张呼铁路桥梁预应力混凝土简支箱梁施工过程徐变观测控制措施

陈利平，祁玉华

蒙冀铁路有限责任公司

张呼铁路桥梁预应力混凝土简支箱梁施工过程徐变观测控制措施

陈利平，祁玉华

蒙冀铁路有限责任公司

通过对预应力混凝土简支箱梁徐变影响因素及控制措施进行研究分析，在新建张呼客运专线制梁场生产的预应力混凝土简支箱梁在施工过程中对混凝土原材料、配合比、搅拌灌注、养护等施工进行全面的过程控制，确保了的混凝土预应力简支箱梁徐变在规范要求之内，从而使得张呼铁路预应力混凝土整孔简支箱梁具有良好的抗弯、抗扭刚度与整体性，满足了列车高速运行时的安全性、旅客乘坐的舒适性和轨道长期运营状态下的平顺性的要求。

预应力；简支箱梁；徐变；控制措施

引言

呼张客运专线是内蒙古境内首条客运专线，为确保箱梁徐变指标的控制，我们对箱梁的徐变影响因素及控制措施进行研究分析，为张呼铁路混凝土预应力箱梁的生产及徐变控制提供技术支持，也为今后的关于高速客运专线混凝土箱梁徐变方面的研究作为参考依据。

1 工程简介

张呼铁路客运专线为双线电气化高速铁路，设计正线全长286公里，列车设计行车速度250公里∕小时。正线共设置特大、大中桥124座，共计121.888公里，占线路总长的42%。全线预制简支箱梁合计3809孔，采用由中铁工程设计咨询集团有限公司出图设计的通桥（2009）2229系列箱梁，该系列箱梁为单箱单室等高度简支箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部向内侧加厚，设计为双线，线间距4.6m，正常使用条件下梁体结构设计使用寿命为100年，适用于地震烈度小于8度地区。桥梁顶面宽度12.2m，截面中心梁高2.686m。梁体混凝土强度等级为C50，设计使用方量为286m3。

2 预应力混凝土简支箱梁徐变机理

混凝土徐变是依赖于荷载且与时间有关的一种非弹性的变形。在长期荷载作用下，混凝土内水泥等胶体微孔隙中的游离水将经毛细管挤出并蒸发，产生了胶体缩小形成了徐变过程。

3 影响预应力混凝土箱梁徐变上拱的因素

3.1 施加预应力时梁体的弹性模量

徐变与混凝土的弹性模量有着密切的关系。根据线性徐变理论，徐变上拱的大小与施加预应力时梁体的弹性模量成反比，即弹性模量越大，引起的混凝土徐变上拱越小。

3.2 混凝土的养护条件

混凝土在水中养护时或者梁体存放于湿度在80%以上的环境中，水泥充分水化，毛细孔减少，引起的徐变上拱减小。

3.3 加载时混凝土的龄期

终张拉时混凝土的龄期越短，则徐变越大。

4 预应力混凝土简支箱梁徐变上拱的控制措施

4.1 优化配合比

配合比选定时，掺Ⅰ级粉煤灰和磨细矿粉，减少单方混凝土水泥用量至400kg以下,在保证混凝土强度和弹性模量的情况下,减少水泥的用量,掺高效减水剂，控制混凝土水胶比不大于0.35，提高骨料对水泥收缩的约束作用，选择适宜的坍落度，满足验算时混凝土的静压弹性模量的参数要求。

4.2 混凝土原材料的选取

（1）水泥的选取。采用品质稳定的低碱硅酸盐水泥或者低碱普通硅酸盐水泥，水泥的比表面积控制在300-350㎡∕kg，Cl-含量≤0.06%，碱含量≤0.80%。

（2）矿物残料的选取。矿物掺料选用品质稳定的产品。粉煤灰粉煤灰细度≤12.0%，Cl-含量≤0.02%,烧失量≤3.0%,SO3含量≤3.0%，游戏CaO含量≤1.0%。磨细矿粉Cl-含量≤0.06%,烧失量≤3.0%,SO3含量≤3.0%，密度≥2.8g∕c㎥，流动度比≥95，比表面积控制400-500㎡∕kg,以减少胶凝材料中的孔隙,从而减少混凝土产生的徐变上。

（3）细骨料的选取。细骨料选用级配合理,质地均匀坚固，吸水率低，孔隙率小的洁净天然的中河砂；细骨料含泥量≤2.0%,吸水率≤2%,Cl-含量≤0.02%，云母含量≤0.5%，吸水率≤2.0%。C50混凝土胶凝材料含量相对较高，砂率一般选择在40%左右比较合适，河砂的细度模数控制在2.5-2.9之间，可以使混凝土的和易性良好，当河砂的细度模数较粗，比表面积小，因此产生泌水、离析开裂的可能性小；同时，比较面积小吸水率也会减少，硬化混凝土中的孔隙率也会减少，有利于混凝土的强度、耐久性的提高。

（4）粗骨料的选取。粗骨料选择级配良好，粒型良好、质地均匀坚固的干净碎石；理论研究表明，随着骨料最大粒径的增大，混凝土的强度会有不同程度的下降，尤其是高强度混凝土，兼顾经济型和强度的考虑，混凝土粗骨料最大粒径控制在25mm以下，粗骨料中粗骨料针片状颗粒总含量≤5.0%，含泥量≤0.2%，母岩抗压强度与混凝土强度等级之比不小于2，吸水率＞2%，紧密孔隙率≤40%。

（5）减水剂的选取。减水剂采用减水率高，塌落度损失小的聚羧酸高性能减水剂，能明显提高混凝土耐久性的产品，减水剂应与水泥之间有良好的相容性；减水剂减水率≥25，含气量≤3.0，泌水率比≤20%。

（6）拌和用水的选取。拌合用水采用饮用水，但需控制其品质指标。

4.3 混凝土的搅拌和施工

混凝土搅拌较均匀，振捣要密实，尤其是下缘混凝土，以降低差异，减少孔隙。制梁场采用以插入式振捣为主，附着式高频振动器振捣为辅的施工方法。

4.4 张拉过程控制

施工中不能随意更改梁体张拉次序、批次。施加预应力要严格实行“双控”，即控制混凝土的强度和弹性模量。即混凝土强度达到50Mpa，弹性模量达到35.5Gpa。严禁超张拉，以确保满足预应力徐变上拱限值的要求。预应力张拉完毕后及时压浆（48h以内），管道压浆要求密实。当水泥浆结硬时即可传力，提高构件的抗弯刚度，减少梁体上拱。

5 结论

通过对预应力混凝土简支箱梁徐变原因分析，张呼铁路在施工过程中结合混凝土原材料、配合比、混凝土搅拌灌注、张拉过程控制及混凝土养护等的有效的过程控制，确保了预应力混凝土简支箱梁徐变变形监测数据满足监测徐变变形量S（t）与计算最终徐变变形量S(end)的比值大于75%、监测数据回归曲线的系数大于0.92，满足曲线拟合条件且梁体徐变变形曲线趋势稳定，将桥梁徐变范围控制在了规范要求之内，满足了列车高速运行时的安全性、旅客乘坐的舒适性和轨道长期运营状态下的平顺性的要求。

[1]乔健，陈良江.铁路预应力混凝土桥梁收缩徐变控制技术.桥梁，2007（6）