先张法预应力混凝土空心板梁反拱度偏差施工控制

先张法预应力混凝土空心板梁反拱度偏差施工控制

先张法混凝土空心板梁（以下简称先张板梁）是一种结构简单、制造简单、经济合理、能够大规模建成、产水的混凝土砌块。但在生产过程中,由于施工环境条件、各种施工误差、预应力筋松弛以及混凝土收缩、徐变等因素的影响,往往引起板梁反拱度偏差。反拱度的偏差过大可以导致下列情况的出现:首先,会使同一孔板梁之间在梁底平面产生高差,尤其是跨中高差过大,影响桥梁美观;其次,会直接影响桥面铺装厚度,桥面铺装厚度不足会降低桥梁的安全性能和耐久性,严重的会因此而修改设计。调整桥面高程,既增加结构自重,又造成浪费。因此,探讨先张板梁反拱度偏差的施工控制,对于同类公路桥梁工程建设有着积极的现实意义。本文针对先张板梁从预制到架设这一施工阶段反拱度偏差产生的原因,对先张板梁反拱度的施工控制做一粗浅探讨。1预应力的测量从反拱度的理论计算可以看出,反拱度的大小与预应力筋放张时的有效预应力、预应力筋的偏心距、板梁的截面刚度、板梁自重、预加应力之后预应力的松弛和混凝土的收缩、徐变等参数有关。这些参数的变化将引起板梁反拱度的误差。1.1梁的预应力筋预应力筋张拉过程中,张拉设备计量以及操作误差,会造成张拉力的误差。另外,先张板梁预应力筋一般都设有失效长度,失效长度的大小,影响到板梁计算跨径范围内预应力的分布,因而对梁的反拱度造成影响。锚具变形及钢筋回缩、混凝土浇筑后初期采用加热养护时预应力筋产生温度变形使其应力降低、以及预应力筋的应力松弛,都将引起实际张拉力的误差。1.2预测的钢筋偏离误差锚固端与张拉端锚垫板定位不准,以及梁板端头模板预应力筋预留孔位置不准,均会引起预应力筋的偏心距误差。1.3胶囊芯模上浮,孔道不标准先张板梁由于其预制施工的特点,内模通常都采用空气胶囊芯模,胶囊芯模很容易移动和变形。如胶囊芯模上浮,使顶板厚度变薄;胶囊漏气,造成孔道不标准。上述因素在施工中较为常见,容易引起板梁断面尺寸的偏差,进而影响梁的抗弯刚度。另外,钢筋易受施工荷载影响而下沉,其位置发生变化会引起板梁换算截面惯性矩的变化,进而使板梁截面刚度出现偏差。1.4顶板变形、内模变形引起板梁改形在板梁混凝土浇筑过程中,模板移位、内模变形、尤其是内模上浮引起底板变厚、顶板露筋,为保证顶板厚度而人为增加梁高,均会造成板梁自重误差。1.5混凝土的龄期影响这是混凝土的一大特点,它与施工条件、放张时间和混凝土的计算龄期以及混凝土的施工特性有很大关系。不同龄期的混凝土受加载时间、大气湿度,以及养生条件、板梁理论厚度等因素的影响,其计算龄期内徐变系数的大小不同。预加应力时混凝土龄期越早,则徐变越大。混凝土早期受力将引起较大的收缩和徐变,进而造成较大的预应力损失。大气相对湿度越大,徐变系数越小;养护温度影响混凝土的硬化程度,养护时温度越高,徐变系数越小。2抗拱试验的施工控制2.1分步浇筑的原则胶囊放置时一定要固定好,使之不易上下左右移动。混凝土浇筑过程中要注意观察气压表,使胶囊内空气压力保持稳定。并且一定要分步浇筑,即先浇筑底板混凝土,然后再放置芯模浇筑底板以上的混凝土,以避免一次浇筑混凝土时造成胶囊上浮,使顶板变薄。混凝土入模要对称进行,并分散均匀,不能集中,以免压力过大,挤压胶囊变形,或使胶囊下沉,造成孔道不标准。这些因素会导致梁体断面尺寸发生变化进而影响到梁的自重。另外,预应力筋位置应控制准确,普通钢筋绑扎高度要准确,并固定牢靠。2.2预应力松弛损失控制及养护工艺保证超张拉及持荷时间,以尽量减少后期预应力松弛。这是因为在较高应力下持荷2～5min所产生的应力松弛损失与在较低应力下经历较长时间才能完成的应力松弛损失大致相同。张拉要做到双控,即张拉力和伸长值同时控制,以保证张拉力的准确。千斤顶和油表、油泵的计量精度要符合要求,并按规定校验。当空心板梁两端设计有预应力筋失效长度时,施工中一定要采取有效措施确保其能够完全失效。混凝土初期加热养护时,钢筋与混凝土可采用两次升温养护。即先在常温下养护,待混凝土强度达到7～10MPa时,钢筋与混凝土之间有足够黏结力后,再逐渐升温。此时钢筋与混凝土一起胀缩,不产生预应力损失。2.3施工用高标号水泥、级配良好骨料经验证明,水泥用量越多、水灰比越大,则混凝土徐变越大。骨料越坚硬,则徐变越小。混凝土越密实,徐变越小。故施工中应尽量采用高标号水泥,并优化配合比,减少水泥用量,并降低水灰比。采用较为坚硬的、级配良好的骨料。在混凝土浇筑时,应尽量缩短浇筑时间,并加强振捣,提高混凝土的密实性。另外,要重视混凝土的初期养生,尤其要使混凝土表面经常保持湿润。2.4混凝土弹性模量现行施工规范及设计图纸一般都要求预应力筋放张时混凝土强度不得低于某一规定值。但是,由于各种施工条件的差异,预应力筋放张时混凝土强度离散性较大。试验证明,不同强度的混凝土具有不同的弹性模量,进而引起反拱度误差。所以,生产中应加强对预制厂养生条件及随梁试件的控制,以尽量使预应力筋放张时不同生产线混凝土具有较为接近的强度。另外,预应力筋放张时混凝土的龄期将对其长期徐变产生深远影响。以前通常利用早强剂来提高混凝土的早期强度,以缩短预加应力时混凝土的龄期,目前这种做法已不提倡。在预加应力之前,给混凝土一个合适的龄期,已经越来越受到人们的关注。2.5混凝土的养生功能通常,先张板梁都是工厂化大规模批量生产,且跨越不同季节,施工环境如大气温度与湿度会对板梁的初期强度、放张时混凝土的龄期,以及后期混凝土的收缩、徐变产生较大影响。所以,在施工中要尽量创造较为稳定的混凝土养生条件。先张板梁的每一孔梁,要尽量做到在同一时期生产预制。这样,施工龄期和环境条件都相同或相近,相临板梁间所产生的徐变发展也基本同步,既减少了反拱偏差,又可消除后期相临板梁的徐变差异对结构产生的不利影响。3先张板梁反拱度偏