鄭玉峰 中交第三航務(wù)工程局有限公司寧波分公司

1.工程簡(jiǎn)介

某橫跨杭甬運(yùn)河大橋，主橋采用（55+90+55）m 三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱雙室連續(xù)箱梁，引橋采用裝配式5跨30m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全橋配跨為5×30+（55+90+55）+5×30 m。本工程引橋采用后張法預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，梁長(zhǎng)為30m，底寬2.0m，頂板寬2.4m，共120榀，砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C 50，彈性模量的理論值為3.45×104MPa。箱梁由現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制場(chǎng)預(yù)制，根據(jù)安裝進(jìn)度，及時(shí)預(yù)制和供應(yīng)。箱梁頂板、底板厚均為0.18m，腹板跨中厚0.18m，支點(diǎn)厚0.25m，斜腹板斜率1：4。邊支點(diǎn)及跨中橫梁通過(guò)橫向濕接縫連接，為了便于預(yù)制施工，預(yù)制箱梁頂面按2%設(shè)置橫坡，底面按平坡進(jìn)行設(shè)置，箱梁典型橫斷面如圖1所示。

設(shè)計(jì)要求，制梁臺(tái)座需預(yù)設(shè)反拱，按二次拋物線過(guò)渡，反預(yù)拱度設(shè)置為17mm。制梁臺(tái)座基礎(chǔ)進(jìn)行全斷面加固及硬化處理，保證其整體穩(wěn)定性及均一性。在處理后的基礎(chǔ)上澆筑厚15cm的C20混凝土臺(tái)座。根據(jù)工程進(jìn)度要求，共設(shè)置11個(gè)臺(tái)座，為驗(yàn)證設(shè)計(jì)反預(yù)拱度，先設(shè)置5個(gè)可調(diào)預(yù)拱度的臺(tái)座，根據(jù)驗(yàn)證及修正結(jié)果，再調(diào)整已設(shè)臺(tái)座和施工其余6 個(gè)。臺(tái)座頂面鋪設(shè)10 mm鋼板，邊緣倒角處預(yù)埋∠50 的角鋼。試驗(yàn)臺(tái)座設(shè)置成可調(diào)節(jié)的形式：在鋼板和角鋼中間適當(dāng)布設(shè)調(diào)節(jié)鋼板墊塊，用于調(diào)節(jié)梁板的反拱度，調(diào)節(jié)好反拱后其它空隙采用細(xì)砂填滿。當(dāng)臺(tái)座需要改變反拱時(shí)，將鋼板與調(diào)節(jié)墊塊及預(yù)埋角鋼上的固定點(diǎn)解除，調(diào)節(jié)鋼板使臺(tái)座反拱符合要求后固定。

2.實(shí)際施工差異及原因分析

根據(jù)施工規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，養(yǎng)護(hù)7天，砼強(qiáng)度達(dá)到90%后張拉，對(duì)已完成張拉的5榀梁中心起拱度進(jìn)行了測(cè)量，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

圖1 預(yù)制箱梁典型橫斷面圖

表1數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)值17mm有一定的偏差，最大達(dá)到了5mm，經(jīng)施工過(guò)程分析，主要原因如下：

（1）預(yù)應(yīng)孔道位置不精確。設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力孔道采用金屬波紋管，流線型布置，孔道定位不準(zhǔn)確，孔道曲線段定位鋼筋間距較大，布置不夠合理，且定位筋與波紋管接觸不夠緊密，砼澆筑振搗過(guò)程中容易引起管道移位。

表1 箱梁起拱度實(shí)測(cè)值

表2 修正后箱梁起拱度實(shí)測(cè)值

（2）預(yù)應(yīng)力孔道摩阻取值不準(zhǔn)確。設(shè)計(jì)驗(yàn)算時(shí)孔道摩阻取經(jīng)驗(yàn)值μ=0.25，但實(shí)測(cè)值μ=0.22，實(shí)際預(yù)應(yīng)力損失與設(shè)計(jì)時(shí)有一定偏差。

（3）張拉未對(duì)砼彈性模量值進(jìn)行明確。設(shè)計(jì)僅以強(qiáng)度為可否進(jìn)行張拉的控制標(biāo)準(zhǔn)，未對(duì)張拉時(shí)的砼彈性模量做具體要求，砼養(yǎng)護(hù)7天后強(qiáng)度已可達(dá)到設(shè)計(jì)張拉標(biāo)準(zhǔn)，但實(shí)測(cè)彈性模量值為4×104MPa，而C50混凝土，其彈性模量的理論值為3.45×104MPa。

（4）錨具變形。施工所用錨具雖均檢測(cè)合格，但施加應(yīng)力后仍會(huì)產(chǎn)生壓縮變形，甚至整體縮進(jìn)，使得預(yù)應(yīng)力筋回縮，造成應(yīng)力損失。

（5）支座不均勻沉降。支座地基處理不規(guī)范，承載力整體性和均一性差，承重后產(chǎn)生不均勻沉降。

（6）混凝土收縮徐變影響。受臺(tái)座數(shù)量、場(chǎng)地大小和現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)進(jìn)度需要，砼達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度（設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%）要求后即進(jìn)行張拉作業(yè)，而砼收縮徐變一般需要60d甚至更長(zhǎng)時(shí)間才可結(jié)束。

3.修正措施

（1）預(yù)應(yīng)力管道結(jié)構(gòu)施工定位盡量精確，線形結(jié)構(gòu)應(yīng)保持順滑，定位筋設(shè)置間距在曲線段進(jìn)行加密，砼澆筑振搗時(shí)振搗棒不得觸碰管道，從而減少由于預(yù)應(yīng)力筋位置不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的摩擦阻力損失。

（2）正式施工前應(yīng)對(duì)孔道摩阻系數(shù)進(jìn)行實(shí)測(cè)，以實(shí)測(cè)值進(jìn)行反拱度計(jì)算。

（3）明確張拉時(shí)砼彈性模量，并做彈性模量同養(yǎng)試塊，與強(qiáng)度同養(yǎng)試塊一同檢測(cè)。

（4）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求設(shè)置錨下鋼筋，對(duì)此部位砼加強(qiáng)振搗質(zhì)量控制。

（5）支座基礎(chǔ)處理方法應(yīng)經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)和驗(yàn)算，提高其整體穩(wěn)定性和均一性。

（6）在場(chǎng)地和施工進(jìn)度允許的情況下盡量延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)周期，盡可能的將砼收縮徐變對(duì)起拱度的影響降至最低。

（7）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，考慮各種施工因素影響，由設(shè)計(jì)對(duì)預(yù)拱度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的值為15mm，并明確砼強(qiáng)度和彈性模量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可張拉。

4.修正后的結(jié)果驗(yàn)證

對(duì)試驗(yàn)臺(tái)座反預(yù)拱度調(diào)整為15mm，施工中加強(qiáng)各工序的控制，張拉后實(shí)測(cè)梁中心起拱值，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

從表2數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)際反拱度值已與設(shè)計(jì)值基本吻合。

5.提高預(yù)拱度設(shè)計(jì)精度的建議

①預(yù)應(yīng)力管道結(jié)構(gòu)施工定位應(yīng)精確，線形結(jié)構(gòu)應(yīng)保持順滑，從而減少由于預(yù)應(yīng)力間的摩擦導(dǎo)致的摩擦阻力的損失；②嚴(yán)控原材料的施工質(zhì)量，確保施工用材的性能穩(wěn)定，使得混凝土級(jí)配達(dá)到一定的均勻性，同時(shí)還要確保混凝土材料級(jí)配均勻性，加強(qiáng)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的彈模的及時(shí)修正和處理。③加強(qiáng)施工環(huán)節(jié)中，對(duì)各結(jié)構(gòu)的精度的控制，針對(duì)箱梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，要對(duì)模板的對(duì)應(yīng)尺寸進(jìn)行定時(shí)定量的校核和控制，確保模板設(shè)計(jì)過(guò)程中，預(yù)拱度設(shè)計(jì)的精度化、規(guī)范化。④預(yù)應(yīng)力的施加應(yīng)更加精確，如定時(shí)對(duì)千斤頂進(jìn)行有效的修訂、標(biāo)定等。

6.結(jié)束語(yǔ)

作為梁式橋來(lái)說(shuō)，主體外形簡(jiǎn)練、美觀，荷載均勻合理，是一種經(jīng)濟(jì)性、使用功能性強(qiáng)的橋梁結(jié)構(gòu)形式。在實(shí)際的設(shè)計(jì)和施工環(huán)節(jié)中，為了保證結(jié)構(gòu)線形更加順暢、優(yōu)美，對(duì)于預(yù)應(yīng)力箱梁來(lái)說(shuō)，預(yù)拱度的設(shè)計(jì)要通過(guò)模型建立的方式進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)還要注重與預(yù)拱度設(shè)計(jì)相關(guān)的影響因素，如施工環(huán)境、施工工藝、施工人員的操作、施工誤差及環(huán)境溫度的變化等，存在很多隨機(jī)性的變動(dòng)因素。因此，在預(yù)拱度的設(shè)置中，應(yīng)充分考慮橋梁施工時(shí)的各種因素，并利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)不斷地修正處理。