淺談客運專線預制箱梁梁體徐變觀測

摘要：客運專線設計時速大，對線路平順性要求很高，同時高架線路的方式在客專建設中被廣泛應用，梁體徐變觀測工作的重要性不言而喻。

關鍵詞：客運專線；梁體徐變；觀測

近年來，隨著我國高速鐵路建設的飛速發展，高標準、高要求的客運專線鐵路越來越多，為了跨越既有交通網，節省農田，避免高路基的不均勻沉降等，我國鐵路客運專線建設中大量采用了高架線路方式，設計時速300公里及以上的線路基本采用無砟軌道。受運營期間扣件調整量的限制，必須嚴格控制橋梁結構長期變形的狀況。因此，梁體徐變問題也被提到了前所未有的高度。

一、徐變的產生及影響

眾所周知，徐變是在持續荷載作用下，混凝土的變形隨時間的增長而增加的現象。而對于預制箱梁來說，混凝土的收縮徐變的直接結果是導致梁體上拱，而梁體上拱的影響主要有兩方面：一方面，梁體上拱會影響橋面的平整性，現在客運專線鐵路的設計時速高達350Km，為了保證客運列車在高速行駛中旅客的安全性、舒適性，對線路平順性的要求達到了毫米級，而對梁體徐變上拱則提出了7mm限值的要求，如果超出限值，梁體徐變上拱會對線路平順性造成一定影響。另一方面，梁體的徐變上拱會使梁體預應力受到損失，從而影響到整個橋梁結構體系。

二、控制徐變的要點

（1）混凝土的配置

①選擇強度和彈模高的碎石

碎石在混凝土中對水泥漿體徐變發揮很大約束作用，而約束作用的大小取決于碎石的彈模和體積含量，因此，施工時應根據技術條件要求，對預制箱梁所用高性能混凝土的原材料進行嚴格篩選。

②嚴格控制箱梁混凝土施工配合比，注意控制水膠比和骨膠比

在相同水灰比情況下，徐變變形與水泥用量成正相關關系；當水泥用量一定時，徐變變形又與水灰比成正相關關系。因此，水灰比和水泥用量是影響徐變上拱的重要因素。施工中嚴格控制水泥用量以確保其彈性模量不低于設計值。混凝土拌和物的坍落度選用180±20mm，水灰比宜控制≤0.35。試配時應針對彈模進行試驗，以滿足高性能混凝土的性能要求。

(2)澆筑

針對箱梁宜采用附著式和插入式振搗器共同進行振搗，張拉的直接受力區混凝土屬于重點振搗部位，安排有豐富經驗的振搗人員振搗密實。梁體混凝土嚴格按配合比配制，振搗密實、全面。否則可能造成梁體間混凝土性能差異較大，使梁體張拉后上拱值差異也很大。

(3)預應力張拉

無碴軌道預應力箱梁殘余徐變上拱度值控制的關鍵是嚴格控制預應力張拉時間以及二期恒載施加期限。根據線性徐變理論，彈模偏低張拉后徐變上拱較大。因此，在施加預應力前須檢驗混凝土強度及彈模，兩者均滿足設計要求后再施加預應力。終張拉混凝土齡期不宜早于10天。終張拉時嚴格控制設計強度和彈性模量。現場對預應力筋的管道摩阻進行實測并對其張拉應力進行修正。嚴格按設計規定的方式張拉，施工中不能隨意更改梁體張拉順序、批次。施加預應力要嚴格實行“雙控”，嚴禁超張拉，以確保滿足預應力徐變上拱限值的要求。

預應力張拉完畢后24h內盡快壓漿，壓漿要求確保管道密實。待水泥漿達一定強度后即可傳力，得減少梁體上拱。

（4）養護

養生期內須始終保持箱梁混凝土處于潮濕狀態，全梁覆蓋減少日照引起的溫度應力對梁的彎曲影響。采用蒸汽養護工藝可降低混凝土的徐變變形。

濕潤的環境可以扼制混凝土徐變變形，因此梁體存放期內要保持濕度，避免過份干燥。因此，要根據工期合理安排生產。

三、梁體徐變觀測

1.梁體徐變監測標志的設置

梁體徐變變形的觀測精度為±1mm，讀數取位至0.1mm。徐變變形觀測可30孔左右選擇1孔進行，梁體變形觀測點應設置在支點和跨中截面，每孔梁的測點數量應不少于6個。

梁體徐變觀測標圖示及安裝說明如下：

2.觀測標的安裝保護要求：

（1）徐變觀測標應按照附圖所示標樣制作和安裝，并進行點號編排，并做好觀測標的埋設、測量和保護工作。

（2）制定穩妥的保護措施并認真執行，確保各類觀測標不因人為、自然等因素而破壞。

3.橋涵變形觀測方案

（1）建立固定的觀測路線

依據變形觀測點的埋設情況確定觀測路線，并保證各次觀測均沿同一路線進行。

（2）首次測量

首次觀測的變形觀測點高程值作為以后各次觀測比較的基礎，其精度要求非常高，要求每個觀測點首次高程應在同期觀測兩次后確定。

（3）觀測時間及頻次要求

梁體徐變變形觀測需在張拉預應力前進行首次觀測，各階段觀測頻次要滿足表2要求。

（表2）

梁體測量間隔表

觀測階段觀測周期

梁 體

預應力張拉期間張拉前、后各1次

橋梁附屬設施安裝安裝前、后各1次

預應力張拉完成～無碴張拉完成后第1天

軌道鋪設前張拉完成后第3天

張拉完成后第5天

張拉完成后1～3月，每7天為一測量周期

無碴軌道鋪設期間每天1次

無碴軌道鋪設完成后第0～3個月，每1個月為一測量周期

第4～12個月，每3個月為一測量周期

第13～24個月，每3個月為一測量周期

4．變形監測測量工作基本要求

(1)徐變觀測各項限差規定及精度要求

1)水準視線長度、視距差及視線高度符合《國家一、二等水準測量規范》（GB12897-2006）要求。

2)各項觀測精度要求：

A．每測站高差中誤差≤±0.5mm；

B．每測段往返較差或附合路線允許閉合差：（mm）或（mm）（注：n為測站數；L為水準路線長度，以km計）；

C．沉降觀測點相對于水準基點高差中誤差≤±1.0mm；

(2)儀器設備要求

應使用測量精度不低于±1mm（每千米往返測高差中數的偶然中誤差）的自動安平水準儀和測微器及2m銦鋼尺，直接讀數精度為0.1mm，估讀精度為0.01mm，以滿足《國家一、二等水準測量規范》（GB 12897-2006）有關規定要求，沉降觀測過程中按相關規定進行儀器和標尺檢定。

（3）徐變觀測方法

梁場梁體徐變觀測方法主要采用附合水準路線法。

(4)觀測測量操作要求

1)徐變觀測每測站觀測程序及具體要求參照《國家一、二等水準測量規范》（GB12897-2006）有關規定執行。

2)徐變觀測測量時，置鏡點、觀測路線、觀測人員、觀測設備應相對固定，在成像清晰穩定的條件下進行觀測，不得在日出前、后半小時內或其他不宜觀測的環境條件下進行測量作業；作業中應經常對水準儀及水準尺的水準器和i角進行檢查；在同一測站觀測時，不得兩次調焦，以確保觀測成果質量。

(5)徐變觀測數據處理和分析

徐變觀測的數據處理主要是將前后兩次各觀測標的相對高差進行比較，即能得出前后兩次觀測間的梁體徐變上拱度。與此同時，應計算出梁體的累計上拱度，繪制梁體徐變隨時間的變化曲線圖，掌握梁場預制梁的徐變規律。

依據《客專無碴軌道鋪設條件評估技術指南》中對預應力混凝土橋梁上部結構的變形的規定進行。根據觀測數據顯示，預制箱梁梁體徐變上拱在預應力完成約50天后，梁體徐變速率已經非常小，上拱值也很小，而預應力完成90天后的累積量為2-3mm，約為限值7mm的30%-50%。當橋面進行附屬設施施工及軌道板鋪設時，梁體徐變上拱度的累計值會因為二期恒載的施加發生微量減少。

綜上所述，梁體徐變觀測必須以長期、系統的觀測工作為基礎，才能從中掌握梁體徐變的規律，從而對預制梁施工及橋面平順性進行一定控制。由于我們國家的無碴軌道技術、大跨度預應力預制梁技術等還不是非常成熟，還有很多技術要點要靠在實際工作中摸索、總結，而隨著我國的軌道運輸建設的迅猛發展，高速鐵路設計、施工的經驗越來越豐富，預應力預制梁的梁體徐變問題也必將得到更深入、更透徹的詮釋。

參考文獻

1.《客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件》；

2.《客運專線無碴軌道鐵路工程測量暫行規定》；

3.《客運專線鐵路無碴軌道鋪設條件評估技術指南》；

4．《國家一、二等水準測量規范》（GB12897—2006）。