预应力混凝土梁拱度设置与控制

作者单位： 湖南高速公路管理局
参考文献 ［１］郭小宏、曹源文、阎佐廷， 公路工程机械化
施工与管理， 北京： 人民交通出版社， ２００４。 ［２］何挺继等主编， 筑路机械手册， 北京： 人民
交通出版社， １９９８。 ［３］张 世 英 、陈 元 基 ， 筑 路 机 械 工 程．北 京 ： 机
械工业出版社， １９９８。 ［４］袁迎捷、胡长顺、周进川， 沥青混合料压实
程度均对弹性模量产生影响。
一般来说， 砼初期的收缩变形很快， 两
三 、存 梁 时 间
周可完成全部收 缩 的 ２５％， 一 个 月 ５０％， 三
预 应 力 砼 梁 的 存 梁 时 间 一 般 为 ６０ 天 个月增长缓慢， 两年后趋于稳定。砼长期承
不 超 过 ９０ 天 ， 存 梁 时 间 的 长 短 主 要 考 虑 砼 受着巨大的压力作用， 其应变也随时间的延
３、碾 压 热 铺 沥 青 混 合 料 时 ， 应 在 工 艺 规定的混合料温度下进行碾压作业。为防 止碾压轮粘带沥青混合料， 要向轮面涂刷 少量柴油或其它防粘剂， 但由于这些油剂 有腐蚀橡胶轮胎的作用， 应尽可能少用或 不用。
４、当轮 胎 压 路 机 具 有 整 体 转 向 的 转 向 压轮时， 为避免转向搓移压实层材料， 在碾 压过程中， 不应转向角度过大和转向速度 过快。
１、压路 机 在 出 厂 时 轮 胎 的 充 气 压 力 设 定为 ０．３５ＭＰａ， 工作时， 根据需要调整轮胎的 充气压力， 其调整范围在 ０．２￣０．８ＭＰａ 之间， 并且要保持压路机每个轮胎的充气压力基 本一致， 其差值应控制在 ８￣１６Ｐａ 以内。
２、在 给 压 路 机 配 重 时 ， 根 据 需 要 可 加 水 、加 砂 、加 铁 以 达 到 不 同 的 配 重 要 求 ， 并 不是越重越好， 以免破坏被压实材料， 产 生路面缺陷。
了。为了便于说明问题， 就 Ｅｈ、Ｒ 一块结合 起的误 差 及 预 应 力 损 失 等 因 素 。起 拱 大 于
试验室的理论分析， 其影响因素加以描述：
设计值主要是砼的收缩， 施工温度， 放张温
（ １） 集料 的 弹 性 模 量 要 高 ， 集 料 的 弹 性 度， 养生条件及引力张拉控制等因素。
模量与它在砼中所占的体积均对砼的弹性
一、预拱度的设置（ 以简支梁为例） １、预 拱 度 设 置 的 前 提 条 件 。 按《公 路 桥 规》规 定 ， 预 应 力 砼 受 弯 构 件 ， 在 使 用 荷 载（ 即 结 构 恒 载 、预 加 力 和 不
计冲 击 的 汽 车 荷 载） 作 用 下 的 最 大 竖 向 挠 度超过跨径的 １／１６００ 时， 应设预拱度， 以抵 消荷载长期作用下逐渐增加的变形。
从图 看 出 ， 梁 的 起 拱 在 前 ９０ 天 较 快 ，
模量产生影响 ， 规 范 要 求 ， 预 应 力 砼 集 料 的 接 近 线 形 关 系 ， ９０ 天 之 后 ， 线 形 平 缓 ， 起 拱
强度要高与砼强度的 ２ 倍。
较慢， 这主要与砼的收缩及在预加力作用
（ ２） 同配 合 比 相 同 龄 期 的 砼 潮 湿 试 件 下的徐变变 形 密 不 可 分 ， 前 期 砼 收 缩 快 ， 拱
号 编 梁
压区混凝土出现受力裂 缝。因为其预应力度小于
拱 度龄值期（ （
ｄ） ｍ）
放张
３０
６０
９０
放张时 １２０ １５０ １８０
砼强度（ ＭＰ）
１， 它 的 消 压 弯 矩 不 能 抵 消 ２－ ２
１５ ２０ ２５ ２７ ３０ ３２ ３３
３６
使 用 荷 载（ 不 包 括 预 加 力） １－ １５
１６ ２１ ２４ ２８ ２８ ３０ ３１
５、终 压 时 ， 可 以 将 转 向 压 轮 定 位 销 插 入销孔中， 锁死摆动， 使压实层具有平整的 表面。
四 、结 论 轮胎式压路机相比较光面钢轮机和振 动压路机， 有其自身突出的特点并在使用 中表现出良好的压实效果。在沥青混凝土 路面工程机群配置中作为复压阶段的主要 机械是必不可少的。此外， 轮胎压路机也可 适用于各种土质条件的压实工作， 可以碾 压半干型水泥混凝土路面铺层， 也可以碾 压 粘 性 、半 粘 性 、砂 性 混 合 料 等 基 层 材 料 。
的作用深度可以使下层材料也得到很好的 压实效果。
２、保 持 摊 铺 层 压 实 力 均 匀 。 钢轮压路机压实沥青混合料的过程中 随着混合料强度的逐渐形成。刚轮与混合 料之间由面接触变为线， 接触钢轮的接触 线在沥青混合料的大颗粒之间就形成了 “过桥”现象 ， 这 种“过 桥 ”留 下 的 空 隙 ， 就 会 产生不均匀的压实。并可能导致大颗粒材 料被压碎或集聚较大的内应力。相反， 橡胶 轮胎柔曲并沿着这些轮廓压实， 从而产生 较好的压实表面和较好的密实性。同时轮 胎压路机的揉搓作用可以消除内应力， 以 满足短时间内通车的需要， 不会造成通车 后出现应力裂纹的现象。 ３、有 助 于 摊 铺 层 表 面 返 油 。 轮胎压路机的揉搓作用可以将多余的 沥青接合料返到摊铺层表层， 填补表层空 隙 ， 以 达 到 密 封 表 层 ， 防 止 水 、泥 浆 和 空 气 侵入。有利于防止路面水损害， 提高路面耐 久性。 三 、轮 胎 压 路 机 使 用 中 的 注 意 事 项
４０
作 用 下 控 制 截 面 的 弯 矩 。 ２－ １４
１４ ２３ ２６ ２８ ２９ ３１ ３２
３８
同 时 使 梁 产 生 更 大 的 向 上 平均值（ ｍｍ） １５ ２１．３ ２５ ２７．７ ２９ ３１ ３２
３８
反拱， 更重要的是因砼与钢筋的黏结力不
足而造成预应力筋弹性收缩滑动在构件端
部出现水平裂缝的质量事故。过晚以产生
效益角度来讲不合理。从拱度的放置中看
!Ｌ
出： ｆｙ＝ Ｍｙ×Ｍｘ／Ｅｈ×Ｉ０ｄｘ， 拱度与预应力 ０
及砼的弹性模量 有 直 接 关 系 ， 按 我 国《公 路
桥规》中测定弹 性 模 量 的 方 法 ， 根 据 不 同 等
从表看出， 每片梁的起拱值在同一龄
级 砼 弹 性 模 量 试 验 值 的 统 计 分 析 Ｅｈ 的 经 期都 有 差 异 ， 且 放 张 时 的 起 拱 值 比 设 计 值
论 坛·技 术 创 新
预应力混凝土梁拱度设置与控制
□陈 金 赖道强／文
摘 要： 简单的叙述了预应力梁反拱度的 设置， 并就起拱大小的影响因素， 结合施工 体会进行了分析阐述。 关键词： 预应力 拱度 控制
预 应 力 砼 梁 由 于 偏 心 预 加 力 Ｎｙ 的 存 在， 较普通钢筋砼梁的变形复杂， 相应的拱 度设置与施工中拱度的控制都比较困难。 合理的拱度设置与精确的拱度控制， 对于 预应力砼梁的行车舒适以及梁的受力都十 分有利。因此， 预应力梁拱度设置与控制问 题应作为预应力桥梁施工的一个重点来考 虑。为了便于对预拱度控制分析， 先对预拱 度的设置作一简单描述。
４、预 拱 度 的 放 置 数 值 。 按《公 路 桥 规》规 定 ， 预 拱 度 值 ｆｇ 等 于 结构重力（ 恒载） 和半个汽车荷载（ 不计冲击 力） 所产生的竖向挠度。 ｆｙ ˊ ＝ （ － ｆｙ＋ｆｇ１＋ｆｇ２） ［１＋Φ （ ｔ∞ ×τ） ］ ＋１／２ｆｐ Φ（ ｔ∞×τ） 混凝土的徐变系数终值。 （ １） 以青银高速赵牛河大桥 ２０ 米箱梁 为例： 设计资料：①设计荷载： 汽车－ 超 ２０ 级 挂车－ １２０ 级 ②箱 梁 截 面 尺 寸 ： 梁 高 ｈ＝１．２ 米 ， 跨 径 ２０ 米。 ③砼标号： Ｃ５０Ｅｈ＝３．４９×１０４ＭＰ 按换算截 面 的 几 何 特 征 求 得 Ｉ０， 按 钢 束 有效应力， 找出最不利截面的应力值， 钢绞 线的截面面积 Ａｇ 及 ｅｇ（ 预应力筋重心至换 算截面的距离） ， 因此， 求得 Ｍｇ、ＭＰ、Ｍｇ１、
验公式为： Ｅｈ＝１０５／２．２＋３３Ｒ（ 如 Ｃ４０ 砼 Ｅｈ＝３．３×
１０４ ０．７５Ｃ４０ Ｅｈ＝３．０×１０４） 从 中 看 出 同 一
大， 这主要是由于放张法时， 砼的强度大小 不一， 虽然砼 的 强 度 均 大 于 ８０％设 计 强 度 ， 满足要求， 但由于砼施工时配比的波动导
标 号 砼 ， 当 强 度 较 低 时 ， 其 Ｅｈ 小 ， ｆｙ 就 大 致砼 弹 性 模 量 不 一 致 ， 其 二 是 张 拉 操 作 引
按上述方法： 经计算 ２０ 米主梁弹性上 拱及后期收 缩 徐 变 最 大 值 ｆ＝－ ３０㎜ 。在 施 工中， 考虑桥面铺装层厚度， 预社向下拱度 ２㎝， 实际的起拱度即为 １㎝左右较为合理。
（ ２） 先张法 １６ｍ 板梁： 考虑跨径小， 不设预拱度。 由 预 加 力 ＦＹ 引 起 的 挠 度 值 按 上 述 式 计算得 ｆｇ＝－ １０ｍｍ （ 指预应力筋割断后的起拱值， 不考虑 其它因素） 。 二 、预 拱 度 的 控 制 １、施 加 预 应 力 的 有 效 控 制 。 从公式可以看出施加预应力的大小直 接影响到梁的起拱大小， 在实际施工中， 要 考虑到影响预应力损失的所有因素， 如管 道 摩 擦 ， 锚 具 变 形 、钢 绞 线 与 台 座 温 差 ， 钢 绞 线 松 弛 ， 以 及 砼 收 缩 、徐 变 等 ， 将 设 计 中 的控制应力尽可能准确的传递给预应力构 件， 使构件受力时处于良好状态。 预应 力 的 有 效 控 制 办 法 ： 采 用 应 力 、应 变“ 双 控 ”办 法 ， 只 有 两 者 都 达 到 设 计 要 求 后， 才算本次张拉成功。应力控制主要用千 斤顶来控制， 千斤顶及油表经计量局标定 方可使用， 按照标定的回归方程推算出油 表的数值。实际操作时， 油表读数要准确。 应变控制主要掌握好平均张拉力的计算， 先张法的平均张拉力即为控制张拉力， 控 制张拉力按设计要求计算， 后张法要考虑 管道摩擦的影响， 理论伸长值计算公式为： △Ｌ＝Ｐ×Ｌ（／ Ａｇ×Ｅｇ）（ Ｐ 为平均张拉力） （ 实 际 伸 长 值－ 设 计 伸 长 值） ／ 设 计 伸 长值≤６％， 否则， 停止张拉， 进行分析。 一般 来 说 ， 先 张 法 易 达 到 ６％要 求 ， 后 张法由于管道弯曲， 影响因素较多， 要注意 管道坐标， 管道顺畅， 有无水泥浆， 磨阻影 响等。 ２、砼 的 强 度 与 弹 性 模 量 。 砼的强度是影响拱度大小的直接因素 之一。预应力筋的放张或张拉必须待砼养 护达到设计规 定 的 强 度（ 指 先 张 及 后 张 ， 一 般 为 砼 标 号 的 ８０％－ ９０％） ， 以 后 才 可 放 张 ， 放松过早造成 较 多 的 预 应 力 损 失 ，（ 主 要 是 收缩、徐变损失） 。对于全预应力来说， 预应 力损失超出设计， 会使使用荷载作用下预