浅析预应力砼梁拱度控制

　　摘要：简述了预应力砼梁在预应力筋张拉后跨中上拱的原因及应对措施。
　　关键词：桥梁，预应力，反拱
　　
　　桥梁由于采用抗压性能好的混凝土和抗拉能力强的钢筋结合在一起组合建成，整体性好、使用性强，现已大量使用。随着新型群锚的出现和高强低松弛钢绞线材料的应用，大于跨径的后张法预应力型梁已在高等级公路的大型桥梁中得到广泛的应用，取得了显著的经济和社会效益，但大跨径应力砼梁由于结构本身存在的局限，需要克服梁体的自重和静活载，施加了较大的预加应力，梁体的拱度普遍反映出较大的量值，同时由于梁板施工受气候、材料、砼性质等方面的影响，上拱度大小不一，使桥面铺装出现两端厚、中间薄的现象，并且随着梁板徐变的增加，桥面的平整度达不到要求，严重影响了桥面的工程质量。
　　本文分析提出了大跨径预应力砼梁拱度的控制措施，以期有效地预防拱度过大或过小导致的问题，保证工程质量，减少事后补救所引起的对结构造成的损害。
　　1、设置适宜的反拱值
　　预制梁的台座制作时应根据梁的跨度、梁的结构是简支桥面连续还是先简后结构连续等不同情况，按设计计算值设置反拱。如设计图纸无明确规定，则跨中反拱值（mm）可按跨长（m）的0.8～1.1设置，结构连续的取低值，反拱值沿梁长方向按抛物线分配。
　　值得注意的是在设置反拱值时，施工单位往往只注意梁底，而忽视梁顶也应设置二次抛物线，如果只在梁底设置反拱值，混凝土浇筑完毕后成为鱼腹梁，梁顶与未设置反拱没有区别，张拉时不能控制梁的拱度。因此，一定要同时考虑梁底、梁顶的反拱，在安装模板、浇筑混凝土时，梁底、梁顶应同时设置成相同的凹向二次抛物线，只有这样，预设反拱才有意义。
　　2、保证混凝土达到设计弹性模量，尽量减小混凝土徐变
　　梁的变形与其自身的弹性模量有关，混凝土中的集料质量对弹性模量影响很大。粗集料的弹性模量直接影响混凝土的弹性模量，粗集料越硬，其弹性模量越大，用其拌制的混凝土弹性模量相应也越大；细集料中含泥量越大，混凝土弹性模量就小，变形就大。
　　2.1控制集料质量
　　混凝土弹性模量越大，由混凝土徐变引起的变形就小，弹性模量小的混凝土，将产生较大的上拱度，控制措施：（1）严格控制粗集料母材的质量；（2）定期检测集料的含泥量，将其控制在一个较小的范围内。
　　2.2优化混凝土材料配合比
　　大跨径预应力砼梁使用高强混凝土，水泥用量大，混凝土徐变也大。可采用高性能混凝土技术优化混凝土配合比，如掺入粉煤灰，可有效降低混凝土的水化热，提高混凝土的弹性模量。
　　2.3重视混凝土的施工工艺
　　混凝土浇筑及养护的施工质量对预制梁的拱度也有较大影响。混凝土振捣不密实，其强度就会降低，变形也会加大；混凝土养护不够，会出现微细裂缝，徐变也会增大，因此必须加强混凝土的施工工艺控制，具体措施：（1）混凝土浇筑顺序应根据实际情况确定，不管采用何种方式，均应注意分层，分层厚度不得超过30cm；不得将多余混凝土摊铺在跨中梁顶；（2）在采用振捣棒振捣时，应注意振捣棒的插入深度，保证相邻2层混凝土能很好结合；振捣棒应快插慢拔，直至混凝土表面出浆、无气泡、不下沉；还应注意波纹管起弯段混凝土的振捣；（3）初期混凝土上应特别注意养护，梁顶面应覆盖麻布片，洒水养护时间在夏季不得少于10d，春秋季和湿度较低地区还应适当延长。
　　夏季施工，在日照下，钢模温度可达50℃以上，集料也在40℃以上，此时浇筑的砼温度过高、强度增加过快，而弹性模量远未达到设计要求，导致预应力张拉后砼过量压缩形成梁的拱度偏大。因此夏季施工不仅要对集料洒水降温，在砼浇筑前也要对钢模冲水降温。
　　3、采取强度和龄期双控控制张拉龄期
　　要控制预应力开始张拉的时间，实行强度和龄期双控，不仅要砼强度达到100%或设计规定的张拉强度，还要控制砼浇筑后的最短龄期一般以7d后张拉为宜。
　　4、控制梁的存放期
　　由于砼徐变，张拉后的梁如果堆放时间太长，梁的拱度会继续增加，因此应控制存梁期不超过一个月，预制梁张拉制作完成后至安装、湿接缝施工完毕，到施加二期荷载时止应控制在3个月以内。
　　预制吊装的简支T梁、箱梁、空心板设计计算构件应力时，一般都将现浇砼桥面板厚度1/2计入梁板全断面共同参与受力，如原预制梁板与现浇砼桥面板龄期差过大，预制构件已经完成了三个月以上的预应力筋松弛损失、砼的收缩和徐变约相当于总量的30%—40%，而面板收缩却尚未发生，这就会大大削弱梁与现浇板的联合作用。因此施工组织设计时就应提出合理安排预制、吊装、桥面铺装的工期，紧密衔接，不能等多孔梁板吊装完毕后再回头开始浇筑第1孔桥面板，务必把龄期差控制在三个月以内。否则对梁整体承受后续荷载不利。
　　5、实测梁的拱度，实时进行控制
　　施工中要实测各梁拱度，在吊装前应对各号梁的实际拱度逐一实测，吊装后在桥面铺装前也应进行定期测量，以便及时根据拱度实测值，分析研究解决措施。
　　对于跨径较小和上拱值不太大的桥梁可采取调整铺装层厚度的办法解决，调整时应考虑梁在二期荷载桥面铺装作用后，梁要下挠、拱度会减少的因素，如实际上拱值超过计算值或预拱值只10cm时，即跨中梁顶实际高程比设计高程高10mm时，一般由铺装层调整即可。
　　如实际检测，某一跨的梁拱度过大或同一跨中有个别梁拱度过大，则有必要采取调整支座垫石高程与铺装层相结合的方法予以解决，支座垫石顶面高程必须事先经过认真复测、避免发生由于支座垫石高程误差引起桥面铺装层厚度差异或桥面横坡不适的情况。
　　
　　参考文献
　　[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）[S].
　　[2]王海良、葛俊颖，公路预制T梁拱度控制措施[J]，铁道标准设计，2002（5）