式压力传感器，对张拉施工阶段及存梁阶段锚下有效预应力进行监测，以明确预制箱梁完成张拉后梁体锚下有效预应力的实际变化情况，整理和分析监测数据，为评判预制梁板性能提供数据支撑。

测试对象为4 种工艺下的12 个构件，每个构件选取同一侧4 根钢束；测试时间为钢束张拉后的60 天，选取每天同一时刻的锚下有效预应力值作为当天的监测值。

2 实验数据及分析

2.1 工艺1（2+0）

工艺1 养护下其中1 片梁的锚下有效预应力每日变化情况如图2 和图3 所示。

图2 预应力累计变化值

图3 左幅72-3 预应力每日变化值

由图2 可知，在张拉完成的4 天内锚下有效预应力累计损失较快，在4～12 天内呈上升趋势，12～60 天内呈缓慢下降趋势。由图3 可知，在张拉完成的12 天内锚下有效预应力每日变化浮动较大，12～60 天内变化趋势平稳。

2.2 工艺2（2+1）

工艺2 养护下其中1 片梁的锚下有效预应力每日变化情况如图4 和图5 所示。

图4 左幅75-4 预应力累计变化值

图5 左幅75-4 预应力每日变化值

由图4 可知，在张拉完成的3 天内锚下有效预应力累计损失较快，3～60 天内呈缓慢下降趋势。由图5 可知，在张拉完成的12 天内锚下有效预应力每日变化浮动较大，12～60 天内变化趋势平稳。

2.3 工艺3（2+3）

工艺3 养护下其中1 片梁的锚下有效预应力每日变化情况如图6 和图7 所示。

图6 左幅79-4 预应力累计变化值

图7 左幅79-4 预应力每日变化值

由图6 可知，在张拉完成的6 天内锚下有效预应力累计损失较快，6～60 天内呈缓慢下降趋势。由图7 可知，在张拉完成的6 天内锚下有效预应力每日变化浮动较大，6～60 天内变化趋势平稳。

2.4 工艺4

工艺4 养护下其中1 片梁的锚下有效预应力每日变化情况如图8 和图9 所示。

图8 左幅74-2 预应力累计变化值

图9 左幅74-2 预应力每日变化值

由图8 可知，在张拉完成的6 天内锚下有效预应力累计损失较快，6～60 天内呈缓慢下降趋势。由图9 可知，在张拉完成的10 天内锚下有效预应力每日变化浮动较大，10～60 天内变化趋势平稳。

将每根钢束张拉完60 天左右的锚下有效预应力累计变化值进行汇总，结果如表1 所示。

表1 张拉完60 天预应力累计变化值（kN）

对比各工艺在张拉完60 天的预应力累计变化值：①工艺1：N1 在50.9～75.1kN，为设计值的4.3%～6.4%；N2 在31.2～43.5kN，为设计值的3.2%～4.5%；N3 在40.0～48.3kN，为设计值的4.1%～4.9%；N4 在28.6～53.6kN，为设计值的3.1%～5.7%。②工艺2：N1 在93.6～102.6kN，为设计值的8.0%～8.8%；N2 在53.7～65.5kN，为设计值的5.5%～6.7%；N3 在72.0～106.4kN，为设计值的7.4%～10.9%；N4 在56.3～71.2kN，为设计值的6.0%～7.6%。③工艺3：N1 在35.5～53.8kN，为设计值的3.0%～4.6%；N2 在46.4～74.4kN，为设计值的4.8%～7.6%；N3 在53.3～73.5kN，为设计值的5.5%～7.5%；N4 在32.9～46.2kN，为设计值的3.5%～4.9%。④工艺4：N1 在27.4～54.5kN，为设计值的2.8%～5.6%；N2在38.7～66.7kN，为设计值的5.0%～8.5%；N3 在39.9～71.3kN，为设计值的5.1%～9.1%；N4 在47.1～57.8kN，为设计值的6.3%～7.7%。

3 结论

根据以上12 片梁的锚下有效预应力监测结果，可以得出以下结论：①预应力钢束张拉完成后，早期的预应力损失速率较快，随后越来越慢，在60 天左右基本趋于平稳；②工艺1 张拉完60 天的预应力累计变化值在设计值的3.1%至6.4%之间，工艺2 在设计值的5.5%至10.9%之间，工艺3 在设计值的3.0%至7.6%之间，工艺4 在设计值的2.8%至9.1%之间，所有钢束的60 天锚下有效预应力损失值均小于设计值的11%；③由预应力每日变化曲线可以看出，每片梁4 根钢束的预应力变化趋势基本相同，说明预应力随每日温度变化而上下波动，蒸汽养护工艺与自然养护工艺下箱梁的预应力波动趋势类似。