先張法空心板起拱度偏差的分析探討

張彥濤

摘 要：先張法預應力鋼筋混凝土空心板以其施工簡便、成本造價較低、可以批量化生產(chǎn)等優(yōu)點，目前在公路建設過程中應用較為廣泛。文章通過對先張法預應力空心板施工過程中產(chǎn)生起拱度偏差原因的分析，提出改進和應對策略。

關鍵詞：先張法；起拱度；偏差；分析探討

1 基本概念

先張法是在澆筑混凝土前張拉預應力筋，并將張拉的預應力筋臨時錨固在臺座或鋼模上，然后澆筑混凝土，待混凝土養(yǎng)護達到不低于混凝土設計強度值的80%，保證預應力筋與混凝土有足夠的粘結(jié)時，放松預應力筋，借助于混凝土與預應力筋的粘結(jié)，對混凝土施加預應力的施工工藝。

先張法預應力空心板在混凝土澆筑后預應力筋與混凝土粘結(jié)形成握裹力，放松預應力筋時，梁板內(nèi)的鋼筋線由梁板兩端向中間回縮，由握裹力傳遞至混凝土內(nèi)，產(chǎn)生向上的起拱度。起拱度的大小既是反映預應力施加是否合理、超限或不足的指標，也是可間接反映梁體混凝土施工質(zhì)量控制好壞的指標，但如果起拱度偏差過大可導致下列情況的出現(xiàn)：

（1）同跨板梁之間在梁底平面上產(chǎn)生高差錯臺，造成梁底平整度較差，影響橋梁外形美觀。

（2）橋面高低不平，影響橋面鋪裝層的厚度，降低橋梁的安全性能和耐久性，嚴重的會因此修改設計，調(diào)整橋面高程時，既增加結(jié)構(gòu)的自重，又造成浪費。

（3）預應力鋼筋混凝土中所建立的有效預應力值相比設計應力值過大或過小，造成梁板結(jié)構(gòu)性的安全隱患，影響橋梁整體質(zhì)量、使用壽命和運營安全。

有鑒于此，對先張法預應力構(gòu)件施工時起拱度進行有效的控制是有重大的現(xiàn)實意義的。

2 起拱度偏差產(chǎn)生的原因

鋼絞線在張拉時，我們通常采用張拉油表數(shù)和鋼絞線的伸長值進行雙控，在張拉油表數(shù)達到100%，還要按規(guī)范要求對伸長值進行量測、計算，實際伸長值與理論伸長值的偏差應控制在±6%以內(nèi)。現(xiàn)行施工規(guī)范僅要求對張拉力和所張拉的鋼絞線總伸長值進行控制，下面結(jié)合工程案例，對鋼絞線張拉后的幾處代表位置受力及伸長值進行分析研究，查找起拱度偏差產(chǎn)生的原因。

某橋梁結(jié)構(gòu)采用20米先張法預應力空心板，大梁預制場所建張拉臺座為4道100米，假設不考慮同道臺座梁板之間的施工距離和張拉端的工作、錨固長度，臺座總長100米，每道可預制20米空心板5片，我們把張拉端稱為A端，固定端稱為B端，由A端至B端的5片梁板依次編號K1、K2、K3、K4、K5，在每片梁板中間位置取100cm作標記，其在張拉后依次量取伸長值記作ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4、ΔL5。

由同一條直線上的所有拉力相等可知，臺座上100米的鋼絞線在張拉完成每處的拉力均等于張拉端的設計張拉力，但實際施工中調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)ΔL1>ΔL2>ΔL3>ΔL4>ΔL5，則表明鋼絞線的每段伸長值并不相等，同一道臺賬鋼絞線每段產(chǎn)生的回縮內(nèi)力值也不相同，這是由于拉力在由A端向B段傳遞過程中產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形逐步減小所引起的，在放張后便形成起拱度偏差。

3 起拱度偏差的預防和控制措施

通過以上分析，起拱度偏差過大是在預應力鋼筋混凝土中所建立的有效預應力值過大或過小引起的，這會給梁板結(jié)構(gòu)帶來一定的安全隱患。那么在實際施工中，我們就要采取有效措施預防和控制起拱度的偏差，使其向?qū)こ逃欣姆较虬l(fā)展。

改進措施1：選用精度高的張拉設備并按期校驗，對張拉應力實行應力應變雙控指標，做到專人專機，提高操作人員的熟練程度，隨時監(jiān)控張拉設備的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)工作異常極時校驗張拉設備。

改進措施2：采用兩端張拉工藝，因張拉形式的改變也導致B端形式由固定端變?yōu)閺埨恕⑽覀儼袮端與B端的中間點稱為C，那么，張拉端A、B分別從初始應力0張拉至100%應力，伸長影響范圍分別從A端影響到C（伸長量50）和B端影響到C（伸長量50）。此時ΔL1=ΔL5>ΔL3，鋼絞線兩端產(chǎn)生的回縮內(nèi)力值對稱相等，由于減小了張拉過程中的彈性變形的影響距離，相比于一端張拉，兩端張拉產(chǎn)生的回縮內(nèi)力值更接近于設計拉力值，所建立的有效預應力也更接近于設計應力值。

改進措施3：減小臺座長度，當預應力構(gòu)件產(chǎn)生時要給予預應力鋼絞一定拉力，在給予拉力時鋼絞線會產(chǎn)生彈性變形并伴隨一定的塑性變形而伸長，減小臺座長度即減小了鋼絞線張拉過程中的彈性變形的影響距離，所建立的有效預應力也更接近于設計應力值。

改進措施4：采用二次補張拉工藝，是指在張拉結(jié)束后1h，對鋼絞線重新持荷加載至設計要求的100%張拉力，而非超張拉。該方法其一，可以檢驗首次張拉程序是否正確，以防出現(xiàn)漏張或張拉不到位的現(xiàn)象；其二，補張拉可以有效彌補首次張拉階段的預應力損失；其三，有利于調(diào)整鋼絞線的松弛和均勻性，減小ΔL1、ΔL3、ΔL5的差值，使其起拱度相近。

改進措施5：增加錨固前的持荷時間，對于底松弛鋼絞線原《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTJ 041-2000規(guī)定錨固前的持荷時間為2min，新《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTG/T F50-2011規(guī)定錨固前的持荷時間為5min，可見增加持荷時間有利于調(diào)整鋼絞線的松弛和均勻性。

改進措施6：縮短存梁時間，梁板預制、安裝應根據(jù)現(xiàn)場實際情況制定詳細的施工計劃安排，存梁過程中堅持“先預制的后安裝，后預制的先安裝”原則，盡可能做到預制一批安裝一批，縮短存梁時間，存貯不宜超過兩個月，在堆放和運輸過程中注意墊塊的位置一定要正確，必須安放在支座位置，否則極易造成反拱力過大造成梁體斷裂。

改進措施7：嚴格控制放張時齡期及混凝土強度，通過工程實踐中對砼放張強度數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)起拱度與砼強度值的大小和齡期時間有關。在混凝土配比、張拉工藝、養(yǎng)護等條件相同的情況下，放張時，混凝土齡期越長，強度越大，起拱度越小；混凝土齡期越短，強度越小，起拱度越大。通常情況下，鋼絞線放張時梁板混凝土齡期不宜少于7d，最短不宜少于5d，混凝土強度應不低于設計強度的80%。當7d混凝土齡期達不到設計強度的80%時，應采取優(yōu)化混凝土設計配比、提高原材質(zhì)量、摻加減水劑早強劑、加強養(yǎng)護得措施。

改進措施8：嚴格按照施工圖設計安置失效管，檢查失效管長度、位置，對失效管兩端密封，以防止灰漿灌入管內(nèi)，確保達到失效效果。

4 結(jié)束語

在先張法預應力鋼筋混凝土空心板施工過程中，對張拉力的控制應作為質(zhì)量控制工作的核心，梁板的起拱度大小只是其表象，實質(zhì)是其建立的有效預應力是否準確，不斷改進和提高張拉施工控制工藝才能使橋梁的運營安全得到保障。

參考文獻

[1]陳嘉輝.預應力鋼筋混凝土在建筑中的應用研究[J].中國新技術新產(chǎn)品，2009，21（10）：183-184.

[2]李晉強.對預應力混凝土施工工藝的探討[J].建材與裝飾（中旬期刊），2008，21（15）：154-156.