后張法預應力箱梁預拱度控制

閻 杰

中鐵大橋局集團第六工程有限公司，廣東 中山 528437

由中鐵大橋局股份有限公司承建的廣深沿江高速公路機場特大橋上部結構采用先簡支后連續的預應力混凝土組合箱梁，每半幅橋由兩片邊梁和三片中梁組成。施工要求箱梁成橋階段橋面基本水平，無論起拱度值偏小或偏大均會導致橋面縱橋向形成波浪線形，影響行車的舒適；同時要求同一孔的5片箱梁的預拱度基本一致，否則會導致箱梁架設后存在橋面錯臺，影響橫橋向橋面的平整度。箱梁預拱度設置是預制箱梁施工過程中重點控制項目，現在結合現場實際施工對預拱度設置及其控制做簡單的陳述與分析。

1 反拱度值計算

預制箱梁反拱度值主要根據以下方面計算：1）梁體結構自重；2）預應力鋼筋總張拉力；3）混凝土設計強度、彈模及其使用環境溫度（影響混凝土收縮徐變）；4）橋面二期恒載值；5）反拱度計算齡期（混凝土收縮徐變時間）。設計圖紙中計算的30m預制組合箱梁跨中最大反拱度值為：邊梁20mm，中梁15mm。

2 反拱度值設置原則

反拱度值設置原則為：其值大小以水泥混凝土鋪裝前梁的上拱度（向上）不大于2cm，同時滿足成橋后的預拱度（即邊梁20mm，中梁15mm）要求控制。

根據橋梁施工計算手冊以及以往施工經驗，反拱度設置按二次拋物線（二次拋物線方程可以根據兩粱端和跨中梁底坐標求得）設置能滿足施工精度要求。

3 反拱度設置

施工過程反拱度設置一般通過制梁臺座調整底模標高來控制，制梁臺座設計時考慮留有154cm高的操作空間（即底模距地面高度）。反拱度值采用二次拋物線設置，每60cm設置一控制截面。現僅取30m預制組合箱梁中梁對預拱度設置流程作簡單介紹：

1）根據設計圖紙提供的預拱度值求出預拱度方程y=200×2/3；則每控制截面的底模控制標高計算如表1所示：

表1

2）根據上面計算標高埋設底模預埋件；

3）澆筑臺座混凝土，混凝土頂面標高不宜高于預埋件頂面標高；

4）安裝底模，并利用水準儀進行調整至上表計算值，然后加固。

4 影響實際施工起拱值的因素

本項目預制簡支箱梁預應力束設置在底腹板上，混凝土上拱值主要是由于底腹板混凝土在預應力鋼筋和混凝土自身收縮徐變的作用下收縮而產生，而且上拱值的大小與底腹板混凝土壓縮量成正比。

通過施工過程預制梁進行變形觀測后發現，設計計算預拱度值比實際施工上拱值小。經過反復分析研究后總結出影響施工起拱值偏大有以下兩個主要因素：

1）混凝土粗骨料母巖強度偏小，直接致使箱梁混凝土彈模比設計偏小，底腹板上的壓縮量偏大；

2）管道摩阻系數偏小，在錨下控制應力一致的情況下管道摩阻力越小，預應力平均應力相應偏大，預應力對混凝土的壓縮量偏大。

同時總結出在以下因素的影響下，箱梁上拱值均會發生改變：

1）箱梁混凝土初、終張拉時混凝土的齡期、彈模；

2）箱梁混凝土振搗質量，混凝土振搗質量直接影響混凝土的密實度；

3）混凝土的攪拌質量，混凝土的攪拌質量直接影響混凝土強度、彈性模量、混凝土終凝時間，然而混凝土終凝時間直接影響混凝土收縮徐變的時間；

4）制梁臺座不均勻沉降導致底模反拱值變化；

5）箱梁終張拉至架設時間。

5 預拱度調整與控制

在完全按照設計給定的規定施工預制箱梁的情況下，影響預拱度的兩個主要原因混凝土彈模和管道摩阻均無法人為調整，所以只能根據實際觀測數據調整底模標高來調整反拱度值。

根據前面分析得知：

1）在實際施工過程中，控制箱梁最大起拱值主要通過控制混凝土施工質量和終張拉時混凝土的實際彈模（宜達到設計彈模值方可進行終張拉施工），同時在箱梁預制施工過程中加強制梁臺座的監測，防止因為制梁臺座不均勻沉降產生的反拱值偏差。

2）為了控制同一孔梁的五片梁起拱值一致（即梁頂面平整度偏差值滿足施工規范要求），主要是控制同一孔橋的五片梁在規定的時間內完成，一般為5d時間。