鐵路后張法預應力混凝土簡支T梁上拱變形的分析與控制

王 林

中鐵七局集團武漢工程有限公司，湖北武漢 430000

混凝土簡支T梁上拱變形對鐵路使用質量起著至關重要的作用，而反拱設計可以大大提高鐵路的硬度和強度，消除當前鐵路事業中最大隱患，加速我國交通網絡發展，促進各地經濟貿易往來。

1 T型梁上拱度形成

通常，混凝土T型梁受到預施壓應力的時候，會產生一個向上的阻力以及一個向下的重力。根據力平衡原理，一旦向上產生的阻力大于自身的重力，整個T型梁就會產生一個向上的力，拱度也就此產生。力改變了T型梁的自身形態，并且壓應力大部分都會作用于梁體的截面，時間一長就會出現偏心壓力，長期處于高壓應力狀態，則會使得梁體出現一定程度的上拱。由此可以得出，隨著與應力的增大，梁體的混凝土也會出現一定程度上的壓縮變形。所以說預施壓應力對T型梁產生力的性質是T型梁上拱度形成的直接原因，同時不同程度壓縮形變也就成為工作中需要解決的點[1]。

鐵路預應力T梁靜載試驗是通過對預制好的T梁直接加載，即是將靜止的荷載力作用到預制T梁指定的位置，并且要觀察橋梁結構的靜力位移、應變以及裂縫等方面的變化情況，再根據相關要求最終判定出橋梁結構能夠承載的壓力極限，還有其具體的工作性能，從而使得橋梁結構的施工質量能夠得到保障。

預應力混凝土T梁是根據設計圖紙、設計荷載及鐵道部行業標準，計算出T梁的試驗荷載，并且根據具體情況進行等級語，位置重量方面的加載，還要計算得出在各級試驗荷載的作用下，橋梁結構各測點的所產生的具體反反應，以便能夠和后期的實測值進行比較。通過直接對預制T梁進行加載，并且結合各種儀器檢測出梁體的應變與撓度，最終確定下來梁體會在外力作用下發生哪些變化，以及梁體的整體工作狀態。預應力混凝土T型梁的上拱度通常都是由于預施壓應力產生的上撓度和梁體自重產生的下撓共同作用所造成的，下撓度值小，但是上撓度值卻比較大，兩者共同作用就會使得梁體出現一定的上拱度。又因為T型梁的壓應力都是集中在梁體截面上而導致了偏心壓力，偏心受壓就會讓預壓區的混凝土處于一種高壓應力狀態，這勢必會導致梁體形成一定的上拱度。通常情況下，預壓應力越大，梁體混凝土的壓縮變形也會越來越大。因此，造成T型梁上拱度形成的直接原因就是預施壓應力對梁體所產生的不均勻壓縮變形。

2 T型梁上拱度的影響因素

2.1 預施壓應力

預施壓應力對T型梁上拱度影響主要在于壓力的大小和壓力施加的時間。當施加的力度超過T型梁的承受范圍，其拱度也會到達一個極限值，一旦受到外力的沖擊就很容易破壞原有的結構。而在T型梁壓力承受范圍內壓力越大，其拱度變形越大，其穩定性也在不斷的降低。壓力和時間共同施加，則更容易加大T型梁壓縮變形程度[2]。

2.2 混凝土的強度和彈性模量

在施加壓應力的時候，梁體混凝土強度以及彈性模量都會對上拱度造成影響。一般情況下，只要混凝土強度高，彈性模量也高，梁體的上拱度就會逐漸變小。鐵路T梁場產品標準TB/T3043—2005規定張拉三控，即砼強度、彈模均應達到設計要求，混凝土齡期不少于14d，而實際的情況卻是，梁體混凝土的彈性模量的增長速度要比強度的增長速度慢得多，并且持續時間還更長，比如進行混凝土澆筑之后，如果馬上對梁體進行預應力，這雖然會讓梁體混凝土的強度快速提升，但是也會讓梁體的上拱度大幅增加。因此，在施工過程中一定要注意對混凝土彈性模量的把握，在混凝土達到28d齡期或者彈性模量能夠符合相應值，然后再對梁體施加預應力，這樣才較為合適。

2.3 抽拔棒質量控制

鐵路T梁采用橡膠抽拔棒成孔時，進場橡膠抽拔棒必須有出廠合格證，現場要進行嚴格的外觀檢查，日常生產過程中每使用5片梁后需對橡膠抽拔棒進行外觀檢驗，若管徑減小4mm以上，或表面脫膠分層應立即更換。施工過程中，要由下往上將抽拔棒穿入端模并將端模支承于底模端頭，用人工將其拉直，同時認真理順抽拔棒，切實保證端部抽拔棒順直，進行精確定位。因端頭鋼筋較多，安裝模型時一定要注意不能將橡膠抽拔管擠彎或者劃傷，不然將會對橡膠抽拔管的使用造成一定的影響。

2.4 張拉壓漿

張拉時要嚴格按設計要求控制張拉力，張拉力過大，易使梁體產生微裂縫，影響梁體的質量，嚴重時導致鋼絞線崩斷，造成安全事故。張拉力偏小，梁體拱度不足，影響梁體的承載能力，進而影響橋梁質量。壓漿要及時，以減少預應力的損失，保證梁體有足夠的拱度，以滿足橋梁設計要求。

2.5 梁體的存放時間和混凝土的澆筑質量

如果梁體預施應力存放時間太長過而沒有受到外荷載，其上拱度就會上升，特別是在混凝土的特性較大的時候更加明顯；梁體混凝土的澆筑質量太差的話也會增加混凝土的收縮徐變特性，這會造成梁體的后期上拱度增加，因此，在施工過程中一定要留心這方面的問題[3]。

2.6 其它方面

梁體的存放懸臂長度、預施應力的精確度以及孔道及錨口摩阻等等都會對梁體的上拱度造成一定的影響，但是在一般情況下這些因素的作用表現得不太明顯罷了。

3 T型梁上拱度的控制措施

3.1 T型梁上拱度過大產生的影響

盡管梁體的上拱度是因為梁體的正常預施應力所造成的，上拱度過大通常也不會對梁體自身的受力特性造成太大的影響，但是上拱度過大就會出現一系列問題，比如：增加或者降低了橋面設施的標高，原設計當中的設計參數會發生變化；橋面鋪裝層的混凝土厚度將會變得不夠均勻，薄厚分布不均不僅會使得荷載力加大，還會造成材料的浪費；會對梁體預制以及安裝施工的控制產生不利影響；上拱度超出一定的范圍將會對橋梁的美觀性產生一定的影響等。

3.2 反拱的設置與調整

要想讓T型梁的上拱度控制在一定的范圍內，就要根據其影響因素在具體的施工過程中從多個角度進行控制，讓其能夠滿足相關的設計要求與施工技術規范。為了能夠將T型梁的上拱度控制到有效范圍內，最為有效可行的手段就是在梁體預制階段進行合理地反拱設置，這樣就能夠將梁體產生的部分上拱度抵消掉。反拱指的是在梁體的長度方向所設置的和上拱度方向相反的反向拱度，通常都是設置在預制臺座上的，這是為了能夠讓梁體的設計斷面尺寸不變，一般都是在底模與側模板上進行相同線形拱度的設置，在制梁臺座建設初期按經驗值L/1000進行設置反拱，后期根據混凝土彈模、終張后30天的上拱情況進行調整。由于T型梁預應力筋位置的孔道是需要進行預埋的，所以孔道對底模的位置與高度就需要梁體斷面的尺寸和相關鋼筋與設計要求保持一致。所以，設置反拱后梁體受力特性將不會發生變化，這將是一種能夠行得通的施工工藝。要想將結構拱度控制到合理范圍，就要從兩方面進行，一方面需要控制好材料，包括對鋼筋、混凝土以及灌漿材料等材料的控制；另一方面則需要將施工與使用過程中的預應力損失盡可能控制到允許范圍內。對鋼絞線的要求鋼絞線中有效預應力主要會受到張拉控制應力作用的影響。但是，由于預應力結構會在施工過程中或者使用過程中發生不同程度的預應力損失，要想進一步提升有效預應力，就一定要運用鋼絞線。

3.3 對混凝土的要求預應力混凝土要求

采用能夠匹配高強度鋼筋的混凝土才可以保證充分發揮出鋼筋和混凝土共同的強度水準，從而將結構自重和截面的尺寸降低到一定的范圍來滿足預應力結構大跨徑的要求。同時，混凝土的彈性模量也會因為強度的增加而發生改變，這樣的話，高強度的混凝土的彈性與塑性變形也會發生隨之變小，這樣就能夠相應地減小預應力帶來的損失。此外，高強度的混凝土也會發生強度比較高的特點，這樣會有利于后張法在施工中盡快發生預應力的變化，先張法中也能夠盡快發生放張變化，從而改變構件的生產效率以及提升施工設備利用率 。

3.4 對灌漿材料的要求

在先張法的施工預應力構件當中，鋼筋與混凝土之間還會存在較為可靠的粘結力，從而保證鋼筋的預應力能夠盡快傳遞到混凝土當中，選用鋼筋的時候，選擇刻痕鋼絲或以鋼絲為母材扭絞的鋼紋線就可以了。

3.5 減少預應力的損失

在預應力結構中，預應力鋼筋的應力一直都是變化著的，在構件的施工當中以及后期的使用過程中，出于各方因素的影響，預應力鋼筋應力在不斷的下降，這就是預應力損失的具體表現。

4 結語

總而言之，控制鐵路后張法全預應力混凝土T型梁上拱度的重要途徑是將反拱設計不斷科學合理化。要想達到較好的控制效果，相關工作人員就必須充分做好梁體預制階段工作，精確估算梁體拱度，細微觀察拱度的改變，有效結合實際設定合理的反拱度，達到預期目標，滿足我國鐵路事業發展需求，促進我國經濟大力發展。

[1] 羅萬武. 普速鐵路后張法預應力混凝土T梁常見裂紋分析及防治淺析[J]. 中國建材科技，2017（3）：105.

[2] 王強. 后張法預應力混凝土鐵路橋槽形簡支梁預制施工技術[J]. 鐵道建筑，2015（12）：33.

[3] 黃義. 淺析預制后張法預應力混凝土鐵路橋簡支T梁張拉工藝[J]. 黃義，2014（4）：225.