先张法预应力混凝土空心板梁_先张预应力混凝土空心板梁预拱度的施工控制
时间：2019-05-26 03:30:39 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：通过对先张预应力混凝土空心板预拱度的计算分析了预拱度产生偏差的原因，提出切实可行的预拱度控制的施工方案，为类似的工程提供有力的技术支持。 关键词：先张预应力；惯性矩；预拱度
Abstract: Based on the calculation of pre-camber of pretensioned prestressing concrete core slab this paper analyses the causes of deviation, puts foreward the feasible construction scheme for controlling the pre-camber, which provides strong technical support for similar projects.
Keywords: pretensioned prestressing; moment of inertia; pre-camber
中图分类号：TS653.92+3 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
引言
先张预应力混凝土空心板梁，以其结构简单，制造方便，生产速度快，自重轻巧，经济合理等特点，被大量使用在公路桥梁工程建设上。但是，由于先张预应力混凝土空心板梁结构尺寸小，影响预拱度偏差的因素多。所以，在预制生产过程中，梁之间往往存在着预拱度偏差的问题，致使桥跨结构梁体间存有高差，影响美观，预拱度偏差大的，甚至影响桥面的铺装厚度和标高，造成大的浪费；严重的会在荷载作用下使梁跨挠度增加，振动增强，影响行车平稳。因此，探讨先张预应力混凝土空心板梁的预拱度偏差的施工控制，对于同类公路桥梁工程建设有着积极的现实意义。那么，影响预拱度偏差的原因是什么呢？现以16m先张预应力混凝土空心板梁的预拱度计算为例，试分析说明，谈谈自己在工程施工中的一些浮浅见解，以便同行互励共勉。
预拱度的计算
先张梁的预拱度，可以看作是梁，在不计自重情况下的钢铰线张拉起弯和梁在自重均布荷载作用下的下挠，两种情况的叠加。
2.1 计算中性轴
16m先张梁断面如图示意。钢绞线弹性模量 Eg=1.9×105MPa钢筋Eg=2×105MPaC40混凝土
Eh=3.21×104MPan1=Eg/Eh=5.9n2=6.2 依据Sa=Sln2Ag (75－4－x)=bx2/2+n1Ag1(x－5)
6.2×12.43×（71－x）=99 x2/2 +5.9×22.96×（x－5）㎝
x=9.2 偏心e=9.2－5=4.2㎝
2.2 计算惯性矩
2.2.1 钢绞线张拉起弯惯性矩
I1=6.2×12.43（75－4－9.2）2 =294334㎝4
I2=5.9×22.96×（9.2－5）2＋99×9.23/3=28086㎝4
I= I1+ I2=322420㎝4㎝
2.2.2梁自重均布荷载作用下反弯惯性矩
I1=5.9×22.96×（9.2－5）2=23904
I2=6.2×12.43×（71－9.2）2＋1/3×99×（75－9.2）3=9695714㎝4
孔道I=πd4/64+hd3/6+πh2d2/16+dh3/12+（πd2/4+hd）y2
其中:孔道直线段高h=20㎝ 孔道直径 d=36㎝
孔道重心至中性轴距离y=20/2+18+10-9.2=28.8㎝ 代入得I3=2×I=3609396㎝4
企缝缺口惯性矩简化计算为I4=459326㎝4I=I1+I2－I3－I4=5629382㎝4
2.3计算预拱度
2.3.1预加应力梁的起弯计算
如计算简图，根据公式 f=ml2/8EI
因钢绞线端部失效对起弯惯性矩的影响可以忽略不计，所以，梁的全长范围可视为同一弯曲中心。钢绞线引起的弯矩m分段计算如下
6根钢绞线m1=N e=6×16000×4.2=4032004㎏-㎝l1=1596 ㎝
4根钢绞线m2=268800㎝4㎏-㎝l2=1216 ㎝
3根钢绞线m3=201600㎝4㎏-㎝l3=936 ㎝
代入数据得f1=（m1l12+ m2l22 +m3l32）/8EI = 1.93cm
2.3.2 梁自重均布荷栽产生的挠度
如计算简图，q =15.3÷15.96=0.96 T/M=9.6㎏/㎝f2=5ql4/384×0.8EI = 0.56cm
梁的预拱度，f= f1－f2=1.4㎝， 如松张强度达混凝土强度的80%时，Eh=2.92×104MPa
实际松张预拱度 f=1.5㎝
3、预拱度偏差产生的原因
从16m先张预应力混凝土空心板梁的预拱度的计算，我们可以看出，预拱度的大小与梁体断面的结构尺寸、混凝土的弹性模量E、张拉力N、梁体两端钢绞线的失效长度和效果以及钢筋位置等有关系。其具体的原因是：
3.1 梁体断面结构尺寸误差。由于，先张预应力混凝土空心板梁制造特点，梁体内的空心由空气胶囊芯模来制作完成，胶囊芯模很容易移动和变形。比如胶囊芯模上浮，使顶板厚度减薄，胶囊漏气，造成孔道不标准等，因此，比较容易造成梁体断面结构尺寸出现偏差。3.2钢绞线两端失效的误差。失效的长度与标准长度存在误差，由计算可知预拱度与钢绞线长度L2成正比例的关系，因此，失效长度误差对预拱度误差的影响很大。钢绞线失效长度范围内的失效效果，有的情况下会存在差别，失效效果达不到完全失效的作用和目的，其对预拱度的影响作用和长度误差相同。3.3 钢绞线张拉力的误差。钢绞线张拉过程中，由于存在机械 、仪器的计量误差，和张拉操作误差等原因。直接造成张拉力大小的误差。3.4 混凝土强度的原因。混凝土不同强度时有不同的弹性模量，弹性模量直接影响预拱度数值的大小。强度高，弹性模量大，预拱度小，反之相反。3.5钢筋位置误差造成。普通钢筋在绑扎时，高度尺寸误差。钢筋位置受施工荷载影响下沉，位置发生变化，都会引起截面惯性矩的变化。
4、预拱度的偏差控制
如何做好预拱度的施工控制呢？本人认为应做好以下工作。
4.1空气胶囊芯模放置时要认真固定好，使之不易上下左右移动，胶囊空气压力保持稳定。梁体混凝土浇筑时不要一次性浇注完成，一定要分部浇筑，即先浇筑底板混凝土，然后再放置芯模浇筑底板以上的混凝土，避免一次浇注在振捣底板混凝土时扰动胶囊使之上浮，造成顶板变薄，或受荷载作用胶囊下沉，使底板变薄。钢绞线位置应控制准确，普通钢筋绑扎高度准确，并固定牢靠。使梁在全长范围内的断面保持标准的结构尺寸。
4.2 钢绞线张拉作业应符合规范要求，张拉一定要做到双控，即张拉力和伸长量的控制。来保证张拉力的准确。千斤顶和油表、油泵计量精度要符合要求，及时定期校验。梁两端的失效部分钢绞线失效处理得当，能达到失效的作用和效果，失效长度符合设计长度。钢绞线张拉后应有相同的静止时间。
4.3一条先张梁预制生产线，在浇筑混凝土时，应先从张拉端开始，至固定端结束。浇注混凝土时间应尽量缩短。混凝土倾倒要分散均匀，不能太集中，以免压力过大，挤压胶囊变形，造成孔道不标准，使梁体断面结构尺寸发生变化。
4.4在生产混凝土过程中，施工条件要有保证，配合比要标准。原材料符合要求，且均质，计量准确，水泥应选择早强型且性能稳定的水泥。混凝土要强制拌和，搅拌均匀，坍落度一致。在每一次浇注混凝土的最后，制作混凝土试件，随梁相同条件养生。其强度做为松张的参照依据。
4.5严格控制松张时的混凝土强度，使其与规定数值差别不大，松张过程应缓慢，千斤顶卸荷须分级逐渐减荷。杜绝松张太快，使梁体加载过快，出现预拱度的偏差。
5、结束语
先张预应力混凝土空心板梁预拱度的偏差，其实质是预制生产施工环节的偏差，是工序施工质量好坏的表现。因此，在施工时决不能轻视这个问题，必须认真加以对待和解决。虽然影响先张梁预拱度的因素很多，但只要我们能严格按照施工规范和要求去做，着重从影响预拱度偏差的主要因素入手，使施工各个环节规范化、标准化，就会很好地控制预拱度的偏差，预制出优质的空心板梁，修建好既美观漂亮又坚固耐用的桥梁。
参考文献：
《钢结构设计手册》 中国建筑工业出版社 1989.10
《建筑工程常用数据手册》 中国建筑工业出版社 1997.09
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
