预应力箱梁起拱度异常原因分析及应对措施

预应力箱梁起拱度异常原因分析及应对措施

周雷刚

身份证号码：13012619850725****

摘要：通过对大桥预应力箱梁起拱度异常原因的分析，因地制宜地采取有效措施，以便在预应力箱梁施工时对质量、安全能有效控制。

关键词：预应力;起拱度；原因分析

1概述

后张法预应力箱梁因场地小，施工技术成熟，对跨径的适应性强，稳定性好，模板周转次数多，已被广泛应用于桥梁的上部结构，但人们往往把箱梁混凝土的强度、张拉伸长率、张拉力作为控制重点，而忽略了箱梁的起拱度。在JTG/TF50-2011公路桥涵施工技术规范及JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准中没有具体的指标要求，但是，如果预应力箱梁在张拉后，起拱度过大或过小，也将影响桥面的铺装厚度和湿接缝及跨中横梁施工时钢筋的连接、模板的安装、混凝土的浇筑，也从力学角度，影响其受力性质，由平面受力变成了三维受力状态，增加了安全的不确定性。本人多年来所监管的各种20m～40m跨径不等的后张法预应力箱梁近3000片，通过对其中出现的起拱度异常情况进行分析，提出了相应的预防措施及解决办法。

2工程概况

某公路大桥接线工程A02合同段，位于泰州市高港区境内，起点桩号为K8+700，终点桩号为K12+795，路线全长4.095km。其中含主线桥梁2座，均为跨河中桥，互通主线桥1座，分离式立交主线桥1座，主线桥梁总长650.6m；设置互通式立体交叉1处，互通内匝道桥梁2座，总长586.06m。匝道桥虽然采用较常规的满堂支架现浇预应力连续箱梁，但在施工过程中，个别预应力箱梁起拱度出现异常现象，本人从多方面分析原因并采取有效措施，从而保证了箱梁质量。

3原因分析

3.1起拱度太小

①张拉时混凝土强度过高

按照规范及设计图纸的要求，后张法预应力张拉时混凝土的强度应达到设计强度的90%，但因为混凝土试件的强度有时并不能代表混凝土的实际强度，加之因工序的安排，箱梁张拉时混凝土的强度远远超过了设计的90%，有的甚至超过了115%。混凝土强度高，意味着其弹性模量大，抗变形能力强，张拉的起拱度自然就小。

②箱梁的配筋较多

如果箱梁中配置的钢筋数量多，其弹性模量也大，也会引起箱梁的起拱度太小。

③张拉应力值不足

若千斤顶的使用次数超过200次，或标定时间超过6个月，本来应该重新进行标定而未标定或千斤顶漏油的原因，可能使压力表的读数大于实际应力值，张拉应力值不足自然起拱度就小。

④波纹管不顺直。

若预埋波纹管的管道不顺直，起弯点角度与设计差距太大，张拉时一部分张拉力用来抵消钢绞线与波纹管的摩擦阻力而受到了损失，导致起拱度减小。

⑤波纹管破裂漏浆或变形，导致钢绞线穿束困难加大摩擦，导致起拱度减小。

⑥箱梁张拉时，箱内、箱顶的外加质量较大，约束变形

如果将大量的钢模板放置在箱梁顶上或箱中因养护注入过多的水，也可约束箱梁的正常变形，导致起拱度过小。本人曾见到过一片30m的预应力箱梁其起拱度太小，原来在这片箱梁的箱体中存放了大量的水。

⑦张拉时气温过低

由于工期安排，有的箱梁在张拉时，气温偏低，由于混凝土同样具有热胀冷缩的特性，也会影响起拱度的大小。

⑧台座上表面粗糙，箱梁与台座的摩擦力过大，因约束作用导致起拱度过小。

3.2起拱度太大

①张拉时混凝土的强度偏低

若箱梁钢绞线张拉时，混凝土强度未达到设计要求，其弹性模量太小，变形大，导致起拱度过大。本人曾对起拱度过大的箱梁及时进行回弹，反算出的强度大多只有设计强度的80%-85%之间。设计要求90%是有其科学依据的。

②龄期过短

有时为了缩短台座的周转周期，采用蒸汽养生等办法加快混凝土箱梁强度的增长速度，短期内混凝土强度虽然达到了设计规定的张拉强度，但是混凝土的弹性模量却与强度不是绝对的线性关系，因此如果箱梁张拉时龄期不足7d，张拉后起拱度一般偏大，因此在工期安排时，也应考虑这一因素。

③超张拉

对于低松弛预应力钢绞线的张拉，一般不允许超张拉，但由于后张法是张拉应力值与伸长值双控，有时为了解决伸长值过小，低于伸长值的－6%时，采用增加2%～5%的张拉力解决这一问题，伸长值的问题解决了，但导致起拱度过大。

④张拉时气温过高

张拉后的起拱度，夏季与春秋季不同，甚至一天内中午与早晚时分也不同，本人曾见到一片箱梁，在中午张拉后起拱度过大，到次日早晨降低，到中午又变大，当日温差18℃。

⑤箱梁张拉后，搁置时间过长

规范规定箱梁张拉至架梁后体系转换，一般不超过3个月。如果时间搁太长，因钢绞线的松弛及混凝土的徐变，箱梁的起拱度随时间的增加而增加。

4应对措施

4.1预应力损失的控制

①预应力管道摩擦损失的控制

预埋预应力波纹管时，应严格控制波纹管在梁体中的位置，用φ12的钢筋以井字架的形式做成定位网片固定波纹管，防止波纹管在施工过程中移动，整个管道要保持圆滑顺直。在跨中波纹管接头处应保持接口面平整，两管紧靠对齐，至少将其中一波纹管内的钢绞线伸入另一波纹管内50cm。接头处再用铁皮包扎严密，主要是防止漏浆。在混凝土的浇注过程中，插入式振捣器不得过分靠近波纹管，以免将波纹管振偏。泵送混凝土时要尽量先送至板上，再注入梁内，避免混凝土的冲击导致波纹管的弯曲。另外采用两端同时张拉，以减少角度及管道长度的影响，即可减少管道摩擦所产生的应力损失。

②喇叭口摩擦损失的控制

喇叭口摩擦损失主要是由喇叭口内混凝土和钢绞线间的摩擦引起的，因此当橡胶管拔出后将其喇叭口内的混凝土清理干净，方可减小喇叭口的摩擦损失。在喇叭口安置橡胶护套，并保证喇叭口与橡胶管在同一直线上。

③预应力筋应力松弛损失的控制

现行规范明确要求预应力筋张拉到规定的应力值后，要保证持荷5min，及时补油，这样可大大降低由于预应力筋松弛而造成的预应力损失。

4.2材料性能控制

4.2.1波纹管的控制

对进场材料逐根检查其外观质量，表面不得出现油污及裂纹。外观检查合格后，再从中抽取一定数量的波纹管检查其直径是否达标。经过以上检查波纹管材料合格后才能在工程中使用。波纹管内必须穿橡胶内衬管，以保证波纹管的刚度以免浇筑混凝土时波纹管受到震动变形甚至漏浆增加孔道摩阻力。

4.2.2锚具的控制

进场的锚具应有出厂合格证及试验报告单，并进行外观检查硬度检查和静载锚固性能试验，试验合格后方可使用。为了减小锚具变形引起的应力损失，可以采用变形量较小的锚具，必要时采用超张拉的方法补充其应力损失，超张力必须严格计算，并经设计单位同意。

4.3环境因素控制

环境因素主要是指混凝土收缩，徐变引起的预应力损失，可以采用普通硅酸盐水泥，控制每立方混凝土中的水泥用量及混凝土的水灰比。加强养护，等到混凝土强度等级达到设计强度时才进行张拉作业，这样可以减小混凝土收缩、徐变引起的应力损失。

5总结

预应力是现在桥梁结构尤其是大跨度桥梁的主要受力部分。起拱度是检验预应力效果的外在指标之一，起拱度不正常将直接影响架梁后同跨间箱梁的横向连接及后续的桥面铺装，严重时会影响整个桥梁的受力体系，降低桥梁使用的安全性能。因此，预应力箱梁的起拱度必须引起我们的高度重视，在施工过程中加强控制。

参考文献：

［1］JTGD62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥[S].

［2］JTG/TF50-2011公路桥涵施工技术规范[S].

［3徐光辉.公路桥涵设计手册[M].北京：人民交通出版社，2006.

［4周水兴.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2008.

[5]周和.太长高速潇河大桥箱梁预应力张拉技术分析[J].山西交通科技，2013，8.