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毛 杰 林大山
（广东冠粤路桥有限公司 广州 510630）
摘要：通过对小箱梁预应力预制构件的理论分析和对在中江高速公路中几个标段后张法预制构件上拱度随时间变化的数据收集与分析，讨论干缩、徐变对预拱度的影响。
关键词： 小箱梁 预应力构制件 上拱度 塑性变形
一、问题的提出：
在桥梁施工中经常会遇到这样的问题：小箱梁预制构件安装完成后，测量裸梁标高时，发现跨中超出设计标高不少，甚至使桥面整体化层达不到设计要求的最小厚度。为保证桥面整体化层的最小厚度，施工单位必须采取各种措施，甚至进行调坡处理，既导致工程实际成本的增加，更重要的是，调坡造成桥面恒定荷载的增加，直接影响桥梁的使用寿命。导致此方面的问题的原因较多，其中比较重要的是施工人员对预应力所造成上拱度的认识不足，设置反拱度不当所致。中江高速公路工程在小箱梁预制构件施工中，通过对上拱度理论的分析，采用后张法控制预拱度，并应用于工程实践，取得了理想效果。
二、上拱度的理论分析：
预应力预制构件在其自重的作用下会产生一个下挠变形，同时在预应力偏心轴向压力的作用下会产生一个向上的挠度变形，其设计的变形为：
fz=-fy+fm
式中：fy——永存预加力Ny所产生的上拱度；
fm——由梁的恒载弯矩Mg1，所加恒载弯矩Mg2与其它活载的弯矩Mp之和所引起的拱度值。
其中： （1）
预应力混凝土简支梁在跨中的反拱最大，根据材料力学的理论其理论计算值为：
(2)
式中：My——由永存预应力（永存预应力的合力）在任意截面x处引起的弯矩值。
——跨中作用单位力时在任意截面x处产生的弯矩值。
——施加预应力时的混凝土弹性模量，可由试验确定。
I0——构件全截面的换算截面惯性矩。
反拱度也可以根据弹性曲线方程：
(3)
推导出反拱值计算公式，而曲线转角则按通用方法根据下式演导。
θ= (4)
理论上是基于将混凝土构件作为一个弹性体予以考虑和计算的，反拱值的大小取决于弹性模量（E）、构件的惯性矩（I）和预应力所产生的弯矩（M）三个因素。其中构件的惯性矩取决于构件的截面形式以及截面尺寸，当设计形式确定后可认为恒定值，而混凝土的弹性模量与混凝土的强度、混凝土中水泥用量、砂率、骨料粒径关系密切。故在设计中常有张拉强度的要求（规范规定当设计无要求时张拉时砼强度不少于75%的设计强度的要求）。在假设混凝土为完全弹性体时，预应力所产生的弯矩值为恒定值。而实质上混凝土本身具有一定的塑性变形，一方面由于内部水份的不断丧失，会产生干缩变形，另一方面在外部的荷载作用会产生一定的徐变和蠕变。其中干缩和徐变导致梁长变短造成预应力损失而导致上拱度的减少，同时混凝土在外部荷载的作用下会产生一定的蠕变导致构件上拱度的继续发展，两种作用呈反向变化。
为了找到因徐变松弛对预应力拱度的损失量，我们对中江高速公路部分桥梁标段部分后张拉法预应力构件张拉后起拱值进行了观测和统计，现仅节选同跨度同结构形式的预制构件——20米后张法预应力小箱梁的部分数据予以说明（实测数据见表1）。
后张法预制小箱梁起拱高度统计表 表1
|
序号 |
梁号 |
类型 |
设计起 |
张拉前 |
张拉后起拱高度(cm) |
备注 |
|
拱高度 |
抗压强度 |
|
（cm） |
MPa |
0h |
1h |
2h |
4h |
8h |
1d |
2d |
|
1 |
72#左2 |
中梁 |
2.1 |
46.3 |
2.2 |
2.7 |
2.7 |
2.8 |
2.8 |
2.9 |
3 |
|
|
2 |
71#右3 |
中梁 |
2.1 |
46.9 |
2.3 |
2.3 |
2.2 |
2.6 |
2.8 |
2.9 |
3 |
|
|
3 |
72#左4 |
中梁 |
2.1 |
46.2 |
1.9 |
2.2 |
2.2 |
2.3 |
2.4 |
2.6 |
2.7 |
|
|
4 |
71#右4 |
中梁 |
2.1 |
49.1 |
1.8 |
2 |
2 |
2.1 |
2.3 |
2.6 |
2.7 |
|
|
5 |
71#左3 |
中梁 |
2.1 |
50.7 |
2.1 |
2.1 |
2.3 |
2.4 |
2.4 |
2.6 |
2.8 |
|
|
6 |
70#左2 |
中梁 |
2.1 |
51.4 |
2.3 |
2.5 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.7 |
2.9 |
|
|
7 |
71#左2 |
中梁 |
2.1 |
41.7 |
2.2 |
2.3 |
2.5 |
2.6 |
2.6 |
2.8 |
2.9 |
|
|
8 |
71#右3 |
中梁 |
2.1 |
41.6 |
2.3 |
2.5 |
2.5 |
2.6 |
2.7 |
2.7 |
2.9 |
|
|
15 |
72#左1 |
边梁 |
2 |
46.8 |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
2.3 |
2.5 |
2.6 |
2.8 |
|
|
16 |
71#右5 |
边梁 |
2 |
49.9 |
2.1 |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.7 |
2.7 |
2.9 |
|
|
17 |
71#右1 |
边梁 |
2 |
49.8 |
2.1 |
2.3 |
2.3 |
2.5 |
2.6 |
2.8 |
3 |
|
|
18 |
71#左5 |
边梁 |
2 |
51.2 |
2 |
2.3 |
2.3 |
2.4 |
2.5 |
2.7 |
2.8 |
|
|
19 |
71#左1 |
边梁 |
2 |
41.8 |
2.2 |
2.4 |
2.5 |
| 
