后张法预应力箱梁起拱度异常的原因分析

张燕

1 概述

后张法预应力箱梁因场地小，施工技术成熟，对跨径的适应性强，稳定性好，模板周转次数多，已被广泛应用于桥梁的上部结构，但人们始终把箱梁混凝土的强度、张拉伸长值、张拉力作为控制重点，而忽略了箱梁的起拱度。在JTJ 041-2000公路桥涵施工技术规范及JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标准中没有具体的指标要求，但是，如果预应力箱梁在张拉后，起拱度过大或过小，也将影响桥面的铺装厚度和湿接缝及跨中横梁施工时钢筋的连接、模板的安装、混凝土的浇筑，也从力学角度，影响其受力性质，由平面受力变成了三维受力状态，增加了其安全的不确定性。

本人多年来所监管的各种20 m～40 m跨径不等的后张法预应力箱梁近3 000片，对其中出现的起拱度异常情况进行分析，并提出相应的预防措施及解决办法。

2 概念

后张法预应力箱梁在设计时便考虑到箱梁在张拉后，起拱导致桥面铺装厚度不足，因此往往在底模(台座)上设置抛物线凹型预拱度。20 m箱梁一般设置1 cm～1.5 cm的预拱度，渐变到40 m箱梁时设置2.5 cm～3 cm的预拱度。

在实际张拉后，预应力箱梁的起拱度与设计不能吻合。出现起拱度异常分两种情况:一种是起拱度不明显，另一种是起拱度太大，这两种情况对桥梁的使用安全都有一定的影响。

3 原因分析

1)起拱度太小。

a.张拉时混凝土强度过高。按照规范及设计图纸的要求，后张法预应力张拉时混凝土的强度应达到设计强度的90%，但因为混凝土试件的强度有时并不能代表混凝土的实际强度，加之因工序的安排，箱梁张拉时混凝土的强度远远超过了设计的90%，有的甚至超过了115%。混凝土强度高，意味着其弹性模量大，抗变形能力强，张拉的起拱度自然就小。

b.箱梁的配筋较多。如果箱梁中配置的钢筋数量多，其弹性模量也大，也会引起箱梁的起拱度太小。

c.张拉应力值不足。若千斤拉的使用次数超过200次，或标定时间超过3个月，本来应该重新进行标定，而未标定或千斤顶漏油的原因，可能使压力表的读数大于实际应力值。张拉应力值不足自然起拱度就小。

d.波纹管不顺直。若预埋波纹管的管道不顺直，起弯点角度与设计差距太大，张拉时一部分张拉力用来抵消钢绞线与波纹管的摩擦阻力而受到了损失，导致起拱度减小。

e.波纹管破裂漏浆或变形，导致钢绞线穿束困难加大摩擦，导致起拱度减小。

f.箱梁张拉时，箱内、箱顶的外加质量较大，约束变形。

如果将大量的钢模板放置在箱梁顶上或箱中因养护注入过多的水，也可约束箱梁的正常变形，导致起拱度过小。本人曾见到过一片30 m的预应力箱梁其起拱度太小，原来在这片箱梁的箱体中存放了近20 t水。

g.张拉时气温过低。由于工期安排，有的箱梁在张拉时，气温偏低，由于混凝土同样具有热胀冷缩的特性，也会影响起拱度的大小。

h.台座上表面粗糙，箱梁与台座的摩擦力过大，因约束作用导致起拱度过小。

2)起拱度太大。

a.张拉时混凝土的强度偏低。若箱梁钢绞线张拉时，混凝土强度未达到设计要求，其弹性模量太小，变形大，导致起拱度过大。本人曾对起拱度过大的箱梁及时进行回弹，反算出的强度大多只有设计强度的80%～85%之间。设计要求90%是有其科学依据的。

b.龄期过短。有时为了缩短台座的周转周期，采用蒸汽养生等办法加快混凝土箱梁强度的增长速度，短期内混凝土强度虽然达到了设计规定的张拉强度，但是混凝土的弹性模量却与强度不是绝对的线性关系，因此如果箱梁张拉时龄期不足7 d，张拉后起拱度一般偏大，因此在工期安排时，也应考虑这一因素。

c.超张拉。对于低松弛预应力钢绞线的张拉，一般不允许超张拉，但由于后张法是张拉应力值与伸长值双控，有时为了解决伸长值过小，低于伸长值的－6%时，采用增加2%～5%的张拉力解决这一问题，伸长值的问题解决了，但导致起拱度过大。

d.张拉时气温过高。张拉后的起拱度，夏季与春秋季不同，甚至一天内中午与早晚时分也不同，本人曾见到一片箱梁，在中午张拉后起拱度过大，到次日早晨降低，到中午又变大，当日温差18℃。

e.箱梁张拉后，搁置时间过长。规范规定箱梁张拉至架梁后体系转换，一般不超过3个月。如果时间搁太长，因钢绞线的松弛及混凝土的徐变，箱梁的起拱度随时间的增加而增加。

4 预防措施

1)张拉时混凝土的强度要适宜，严格按照设计要求的强度进行张拉。其偏差范围控制在±5%混凝土强度以内。强度以现场同条件养护的试件为准，以不小于8个测区的回弹值参考。

2)混凝土的龄期一般控制在7 d以上。

3)严格控制张拉力，既不允许超张拉又不允许欠张拉。

4)严格控制钢波纹管的位置。特别是起弯点等处，在波纹管固定时，直线段定位钢筋不大于1 m，弧线段定位钢筋不大于0.5 m，曲线要顺滑，直线要顺直，波纹管坐标严格按规范规定的±10执行，不能出现蛇形波纹管。

5)波纹管在使用前应进行试验检测，确保其硬度和渗水性，如因钢筋焊接或穿管定位时，被焊渣烧出小洞或划裂，必须用透明胶包裹。

6)箱梁在混凝土浇筑时必须在波纹管内穿略小于波纹管直径的PVC(或PC)塑料管，并不停地抽拉，严禁提前将钢绞线穿入波纹管内。

7)张拉前放出箱梁内的养护水及梁顶的模板等杂物。

8)台座表面宜使用5 mm以上的钢板覆盖，或制成水磨石台面，刷好隔离剂。

9)尽量安排在年平均气温的时间段进行张拉。

10)张拉后尽量缩短放置时间，如果确因种种原因(如冬休时间)不能及时架梁并进行体系转换，应对箱梁的起拱度进行定期检测，超过常规数据1 cm者，应进行预压。

11)严格按照设计规定的张拉顺序进行张拉。

12)张拉结束后，必须24 h内进行注浆。

5 结语

后张法预应力箱梁的起拱度也是箱梁质量的一个重要指标，必须引起我们的高度重视，从配合比控制、施工工艺、工期安排、细部做法等多方面进行综合控制，才能有效地控制起拱度。

［1］ 李志锋.浅谈后张法客运专线箱梁裂缝成因与预防措施［J］.山西建筑，2009，35(19):322-323.