梁体徐变观测

浅谈后张法预应力简支箱梁

梁体徐变观测

秦伟鹏

（中铁十二局一公司临汾梁场质量检查部 04100）

摘要: 近几年来，我国的高速铁路建设进入了高速发展的阶段。与之相对应

的，对于无砟轨道的沉降变形观测提出了比普速铁路有砟轨道更高的要求，其中梁体徐变作为沉降观测体系中的一个特殊的组成部分。对梁体徐变观测技术方法、要求进行小结，结合我梁场的实际，对影响梁体徐变观测因素进行分析，更好地完成对梁体徐变的观测工作。

关键词：徐变方法影响因素

正文：

对于无碴轨道线路，由于没有道碴来调节轨道的高程，轨道扣件的可调节量很小。预应力混凝土结构将不可避免地产生不容忽略的徐变变形，如果由于混凝土徐变使得梁部结构徐变拱度超出了无碴轨道高程的可调变拱度太大，也可导致轨道扣件破坏失效。影响轨道的稳定性。这些都是影响列车安全运营的巨大隐患。预应力越大，徐变上拱度也越大。所以对预应力混凝土的徐变上拱度进行控制是很重要的。

一、梁体徐变的定义

徐变是指混凝土应力不变，应变随荷载持续时间而增长的现象。混凝土的徐变可以分为可复徐变和不可复徐变受荷载长期作用的构件，在卸载后将产生瞬时弹性应变和随时间发展的徐变恢复。

1、混凝土徐变的特性

混凝土的徐变呈现以下几点特性：

（1）混凝土徐变在加载初期发展很快，而后逐渐减慢，其延续时间可以在几年以上。一般在加载一个月内完成全部徐变量的 40%；三个月完成 60%；一年到一年半内完成 80%；三年到五年内基本完成。

（2）在卸载时，一部分徐变能够立即恢复，另一部分在相当长的时间内才能逐渐恢复。恢复变形总数超过加载时的急变部分,说明徐变中存在一部分可以恢复的变形。

（3）混凝土的徐变同应力大小有密切的关系。当应力小于 0.5fc 时，徐变变形与应力成正比，应力与徐变量接近线性关系；当混凝土应力大于 0.5fc 时，徐变变形与应力不成正比，徐变比应力增长更快，即应力与徐变量为非线性关系。在非线性徐变范围内，当加载应力过高时，徐变变形急剧增加，不在收敛，呈现非稳定徐变，因此在高应力作用下可能造成混凝土的破坏。[1]

徐变是混凝土的特性，具有重要的工程意义，其不仅可以使混凝土构件产生变形，对于预应力混凝土，还可以引起预应力损失。另外，它可以调整超静定结

构内力，引起应力重分布。

二、对梁体徐变观测方法进行简单介绍

1、徐变判定标准

梁体的变形包括弹性变形和徐变变形两个阶段，弹性变形主要在梁体终张拉后完成。在终张拉完成后，梁体的跨中弹性变形不宜大于设计值的1.05倍，而徐变变形量，在扣除各项弹性变形后，在终张拉后60d ，梁跨≤50m 的梁体跨中徐变实测值不应大于7mm 。[2]

2、箱梁徐变观测的方法。

（1）观测方法

桥梁梁部水准路线观测按国家二等水准测量精度要求形成闭合水准路线，沉降观测点位布设及水准路线观测示意图如图所示，其中测点1，2，3，4构成第一个闭合环，测点3，4，5，6构成第二个闭合环。见图1

图1 桥梁梁部观测水准路线示意图

梁体徐变观测的精度为±1mm ，读数取位至0.1mm 。

外业测量一条路线的往返测使用同一类型仪器和转点尺垫，沿同一路线进行。观测成果的重测和取舍按《国家一、二等水准测量规范》（GB/T 12897-2006）二等水准有关要求执行。观测时，视线长度≤50m ，前后视距差≤1.5 m ，前后视距累积差≤6.0 m ，视线高度≥0.5m ，测站限差：两次读数差≤0.4mm ，两次所测高差之差≤0.6 mm ，检测间歇点高差之差≤1.0 mm ，观测读数和记录的取位，观测时，一般按后-前-前-后的顺序进行，晴天观测必要时给仪器打伞，避免阳光直射；扶尺时借助尺撑，使标尺上的气泡居中，标尺垂直。观测前30min ，将仪器置于露天阴影处，使仪器与外界气温趋于一致；电子水准仪的圆水准器，严格置平。在连续各测站上安置水准仪时，使其中两脚螺旋与水准路线方向平行，第三脚螺旋轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线拐弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，一般为接近一条直线。当相邻观测周期的沉降量超过限差或出现反弹时，应重测并分析工作基点的稳定性，必要时联测基准点进行检测。数据处理时，闭合差、中误差等均满足要求后进行平差计算，水准路线要进行严密平差，选用经鉴定合格的软件进行。

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（2）观测频次

梁体徐变变形观测需在梁体施工完成后开始布置测点，并在张拉预应力前进行首次观测，各阶段观测频次要满足以下要求。按照工艺细则要求每30孔埋设一次。见附表1[3]

梁体徐变上拱变形观测频次

附表1 观测频次

注：1、测试梁体徐变上拱变形时，应同时记录梁体荷载状态、环境温度及天气日照情况。

2、梁体终张30天徐变上拱值为+10.5mm

三、梁体徐变观测影响因素

无碴梁徐变上拱控制在10mm以内；对混凝土的试验研究指出，预应力混凝土箱梁的最终徐变变形量可达到初始变形量的2-3倍。桥上无碴轨道设备在铺设后，其扣件的调整量有限，过量的收缩徐变上拱会严重影响轨道的平顺性、旅客的舒适性，甚至行车安全性，对于箱梁的徐变上拱的控制就成为无碴轨道预应力混凝土箱梁设计和施工控制的关键。

主要影响因素主要包括：

（1）混凝土弹性模量的高低为混凝土产生徐变大小的决性因素，弹性模量愈高混凝土的徐变越小，反之混凝土的徐变就越大。

（2）严格控制预应力张拉时间以及二期恒载施加期限是保证无碴轨道预应力箱梁残余徐变上拱度值控制于限值之内的关键。

根据线性徐变理论，徐变上拱的大小取决于施加预应力时梁体的弹性上拱量，偏低的弹性模量会引起较大的徐变上拱。因此，在施加预应力前，除了检验混凝土强度外，同时检测其弹性模量，在两者均满足设计要求后，再予以施加预应力。

实践证明，预加应力龄期不宜早于10天，桥面轨道铺设宜在预应力终张拉60天后进行。严格按设计规定的方式张拉，同一批梁最好在同一强度时进行预加应力。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”，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