先张法预应力混凝土空心板梁的反拱度控制

江苏省南通市市政工程设计院有限责任公司 单颖聪

先张法预应力混凝土空心板梁的反拱度控制

江苏省南通市市政工程设计院有限责任公司 单颖聪

在公路桥梁施工中，板式桥梁因其具有量大、面广、构造简单及受力明确等优点，因而成为平原地区建造桥梁的首要选择。南通地区属于平原区，其桥梁也多为板式桥梁。当桥梁的跨径小于20m时，可以使用先张法施工工艺。南通的桥梁单孔跨径为6m、8m、10m、13m、16m，明显小于20m，因此在建造市政桥梁的时候，多选择先张法进行施工。并且，采用该方法施工还具有造价低、质量稳定、周转速度快、易于管理、适宜批量生产及工厂化制作等优点。但是，由于施工环境因素、施工误差、预应力筋松弛及先张板梁的混凝土收缩、徐变等因素的影响，先张板梁容易产生反拱度偏差，这样不仅会影响桥梁的美观，严重的话，还会影响桥梁的安全性和耐久性。本文，笔者结合工程实践，对先张法预应力混凝土空心板梁的反拱度控制问题进行探讨，

一、先张法施工工艺及其潜在的问题

先张法施工工艺的主要构件是张拉台座，其长线生产主要使用台座，然后在固定的台座上生产桥梁，且桥梁预应力筋的张拉和锚固、混凝土的浇筑养护以及预应力筋的放张等都是放在台座上进行的。由此可见，台座承受的张拉力来自于全部的预应力筋。

先张法建筑的桥梁往往采用纵向柱和横梁的框架结构，而在纵向柱之间就是预制板梁的底座所在。在底座与纵向柱和横梁之间都留有一定的间隙，目的是适应桥梁张拉时纵向柱的压缩变形。在进行先张法建造桥梁的时候，要做好一定的准备工作，即检验预制板梁的制作原料，并进行水泥、砂、碎石等混凝土的配比；通过计量部门对千斤顶、高压油泵、油表等张拉机具进行一定的标定，以此来精确地控制张拉力。此外，还应对生产前的普通钢筋和预应力钢绞线进行检验。

先张法施工的工艺流程为：底座脱模剂→安装板梁钢筋→穿钢绞线→施加预应力→安装内模板或气囊→安装外模板和端头板→浇筑混凝土→待板梁混凝土强度达到设计强度的100%后松张（放松预应力，使其作用到混凝土板梁上）→切断梁端钢绞线→吊装上桥存梁。其中的张拉具体过程为：首先在固定端用单根张拉千斤顶调整钢绞线的张拉力至理论张拉力的10%并进行锚固，然后在张拉端开始张拉，随后在固定箱移动到理论张拉力后在张拉端横梁处用螺帽固定螺杆，从而完成整个张拉过程。但是，在板梁放张过程中，板梁会逐渐向固定端滑移、起拱，产生的原因主要有:气囊上浮，引起空心板顶板太薄；底座在张拉端被支座钢板拉伤；在预应力放张过程中板梁在张拉端梁底混凝土出现裂缝，斜交板锐角处板底开裂等。

二、如何进行先张法预应力混凝土空心板梁的反拱度施工控制

一般来说，先张法预应力混凝土空心板梁反拱度的大小往往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、徐变等参数有直接联系，一旦这些参数发生某种变化，混凝土板梁的反拱度就会产生一定的误差。为此，在桥梁施工中需要注意以下几个方面。

1. 在使用先张法建造桥梁时，要对空气胶囊芯模进行用前气密实验。将胶囊固定，并保持胶囊内空气压力的稳定，以防浇筑混凝土时胶囊上浮，进而影响到梁的自重。此外，还要对普通钢筋进行固定，以保证准确控制预应力筋位置。

混凝土浇筑过程中，还要注意观察气压表，并且一定要分步浇筑，即先浇筑底板混凝土，再放置芯模浇筑底板以上的混凝土，以使顶板变薄。混凝土入模要对称、均匀并分散，不可集中，以免因压力过大，挤压胶囊变形或使胶囊下沉，而造成孔道不标准。若处理不好，这些因素就会导致梁体断面尺寸发生变化进而影响到梁的自重。另外，绑扎高度要准确，并固定。

2. 在进行先张板梁的制造时，要对预应力筋张拉进行规范化施工，以保证超张拉及持荷的时间。张拉要做到双控，以提高张拉力的准确度。此外，还要采取措施保证钢筋与混凝土同时胀缩，以免造成预应力损失。

3. 板梁制造要尽量采用高标号的水泥制品，尽可能地保证混凝土的生产施工条件。这样，才有可能通过优化的水泥配比，来尽量减少水泥用量，并降低水灰比，提高混凝土的密实性。并且，要特别重视混凝土的初期养生，以减少混凝土的徐变。

4. 由于各种施工条件的差异导致了混凝土离散性较大，从而引起一定的反拱度误差。因此，在进行先张板梁的建造时，应该努力控制预制厂的养生条件以及随梁试件，从而使不同生产线的混凝土强度在预应力筋放张时具有相似的强度。此外，由于混凝土龄期会对徐变产生长期影响，因此要给混凝土一个合适的龄期。

5. 虽然先张法建造桥梁基本上属于大规模工厂化的批量生产模式，但是其受到季节变化、施工湿度和温度的影响不同，而且还会由于放张时混凝土的龄期以及后期混凝土的收缩、徐变等产生不同的变化。因此在使用先张法建造板梁时，要尽可能地创造相似的施工环境，以使混凝土的养生条件能够保持一致的稳定性。此外，生产预制先张板梁时，还要尽量做到同时期生产孔梁，以使徐变能够尽量保持同步，从而减少反拱偏差，消除徐变差异带来的不利影响。

三、结论

在进行桥梁设计和施工的过程中，要事先考虑到先张法施工过程中可能出现的问题，做到预防为主，从而尽可能地避免先张法预应力混凝土空心板梁的反拱度偏差。这样，即使在现场施工中出现了一定的偏差，也可以通过一定的措施进行弥补，即通过设计预防和事后弥补相结合的方法来建造出既美观又坚实耐用的市政桥梁来，为交通发展做出应有的贡献。