蒸汽養(yǎng)護(hù)小箱梁錨下預(yù)應(yīng)力損失研究

高子華 GAO Zi-hua

（中鐵十二局集團(tuán)有限公司，太原 030000）

0 引言

19 世紀(jì)末，人們開始嘗試使用蒸汽來加快混凝土硬化過程，在混凝土周圍搭建密閉的箱子，將蒸汽引入箱子養(yǎng)護(hù)。20 世紀(jì)，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)進(jìn)一步改進(jìn)，使用蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備，如蒸汽養(yǎng)護(hù)發(fā)生器和管道系統(tǒng)。現(xiàn)代，蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備采用更先進(jìn)的技術(shù)，如溫控系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)，現(xiàn)在發(fā)展智慧養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。橋梁的預(yù)制構(gòu)件已經(jīng)開始大量采用蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝方案。

湛江機(jī)場高速上部結(jié)構(gòu)小箱梁，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝，一片梁生產(chǎn)周期，由8 天縮短至2 天，預(yù)制工期縮短50%。杭紹甬高速公路預(yù)制T 梁，采用“蒸汽養(yǎng)護(hù)+后張法預(yù)應(yīng)力二次張拉”的施工工藝，施工質(zhì)量得到提升，進(jìn)度大幅度加快。哈大客專線鐵路梁板預(yù)制過程中，采用了智慧蒸養(yǎng)系統(tǒng)對混凝土箱梁進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)過程實現(xiàn)智能化控制，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和進(jìn)度得到大幅度提升。

本標(biāo)段3356 片小箱梁，梁板預(yù)制工期16 個月，月產(chǎn)梁240 片，工期緊、任務(wù)重。傳統(tǒng)預(yù)制梁場需用地170 余畝，洲泉鎮(zhèn)附近無適合地塊；智慧梁廠用地僅需87 畝。（如圖1）綜合考慮，建設(shè)智慧化梁廠，選擇移動臺座+液壓模板+蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝。

圖1 某高速施工總平面圖

1 實驗?zāi)康募胺桨?/h2>

1.1 實驗?zāi)康?/h3>

通過對小箱梁進(jìn)行3 種蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝和1 種自然養(yǎng)護(hù)工藝，針對以上4 種工藝開展指定帶模蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下（蒸養(yǎng)時長、蒸養(yǎng)溫度等）梁板張拉及存梁期間預(yù)應(yīng)力損失情況的研究。通過本次研究，總結(jié)蒸汽養(yǎng)護(hù)條件下預(yù)應(yīng)力損失情況及發(fā)展規(guī)律，研究結(jié)果為梁板預(yù)制施工工藝提供支撐。

1.2 實驗內(nèi)容

①4 種養(yǎng)護(hù)工藝：

工藝1：構(gòu)件帶模養(yǎng)護(hù)10h+預(yù)養(yǎng)2h+蒸汽養(yǎng)護(hù)+自然養(yǎng)護(hù)4h，開始張拉（簡稱2+0）；

工藝2：構(gòu)件帶模養(yǎng)護(hù)10h +預(yù)養(yǎng)2h+蒸汽養(yǎng)護(hù)+自然養(yǎng)護(hù)28h，開始張拉（簡稱2+1）；

工藝3：構(gòu)件帶模養(yǎng)護(hù)10h +預(yù)養(yǎng)2h+蒸汽養(yǎng)護(hù)+自然養(yǎng)護(hù)76h，開始張拉（簡稱2+3）；

工藝4：構(gòu)件帶模養(yǎng)護(hù)10h +預(yù)養(yǎng)2h+自然養(yǎng)護(hù)9.5天，開始張拉。

②預(yù)制梁板的不同養(yǎng)護(hù)條件、不同養(yǎng)護(hù)齡期下，對其錨下有效預(yù)應(yīng)力等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及分析。根據(jù)理論分析和采集數(shù)據(jù)結(jié)果，對蒸汽養(yǎng)護(hù)和自然養(yǎng)護(hù)下預(yù)制梁板的施工質(zhì)量及工作性能做出評價。

1.3 錨下有效應(yīng)力測定

通過布置智能振弦式壓力傳感器，對張拉施工階段及存梁階段錨下有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，以明確預(yù)制箱梁完成張拉后梁體錨下有效預(yù)應(yīng)力的實際變化情況，整理和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，為評判預(yù)制梁板性能提供數(shù)據(jù)支撐。

測試對象為4 種工藝下的12 個構(gòu)件，每個構(gòu)件選取同一側(cè)4 根鋼束；測試時間為鋼束張拉后的60 天，選取每天同一時刻的錨下有效預(yù)應(yīng)力值作為當(dāng)天的監(jiān)測值。

2 實驗數(shù)據(jù)及分析

2.1 工藝1（2+0）

工藝1 養(yǎng)護(hù)下其中1 片梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化情況如圖2 和圖3 所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力累計變化值

圖3 左幅72-3 預(yù)應(yīng)力每日變化值

由圖2 可知，在張拉完成的4 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力累計損失較快，在4～12 天內(nèi)呈上升趨勢，12～60 天內(nèi)呈緩慢下降趨勢。由圖3 可知，在張拉完成的12 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化浮動較大，12～60 天內(nèi)變化趨勢平穩(wěn)。

2.2 工藝2（2+1）

工藝2 養(yǎng)護(hù)下其中1 片梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化情況如圖4 和圖5 所示。

圖4 左幅75-4 預(yù)應(yīng)力累計變化值

圖5 左幅75-4 預(yù)應(yīng)力每日變化值

由圖4 可知，在張拉完成的3 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力累計損失較快，3～60 天內(nèi)呈緩慢下降趨勢。由圖5 可知，在張拉完成的12 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化浮動較大，12～60 天內(nèi)變化趨勢平穩(wěn)。

2.3 工藝3（2+3）

工藝3 養(yǎng)護(hù)下其中1 片梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化情況如圖6 和圖7 所示。

圖6 左幅79-4 預(yù)應(yīng)力累計變化值

圖7 左幅79-4 預(yù)應(yīng)力每日變化值

由圖6 可知，在張拉完成的6 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力累計損失較快，6～60 天內(nèi)呈緩慢下降趨勢。由圖7 可知，在張拉完成的6 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化浮動較大，6～60 天內(nèi)變化趨勢平穩(wěn)。

2.4 工藝4

工藝4 養(yǎng)護(hù)下其中1 片梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化情況如圖8 和圖9 所示。

圖8 左幅74-2 預(yù)應(yīng)力累計變化值

圖9 左幅74-2 預(yù)應(yīng)力每日變化值

由圖8 可知，在張拉完成的6 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力累計損失較快，6～60 天內(nèi)呈緩慢下降趨勢。由圖9 可知，在張拉完成的10 天內(nèi)錨下有效預(yù)應(yīng)力每日變化浮動較大，10～60 天內(nèi)變化趨勢平穩(wěn)。

將每根鋼束張拉完60 天左右的錨下有效預(yù)應(yīng)力累計變化值進(jìn)行匯總，結(jié)果如表1 所示。

表1 張拉完60 天預(yù)應(yīng)力累計變化值（kN）

對比各工藝在張拉完60 天的預(yù)應(yīng)力累計變化值：①工藝1：N1 在50.9～75.1kN，為設(shè)計值的4.3%～6.4%；N2 在31.2～43.5kN，為設(shè)計值的3.2%～4.5%；N3 在40.0～48.3kN，為設(shè)計值的4.1%～4.9%；N4 在28.6～53.6kN，為設(shè)計值的3.1%～5.7%。②工藝2：N1 在93.6～102.6kN，為設(shè)計值的8.0%～8.8%；N2 在53.7～65.5kN，為設(shè)計值的5.5%～6.7%；N3 在72.0～106.4kN，為設(shè)計值的7.4%～10.9%；N4 在56.3～71.2kN，為設(shè)計值的6.0%～7.6%。③工藝3：N1 在35.5～53.8kN，為設(shè)計值的3.0%～4.6%；N2 在46.4～74.4kN，為設(shè)計值的4.8%～7.6%；N3 在53.3～73.5kN，為設(shè)計值的5.5%～7.5%；N4 在32.9～46.2kN，為設(shè)計值的3.5%～4.9%。④工藝4：N1 在27.4～54.5kN，為設(shè)計值的2.8%～5.6%；N2在38.7～66.7kN，為設(shè)計值的5.0%～8.5%；N3 在39.9～71.3kN，為設(shè)計值的5.1%～9.1%；N4 在47.1～57.8kN，為設(shè)計值的6.3%～7.7%。

3 結(jié)論

根據(jù)以上12 片梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：①預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后，早期的預(yù)應(yīng)力損失速率較快，隨后越來越慢，在60 天左右基本趨于平穩(wěn)；②工藝1 張拉完60 天的預(yù)應(yīng)力累計變化值在設(shè)計值的3.1%至6.4%之間，工藝2 在設(shè)計值的5.5%至10.9%之間，工藝3 在設(shè)計值的3.0%至7.6%之間，工藝4 在設(shè)計值的2.8%至9.1%之間，所有鋼束的60 天錨下有效預(yù)應(yīng)力損失值均小于設(shè)計值的11%；③由預(yù)應(yīng)力每日變化曲線可以看出，每片梁4 根鋼束的預(yù)應(yīng)力變化趨勢基本相同，說明預(yù)應(yīng)力隨每日溫度變化而上下波動，蒸汽養(yǎng)護(hù)工藝與自然養(yǎng)護(hù)工藝下箱梁的預(yù)應(yīng)力波動趨勢類似。