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后張法預應力簡支梁上拱度實測報告
2014-06-19　
1 概述
    后張法預應力混凝土簡支梁的應用愈來愈廣泛，跨度也已加大到50 m以上。其主要優(yōu)點是節(jié)約鋼材，避免裂縫，提供需要的剛度和舒適度以及減少噪聲。同時，由于是在工廠或工地預制，質(zhì)量容易得到控制和保證，而且可與墩臺建設平行作業(yè)，相應減少了高空作業(yè)的工序，加快工程進度。從技術角度來看，在衡量結(jié)構(gòu)能否滿足正常的使用條件時，除了從應力、強度、抗裂等因素來考慮外，另一方面還必須從結(jié)構(gòu)的變形角度來考慮對結(jié)構(gòu)在使用中的影響。過去在研究變形方面，通常對橋梁以考慮活載產(chǎn)生的撓度影響為主；而對預應力梁而言，現(xiàn)在在設計、制造和施工及使用上越來越對其上拱度的影響引起了重視和研究。尤其對軌道橋梁上的無碴無枕的預應力梁來說，由于根本沒有道碴的厚度來調(diào)整上拱度的影響，勢必就會增加正常的軌面高程而可能影響高速行車的穩(wěn)定和安全。因此，如果預應力梁上拱度的問題不能妥善地解決，就會影響預應力梁的發(fā)展和使用條件。
2 兩種拱度
眾所周知，梁體在預加應力后將產(chǎn)生兩部分拱度，張拉上拱度和由梁的自重作用而產(chǎn)生的下?lián)隙?。而自重撓度一般較張拉上拱度要小得多，因此，張拉上拱度在抵消自重撓度后，梁體跨中實際存在的上拱度稱為彈性上拱度。上述的張拉上拱度和梁的自重撓度均可用彈性理論的結(jié)構(gòu)力學公式來計算。另一部分上拱度則是在張拉后，仍在預應力作用下，隨著時間的推延而產(chǎn)生的徐變上拱度。這種徐變上拱度由于與混凝土的級配、環(huán)境濕度、養(yǎng)生方法、預應力大小、張拉齡期、截面尺寸及形式（梁體理論厚度）等諸多因素有關，且其關系相當復雜，也缺乏可靠的系統(tǒng)實測資料可供借鑒驗證。從一些橋梁的實測資料來看，徐變上拱度的離散性很大。往往同一種梁也因梁而異，同一橋的同一種梁也因梁而異，而種類形式不同的梁則出入更大。從目前已有的文獻中可以看出，不同種的水泥，普通硅酸鹽水泥其徐變上拱度要比用礦碴硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥為大。在骨料與水泥比例相同時，水灰比愈大則徐變也愈大，因為混凝土的徐變主要是由水泥漿引起的。除此之外，還要注意養(yǎng)生方法，水中養(yǎng)生硬化的混凝土其徐變要比空氣中硬化的混凝土要小。所以在制造時，要盡量消除或減小各種因素的影響，使離散性的變動幅度盡量縮小到最大限度。由于徐變上拱度的離散性大，因此在制梁時在制梁臺座跨中的預設下?lián)隙龋捶垂岸龋┚筒缓谜莆?。若預設下?lián)隙冗^大，在張拉后的彈性上拱度和3年后的徐變上拱度終極值之和不能抵消預設下?lián)隙?，勢必會使梁底仍呈下?lián)蠣顟B(tài)，對結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)和運營均會帶來不利影響；若設置下?lián)隙冗^小，對鐵路橋梁來說，上拱度過大，就會使道碴厚度減?。ㄓ嘘P橋規(guī)規(guī)定：軌枕下的道碴厚度不得小于25cm，如有困難可減至20cm），故上拱度大于5cm時，道碴厚度就有可能不足。尤其對無碴無枕的鋼軌扣件能提供的鋼軌調(diào)整量極?。▋H10～20mm），上拱度過大勢必要影響正常的軌頂高程，而直接對高速運行的列車帶來不利的安全影響因素。故在九江長江大橋設計的39．6 m無碴無枕預應力箱形簡支梁中，對上拱度的考慮頗受重視，設計時參考了南京長江大橋31.7mT梁徐變上拱度終極值的資料。假設徐變上拱度為彈性上拱度的1倍，即計算的彈性上拱度為31.1mm，加上徐變上拱度也為31.1mm，共計62.2mm，再考慮離散性偏大的可能，初期設計的預設下?lián)隙葹?/span>70mm左右。后來經(jīng)過初期澆制的50孔梁（箱梁）進行長期觀測發(fā)現(xiàn)70mm的預設下?lián)隙冗^大，及時將預設下?lián)隙雀臑?/span>50mm。
3  39.6 m跨度公路T形梁彈性上拱度資料（表1，表2）
表1 39.6 m跨度公路T形粱彈性上拱度實測數(shù)據(jù)
梁號
齡期/d
實測彈性上拱度/mm
設計彈性上拱度/mm
張拉前抗壓強度/MPa
12—03一01
33
21
21.9
61.1
12一03一02
24
19
21.9
59.3
12一03—03
16
24
21.9
67.7
12一03—04
13
25
21.9
74.0
12一03—05
24
22
21.9
61.4
12—03—06
16
28
21.9
75.9
12一03—07
12
22
21.9
66.4
12—03一08
8
26
21.9
79.5
12一03—09
6
23
21.9
74.0
12一03—10
4
26
21.9
75.3
12—03—1l
9
23
21.9
66.2
12一03—12
lO
19
21,9
74.6
12一03—13邊梁
6
27
24.9
70.8
12—03—14
6
24
21.9
74.4
12一03—15邊梁
7
24
24.9
74.1
12一03～16
4
28
21.9
71.3
12一03—17邊梁
4
22
24.9
68.0
12一03—18
4
26
21.9
73.8
12—03—19邊梁
7
28
24.9
79.2
12—03～20
5
26
21.9
70.2
注：①本梁均為蒸汽養(yǎng)護，故3 d后均達到設計強度要求；
   ②為了節(jié)約篇幅，擬將后面的156片梁匯總表2列出。
 
 
 
 
 
 
 
表2  39.6m跨度公路T形梁彈性上拱度資料

    
    
        
    
            
            
    粱號
    
                		
            
            
    齡期/d
    
                		
            
            
    實測彈性上拱度/mm
    
                		
            
            
    設計彈性上拱度/mm
    
                		
            
            
    張拉前抗壓強度/MPa
    
                		
            
            
    附注
    
                		
        
    
        
    
            
            
    21～40號
    
            
    梁(20片)
    
                		
            
            
    最大
    
            
    最小
    
            
    平均
    
                		
            
            
    11
    
            
    4
    
            
     
    
                		
            
            
    33
    
            
    20
    
            
    23.15
    
                		
            
            
     
    
            
     
    
            
    22.65
    
                		
            
            
    74.1
    
            
    60.0
    
            
    68.08
    
                		
            
            
     
    
                		
        
    
        
    
            
            
    41～60號
    
            
    梁(20片)
    
                		
            
            
    最大
    
            
    最小
    
            
    平均
    
                		
            
            
    12
    
            
    4
    
            
     
    
                		
            
            
    27
    
            
    20
    
            
    23.9
    
                		
            
            
     
    
            
     
    
            
    22.5
    
                		
            
            
    81.1
    
            
    61.6
    
            
    66.22
    
                		
            
            
    (R56)
    
            
     
    
            
     
    
                		
        
    
        
    
            
            
    61—80號
    
            
    粱(20片)
    
                		
            
            
    最大
    
            
    最小
    
            
    平均
    
                		
            
            
    13
    
            
    4
    
            
     
    
                		
            
            
    33
    
            
    20
    
            
    25.9
    
 
		
    
		
		
    
		
    
						          		
    
	
	





    
	
    
		
    
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