先张法空心板起拱度偏差的分析探讨

张彦涛

摘 要：先张法预应力钢筋混凝土空心板以其施工简便、成本造价较低、可以批量化生产等优点，目前在公路建设过程中应用较为广泛。文章通过对先张法预应力空心板施工过程中产生起拱度偏差原因的分析，提出改进和应对策略。

关键词：先张法；起拱度；偏差；分析探讨

1 基本概念

先张法是在浇筑混凝土前張拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土养护达到不低于混凝土设计强度值的80%，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土施加预应力的施工工艺。

先张法预应力空心板在混凝土浇筑后预应力筋与混凝土粘结形成握裹力，放松预应力筋时，梁板内的钢筋线由梁板两端向中间回缩，由握裹力传递至混凝土内，产生向上的起拱度。起拱度的大小既是反映预应力施加是否合理、超限或不足的指标，也是可间接反映梁体混凝土施工质量控制好坏的指标，但如果起拱度偏差过大可导致下列情况的出现：

（1）同跨板梁之间在梁底平面上产生高差错台，造成梁底平整度较差，影响桥梁外形美观。

（2）桥面高低不平，影响桥面铺装层的厚度，降低桥梁的安全性能和耐久性，严重的会因此修改设计，调整桥面高程时，既增加结构的自重，又造成浪费。

（3）预应力钢筋混凝土中所建立的有效预应力值相比设计应力值过大或过小，造成梁板结构性的安全隐患，影响桥梁整体质量、使用寿命和运营安全。

有鉴于此，对先张法预应力构件施工时起拱度进行有效的控制是有重大的现实意义的。

2 起拱度偏差产生的原因

钢绞线在张拉时，我们通常采用张拉油表数和钢绞线的伸长值进行双控，在张拉油表数达到100%，还要按规范要求对伸长值进行量测、计算，实际伸长值与理论伸长值的偏差应控制在±6%以内。现行施工规范仅要求对张拉力和所张拉的钢绞线总伸长值进行控制，下面结合工程案例，对钢绞线张拉后的几处代表位置受力及伸长值进行分析研究，查找起拱度偏差产生的原因。

某桥梁结构采用20米先张法预应力空心板，大梁预制场所建张拉台座为4道100米，假设不考虑同道台座梁板之间的施工距离和张拉端的工作、锚固长度，台座总长100米，每道可预制20米空心板5片，我们把张拉端称为A端，固定端称为B端，由A端至B端的5片梁板依次编号K1、K2、K3、K4、K5，在每片梁板中间位置取100cm作标记，其在张拉后依次量取伸长值记作ΔL1、ΔL2、ΔL3、ΔL4、ΔL5。

由同一条直线上的所有拉力相等可知，台座上100米的钢绞线在张拉完成每处的拉力均等于张拉端的设计张拉力，但实际施工中调查研究发现ΔL1>ΔL2>ΔL3>ΔL4>ΔL5，则表明钢绞线的每段伸长值并不相等，同一道台账钢绞线每段产生的回缩内力值也不相同，这是由于拉力在由A端向B段传递过程中产生的弹性变形和塑性变形逐步减小所引起的，在放张后便形成起拱度偏差。

3 起拱度偏差的预防和控制措施

通过以上分析，起拱度偏差过大是在预应力钢筋混凝土中所建立的有效预应力值过大或过小引起的，这会给梁板结构带来一定的安全隐患。那么在实际施工中，我们就要采取有效措施预防和控制起拱度的偏差，使其向对工程有利的方向发展。

改进措施1：选用精度高的张拉设备并按期校验，对张拉应力实行应力应变双控指标，做到专人专机，提高操作人员的熟练程度，随时监控张拉设备的状态，发现工作异常极时校验张拉设备。

改进措施2：采用两端张拉工艺，因张拉形式的改变也导致B端形式由固定端变为张拉端、我们把A端与B端的中间点称为C，那么，张拉端A、B分别从初始应力0张拉至100%应力，伸长影响范围分别从A端影响到C（伸长量50）和B端影响到C（伸长量50）。此时ΔL1=ΔL5>ΔL3，钢绞线两端产生的回缩内力值对称相等，由于减小了张拉过程中的弹性变形的影响距离，相比于一端张拉，两端张拉产生的回缩内力值更接近于设计拉力值，所建立的有效预应力也更接近于设计应力值。

改进措施3：减小台座长度，当预应力构件产生时要给予预应力钢绞一定拉力，在给予拉力时钢绞线会产生弹性变形并伴随一定的塑性变形而伸长，减小台座长度即减小了钢绞线张拉过程中的弹性变形的影响距离，所建立的有效预应力也更接近于设计应力值。

改进措施4：采用二次补张拉工艺，是指在张拉结束后1h，对钢绞线重新持荷加载至设计要求的100%张拉力，而非超张拉。该方法其一，可以检验首次张拉程序是否正确，以防出现漏张或张拉不到位的现象；其二，补张拉可以有效弥补首次张拉阶段的预应力损失；其三，有利于调整钢绞线的松弛和均匀性，减小ΔL1、ΔL3、ΔL5的差值，使其起拱度相近。

改进措施5：增加锚固前的持荷时间，对于底松弛钢绞线原《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000规定锚固前的持荷时间为2min，新《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011规定锚固前的持荷时间为5min，可见增加持荷时间有利于调整钢绞线的松弛和均匀性。

改进措施6：缩短存梁时间，梁板预制、安装应根据现场实际情况制定详细的施工计划安排，存梁过程中坚持“先预制的后安装，后预制的先安装”原则，尽可能做到预制一批安装一批，缩短存梁时间，存贮不宜超过两个月，在堆放和运输过程中注意垫块的位置一定要正确，必须安放在支座位置，否则极易造成反拱力过大造成梁体断裂。

改进措施7：严格控制放张时龄期及混凝土强度，通过工程实践中对砼放张强度数据的分析，发现起拱度与砼强度值的大小和龄期时间有关。在混凝土配比、张拉工艺、养护等条件相同的情况下，放张时，混凝土龄期越长，强度越大，起拱度越小；混凝土龄期越短，强度越小，起拱度越大。通常情况下，钢绞线放张时梁板混凝土龄期不宜少于7d，最短不宜少于5d，混凝土强度应不低于设计强度的80%。当7d混凝土龄期达不到设计强度的80%时，应采取优化混凝土设计配比、提高原材质量、掺加减水剂早强剂、加强养护得措施。

改进措施8：严格按照施工图设计安置失效管，检查失效管长度、位置，对失效管两端密封，以防止灰浆灌入管内，确保达到失效效果。

4 结束语

在先张法预应力钢筋混凝土空心板施工过程中，对张拉力的控制应作为质量控制工作的核心，梁板的起拱度大小只是其表象，实质是其建立的有效预应力是否准确，不断改进和提高张拉施工控制工艺才能使桥梁的运营安全得到保障。

参考文献

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