張呼鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁施工過程徐變觀測(cè)控制措施

陳利平，祁玉華

蒙冀鐵路有限責(zé)任公司

張呼鐵路橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁施工過程徐變觀測(cè)控制措施

陳利平，祁玉華

蒙冀鐵路有限責(zé)任公司

通過對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁徐變影響因素及控制措施進(jìn)行研究分析，在新建張呼客運(yùn)專線制梁場(chǎng)生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁在施工過程中對(duì)混凝土原材料、配合比、攪拌灌注、養(yǎng)護(hù)等施工進(jìn)行全面的過程控制，確保了的混凝土預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支箱梁徐變?cè)谝?guī)范要求之內(nèi)，從而使得張呼鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土整孔簡(jiǎn)支箱梁具有良好的抗彎、抗扭剛度與整體性，滿足了列車高速運(yùn)行時(shí)的安全性、旅客乘坐的舒適性和軌道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的平順性的要求。

預(yù)應(yīng)力；簡(jiǎn)支箱梁；徐變；控制措施

引言

呼張客運(yùn)專線是內(nèi)蒙古境內(nèi)首條客運(yùn)專線，為確保箱梁徐變指標(biāo)的控制，我們對(duì)箱梁的徐變影響因素及控制措施進(jìn)行研究分析，為張呼鐵路混凝土預(yù)應(yīng)力箱梁的生產(chǎn)及徐變控制提供技術(shù)支持，也為今后的關(guān)于高速客運(yùn)專線混凝土箱梁徐變方面的研究作為參考依據(jù)。

1 工程簡(jiǎn)介

張呼鐵路客運(yùn)專線為雙線電氣化高速鐵路，設(shè)計(jì)正線全長(zhǎng)286公里，列車設(shè)計(jì)行車速度250公里∕小時(shí)。正線共設(shè)置特大、大中橋124座，共計(jì)121.888公里，占線路總長(zhǎng)的42%。全線預(yù)制簡(jiǎn)支箱梁合計(jì)3809孔，采用由中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司出圖設(shè)計(jì)的通橋（2009）2229系列箱梁，該系列箱梁為單箱單室等高度簡(jiǎn)支箱梁，梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚，設(shè)計(jì)為雙線，線間距4.6m，正常使用條件下梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命為100年，適用于地震烈度小于8度地區(qū)。橋梁頂面寬度12.2m，截面中心梁高2.686m。梁體混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，設(shè)計(jì)使用方量為286m3。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁徐變機(jī)理

混凝土徐變是依賴于荷載且與時(shí)間有關(guān)的一種非彈性的變形。在長(zhǎng)期荷載作用下，混凝土內(nèi)水泥等膠體微孔隙中的游離水將經(jīng)毛細(xì)管擠出并蒸發(fā)，產(chǎn)生了膠體縮小形成了徐變過程。

3 影響預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁徐變上拱的因素

3.1 施加預(yù)應(yīng)力時(shí)梁體的彈性模量

徐變與混凝土的彈性模量有著密切的關(guān)系。根據(jù)線性徐變理論，徐變上拱的大小與施加預(yù)應(yīng)力時(shí)梁體的彈性模量成反比，即彈性模量越大，引起的混凝土徐變上拱越小。

3.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)條件

混凝土在水中養(yǎng)護(hù)時(shí)或者梁體存放于濕度在80%以上的環(huán)境中，水泥充分水化，毛細(xì)孔減少，引起的徐變上拱減小。

3.3 加載時(shí)混凝土的齡期

終張拉時(shí)混凝土的齡期越短，則徐變?cè)酱蟆?/p>

4 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁徐變上拱的控制措施

4.1 優(yōu)化配合比

配合比選定時(shí)，摻Ⅰ級(jí)粉煤灰和磨細(xì)礦粉，減少單方混凝土水泥用量至400kg以下,在保證混凝土強(qiáng)度和彈性模量的情況下,減少水泥的用量,摻高效減水劑，控制混凝土水膠比不大于0.35，提高骨料對(duì)水泥收縮的約束作用，選擇適宜的坍落度，滿足驗(yàn)算時(shí)混凝土的靜壓彈性模量的參數(shù)要求。

4.2 混凝土原材料的選取

（1）水泥的選取。采用品質(zhì)穩(wěn)定的低堿硅酸鹽水泥或者低堿普通硅酸鹽水泥，水泥的比表面積控制在300-350㎡∕kg，Cl-含量≤0.06%，堿含量≤0.80%。

（2）礦物殘料的選取。礦物摻料選用品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。粉煤灰粉煤灰細(xì)度≤12.0%，Cl-含量≤0.02%,燒失量≤3.0%,SO3含量≤3.0%，游戲CaO含量≤1.0%。磨細(xì)礦粉Cl-含量≤0.06%,燒失量≤3.0%,SO3含量≤3.0%，密度≥2.8g∕c?，流動(dòng)度比≥95，比表面積控制400-500㎡∕kg,以減少膠凝材料中的孔隙,從而減少混凝土產(chǎn)生的徐變上。

（3）細(xì)骨料的選取。細(xì)骨料選用級(jí)配合理,質(zhì)地均勻堅(jiān)固，吸水率低，孔隙率小的潔凈天然的中河砂；細(xì)骨料含泥量≤2.0%,吸水率≤2%,Cl-含量≤0.02%，云母含量≤0.5%，吸水率≤2.0%。C50混凝土膠凝材料含量相對(duì)較高，砂率一般選擇在40%左右比較合適，河砂的細(xì)度模數(shù)控制在2.5-2.9之間，可以使混凝土的和易性良好，當(dāng)河砂的細(xì)度模數(shù)較粗，比表面積小，因此產(chǎn)生泌水、離析開裂的可能性小；同時(shí)，比較面積小吸水率也會(huì)減少，硬化混凝土中的孔隙率也會(huì)減少，有利于混凝土的強(qiáng)度、耐久性的提高。

（4）粗骨料的選取。粗骨料選擇級(jí)配良好，粒型良好、質(zhì)地均勻堅(jiān)固的干凈碎石；理論研究表明，隨著骨料最大粒徑的增大，混凝土的強(qiáng)度會(huì)有不同程度的下降，尤其是高強(qiáng)度混凝土，兼顧經(jīng)濟(jì)型和強(qiáng)度的考慮，混凝土粗骨料最大粒徑控制在25mm以下，粗骨料中粗骨料針片狀顆?？偤俊?.0%，含泥量≤0.2%，母巖抗壓強(qiáng)度與混凝土強(qiáng)度等級(jí)之比不小于2，吸水率＞2%，緊密孔隙率≤40%。

（5）減水劑的選取。減水劑采用減水率高，塌落度損失小的聚羧酸高性能減水劑，能明顯提高混凝土耐久性的產(chǎn)品，減水劑應(yīng)與水泥之間有良好的相容性；減水劑減水率≥25，含氣量≤3.0，泌水率比≤20%。

（6）拌和用水的選取。拌合用水采用飲用水，但需控制其品質(zhì)指標(biāo)。

4.3 混凝土的攪拌和施工

混凝土攪拌較均勻，振搗要密實(shí)，尤其是下緣混凝土，以降低差異，減少孔隙。制梁場(chǎng)采用以插入式振搗為主，附著式高頻振動(dòng)器振搗為輔的施工方法。

4.4 張拉過程控制

施工中不能隨意更改梁體張拉次序、批次。施加預(yù)應(yīng)力要嚴(yán)格實(shí)行“雙控”，即控制混凝土的強(qiáng)度和彈性模量。即混凝土強(qiáng)度達(dá)到50Mpa，彈性模量達(dá)到35.5Gpa。嚴(yán)禁超張拉，以確保滿足預(yù)應(yīng)力徐變上拱限值的要求。預(yù)應(yīng)力張拉完畢后及時(shí)壓漿（48h以內(nèi)），管道壓漿要求密實(shí)。當(dāng)水泥漿結(jié)硬時(shí)即可傳力，提高構(gòu)件的抗彎剛度，減少梁體上拱。

5 結(jié)論

通過對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁徐變?cè)蚍治?，張呼鐵路在施工過程中結(jié)合混凝土原材料、配合比、混凝土攪拌灌注、張拉過程控制及混凝土養(yǎng)護(hù)等的有效的過程控制，確保了預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁徐變變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足監(jiān)測(cè)徐變變形量S（t）與計(jì)算最終徐變變形量S(end)的比值大于75%、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)回歸曲線的系數(shù)大于0.92，滿足曲線擬合條件且梁體徐變變形曲線趨勢(shì)穩(wěn)定，將橋梁徐變范圍控制在了規(guī)范要求之內(nèi)，滿足了列車高速運(yùn)行時(shí)的安全性、旅客乘坐的舒適性和軌道長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的平順性的要求。

[1]喬健，陳良江.鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁收縮徐變控制技術(shù).橋梁，2007（6）