先張法預(yù)應(yīng)力梁板預(yù)拱度的控制

先張法預(yù)應(yīng)力梁板預(yù)拱度的控制

近年來，張法提前申請(qǐng)梁（空心）板在橋梁建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在一些中、高山地區(qū)。例如,已開通的韓郭線,隆鳳線、國(guó)道112線等,有80%以上的單跨或多跨大于13m跨徑的中小橋均采用了先張法預(yù)應(yīng)力梁板的設(shè)計(jì)。這種梁板的主要優(yōu)點(diǎn)是跨越能力較大,成本較低、施工工期短,可采用大批量工廠化集中預(yù)制,因此具有廣泛的推廣價(jià)值。但是,先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁在預(yù)應(yīng)力筋及混凝土收縮徐變等因素的影響下,不可避免地要產(chǎn)生向上的撓度即反拱。由于采用先張法的施工工藝,這種反拱很難采用預(yù)設(shè)反向撓度的方法加以解決。過大的反拱值將影響梁的使用剛度,導(dǎo)致行車?yán)щy,加大車輛的沖擊作用,引起橋梁的劇烈振動(dòng)。同時(shí)由于反拱的存在,可能使橋面鋪裝層厚度不均,若生產(chǎn)預(yù)制時(shí)忽略反拱的因素,則可能導(dǎo)致橋面鋪裝層厚度不夠。在實(shí)際的吊裝過程中也發(fā)現(xiàn)由于每片板的起拱度不相同,地板面形成錯(cuò)臺(tái),也給后期的施工帶來不變。因此,對(duì)梁板預(yù)拱度的控制顯得十分重要。預(yù)拱度的簡(jiǎn)要分析預(yù)應(yīng)力是如何傳遞給板梁,產(chǎn)生預(yù)拱度首先通過張拉預(yù)應(yīng)力筋,使預(yù)應(yīng)力筋達(dá)到設(shè)計(jì)的張拉應(yīng)力,然后澆筑砼,當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的80%~100%后,放松預(yù)應(yīng)力筋,由于砼與預(yù)應(yīng)力筋之間的握裹力,阻止預(yù)應(yīng)力筋回縮,從而使砼承受一個(gè)壓應(yīng)力,這個(gè)壓應(yīng)力使空心板梁的任一截面的底面受拉,這樣就產(chǎn)生了向上的預(yù)拱度。放張后梁板在90天內(nèi)拱度變化最大,分析其原因梁板在放張后起拱度主要是在預(yù)應(yīng)力的作用下,隨著齡期的延長(zhǎng)砼產(chǎn)生變形引起的。90天內(nèi)變形最大受以下幾個(gè)因素影響:砼的收縮:砼在空氣中凝結(jié)硬化過程中,體積減小的現(xiàn)象,稱作收縮。由于砼的收縮雖然有預(yù)應(yīng)力損失,但更多的作用是使梁產(chǎn)生向上的預(yù)拱度。砼的收縮一般在兩周內(nèi)完成全部收縮的1/4,一個(gè)月完成1/2,三個(gè)月達(dá)3/4左右,兩年后趨于穩(wěn)定。在混凝土硬化以后,在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),它的物理特性如強(qiáng)度、彈性模量、徐變等,還與澆筑后經(jīng)歷的時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。為了說明上述屬性,在這里引入齡期和加載齡期兩個(gè)概念。所謂混凝土的齡期是從混凝土澆筑到計(jì)算時(shí)刻的那一段時(shí)間,加載齡期則是從混凝土澆筑到施加荷載或預(yù)應(yīng)力的那段時(shí)間。預(yù)應(yīng)力混凝土梁受混凝土徐變影響很大,而混凝土的徐變本身就是一個(gè)十分復(fù)雜的物理力學(xué)過程。影響混凝土徐變的因素很多,其主要因素有:混凝土在長(zhǎng)期荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力大小?；炷恋慕M成成分和配合比。加荷時(shí)混凝土的齡期。加荷時(shí)混凝土齡期越短,則徐變?cè)酱蟆；炷翉?qiáng)度增長(zhǎng)期的養(yǎng)生環(huán)境。綜上所述,同一塊砼梁板在忽略預(yù)應(yīng)力損失的情況下,砼的總配比不變,其收縮和徐變都是在較短的齡期內(nèi)發(fā)生的,也就是在90天內(nèi),所以期間拱度變化最大。預(yù)拱度在放張后90天到120天發(fā)展平緩梁板放張完的前90天預(yù)拱度值完成整個(gè)值得80%~90%,在此階段,預(yù)應(yīng)力筋通過與砼的粘結(jié)力傳遞給梁板一個(gè)壓應(yīng)力(相當(dāng)于一個(gè)向上的均布荷載),從放張開始的90天內(nèi),砼與預(yù)應(yīng)力筋共同變形,在此階段可以將砼看成彈性材料,預(yù)拱度的變化基本成線性關(guān)系,從90~120天預(yù)應(yīng)力筋的作用不能再使砼變形繼續(xù)增大,但由于砼長(zhǎng)期承受壓應(yīng)力,砼會(huì)產(chǎn)生收縮(即徐變),由于徐變的發(fā)展是很平緩的。所以預(yù)拱度值發(fā)展平緩。分析影響預(yù)拱度形成的主要因素及預(yù)防措施從測(cè)得的近千個(gè)數(shù)據(jù)中,對(duì)于同一齡期的板梁,預(yù)拱度值是有很大差別的,大約在±5mm內(nèi)波動(dòng),一般認(rèn)為,預(yù)拱度值隨砼強(qiáng)度的增長(zhǎng)而增長(zhǎng),砼強(qiáng)度增長(zhǎng)快,則預(yù)拱度值增加快,有的板梁由于外界養(yǎng)護(hù)條件、砼的配比的波動(dòng),強(qiáng)度增長(zhǎng)的快慢并不一樣,所以預(yù)拱度值會(huì)產(chǎn)生波動(dòng),另外一個(gè)原因是梁板中所建立的預(yù)應(yīng)力值有波動(dòng)(由于張拉設(shè)備的精確程度、人工操作、預(yù)應(yīng)力損失、失效管長(zhǎng)度等影響預(yù)應(yīng)力值波動(dòng))?，F(xiàn)依據(jù)先張法預(yù)制梁板的整個(gè)施工過程對(duì)能夠影響梁板預(yù)拱度的因素進(jìn)行列舉,并提出相應(yīng)的控制措施。底座(張拉道)對(duì)預(yù)拱度的影響由于我們采用的是110m張拉道,每一道可生產(chǎn)5片20m的梁板。這就要求著5片梁板的地板必須在同一個(gè)水平面上,不然將直接影響梁片的地板預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層厚度。間接影響放張后的起拱度。為了減小對(duì)后期預(yù)拱度的影響,最好是定期定時(shí)(例如當(dāng)冬春交季由于底座冷熱發(fā)生變化引起變形)在施工之前從新對(duì)張拉道進(jìn)行標(biāo)高校準(zhǔn),嚴(yán)重的必須從新做底座。張拉工序?qū)︻A(yù)拱度的影響張拉工序也是影響梁板起拱度的重要原因之一,尤其在工序操作中所存在的人為和機(jī)具的誤差更為明顯,其很容易造成預(yù)應(yīng)力張拉力的變化。由于每片梁板所用的預(yù)應(yīng)力筋并非一根,大多是在11~17根之間。在張拉工藝中有單根張拉和多根張拉之分,單根張拉預(yù)應(yīng)力筋由于人工測(cè)量或機(jī)械形成的誤差,很容易造成每根預(yù)應(yīng)力筋的張拉力各不相等。如果不能精確控制其得到相等的張拉力不但會(huì)對(duì)預(yù)拱度影響,嚴(yán)重會(huì)造成梁片底板裂縫(底板同一截面受力不均勻)。構(gòu)件廠現(xiàn)采用的是多根共同張拉,避免了受力不均勻問題。另外為了把張拉誤差降到最低點(diǎn),平時(shí)加強(qiáng)了對(duì)設(shè)備、錨具、預(yù)應(yīng)力筋的檢查;嚴(yán)格執(zhí)行張拉操作規(guī)程;培養(yǎng)高素質(zhì)經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員進(jìn)行操作。綁鋼筋的工序?qū)︻A(yù)拱度的影響在綁筋工序中要嚴(yán)格控制綁扎鋼筋的間距和失效管的長(zhǎng)度,如果出現(xiàn)嚴(yán)重的間距不均勻的問題,同樣會(huì)造成梁板對(duì)稱的部位所承受的力不同,極易形成起拱部位發(fā)生偏移或左右拱度不統(tǒng)一。混凝土澆筑過程對(duì)預(yù)拱度的影響預(yù)制梁板混凝土施工目前有一次性澆注和分層澆筑成型的兩種施工工藝。一次性澆筑如內(nèi)模固定不牢、控制內(nèi)膜上浮的壓杠布置不當(dāng)和混凝土振搗時(shí)因擠壓力的作用使內(nèi)模上浮,造成板梁底面超厚和頂板厚度不足。且在澆筑過程中不容易隨時(shí)檢查底板和頂板的厚度,不便控制。一旦預(yù)制不當(dāng)會(huì)造成后期梁板受力不均勻影響起拱度,或拱度發(fā)生偏移。在這里建議采用分層澆筑方式,可以按照:澆筑底板混凝土→穿心模→澆筑頂板混凝土,此法較易控制芯模的上浮,易保證底板和頂板厚度,但要注意兩次澆筑混凝土的間隔時(shí)間(穿芯模的時(shí)間)不得超過混凝土的初凝時(shí)間。針對(duì)梁板頂板厚度不夠的問題,在進(jìn)行梁板預(yù)制或現(xiàn)澆時(shí),要嚴(yán)格控制混凝土的坍落度與振搗方式、時(shí)間,振搗工應(yīng)嚴(yán)格按照施工工序要求,在底板澆注時(shí)要注意不應(yīng)過振漏振,避免接觸鋼絞線,在上層澆筑時(shí)應(yīng)兩側(cè)同時(shí)振搗,防止芯模偏移,造成混凝土不密實(shí),影響受力的均勻,影響起拱度,必須時(shí)要增加芯模定位鋼筋,確保芯模不出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。養(yǎng)生過程對(duì)預(yù)拱度的影響先張法預(yù)應(yīng)力梁板的養(yǎng)生過程主要是在放張之前,其養(yǎng)護(hù)條件的好壞直接影響混凝土的強(qiáng)度。對(duì)預(yù)拱度控制方面養(yǎng)護(hù)條件越充分(溫度和濕度較適合)放張后的預(yù)拱度變化就越小,便于統(tǒng)一控制。不同養(yǎng)護(hù)條件下的溫度和濕度是影響混凝土的強(qiáng)度變化的主要因素,在預(yù)加應(yīng)力階段,濕度越大,溫度越高,水泥水化作用充分,強(qiáng)度提升就越快,建議采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)加快20%~50%.同時(shí)可縮短放張時(shí)間,加大生產(chǎn)能力。但在蒸汽養(yǎng)生時(shí)應(yīng)注意蒸汽的流通,以防止混凝土局部受熱不均勻,造成放張時(shí)及放張后拱度變化較大。梁板的存放條件對(duì)預(yù)拱度的影響通過觀察對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),梁板的后期存放情況也是拱度變化的一個(gè)不容忽視的影響因素。因采用的是多個(gè)橋梁集中預(yù)制方式,多數(shù)梁板由于各種原因并不能及時(shí)運(yùn)送吊裝,則需在預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)存放。在存放過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):a、存放的場(chǎng)地應(yīng)寬敞,吊運(yùn)過程中注意不要磕碰。b、存放梁板時(shí)應(yīng)事先預(yù)制存梁臺(tái),存梁時(shí)將梁板兩端用木方墊起放至存梁臺(tái)上,注意墊起位置要在梁板理論支撐線部位且兩端應(yīng)對(duì)稱。絕對(duì)不能讓底板接觸地面或其他物,并應(yīng)考慮地基下沉等情況,要安排專人檢查,發(fā)現(xiàn)后要及時(shí)處理。c、梁板在2個(gè)月內(nèi)如果仍然不能吊裝的話,應(yīng)考慮預(yù)壓、預(yù)壓力可根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算,防止其在預(yù)應(yīng)力筋的作用下拱度過大。過大的預(yù)拱度會(huì)損失壞梁板內(nèi)部結(jié)構(gòu),嚴(yán)重的會(huì)在頂板面產(chǎn)生橫向裂縫甚至折斷。結(jié)論通過以上的分析,我們基本了解了在先張法梁板預(yù)制中預(yù)拱度