一种先张法钢筋混凝土预应力桥板预拱度值控制方法与流程

本发明涉及道路桥梁技术领域，尤其涉及一种先张法钢筋混凝土预应力桥板预拱度值控制方法。

背景技术：

由于先张法钢筋混凝土预应力桥板跨越能力较大、结构和受力简单、施工方便、可大批量工厂化集中预制、造价低等优点而得到广泛的应用。

先张法钢筋混凝土预应力桥板预制工厂一般有多道预制槽，每道预制槽可生产多块桥板。所谓先张法是在浇注混凝土之前先张拉所有钢绞线至设计拉应力，每根钢绞线的拉应力相同，然后浇注混凝土，之后混凝土经过养护在强度达到要求时放张。由于预应力偏心所产生的弯距，将使桥板向上弯曲，由原来整体支承在底模上变为两端支撑，从而使得桥板底面形成一条平滑的弧线即预拱度，弧线中点离开底模的距离即预拱度值。在现有的施工方法下，放张后预拱度是自然形成的，预拱度值是自由发展的，没有办法控制。

预拱度值的大小是通过设计计算确定的，理论上讲每块桥板的预拱度值应该是一样的，但实际并非如此。影响桥板预拱度值的因素很多，其主要分为三类：1)给桥板所施加的实际预应力的大小；2)混凝土的强度，特别是放张时桥板混凝土的强度；3)混凝土的龄期。由于导致施加的实际预应力的大小不同和混凝土的强度不同的原因很多，并且这些因素是随机游走的，对其控制不能穷尽，况且有些因素还是不可控的，另外一座桥梁所用桥板混凝土的龄期不可能是相同的。因此，先张法钢筋混凝土预应力桥板预拱度值不同是必然的。有的大于设计预拱度值，有的小于设计预拱度值，并且参差不齐，甚至同一槽生产的桥板的预拱度值也会相差很大。

一座桥梁所用桥板的预拱度值不同将带来很大的危害。过大的预拱度值将影响桥板的使用刚度，加大车辆的冲击作用，引起桥梁的剧烈振动，降低桥梁的使用品质与寿命；同时，由于过大的预拱度值可能导致桥面铺装层厚度不足进而导致桥面铺装层过早损坏。小于设计预拱度值时很容易使桥板中间底部产生过大的挠度，进而导致混凝土受拉而裂缝，从而引起预应力筋和钢筋的锈蚀，致使整个构件乃至整座桥梁上部结构破坏。因此，对预拱度值进行精确控制是必须的。

技术实现要素：

本发明提供了一种先张法钢筋混凝土预应力桥板预拱度值控制方法，通过把3或4根先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线，并预留备用后张法预应力钢绞线，用后张法实现了精确控制钢筋混凝土预应力桥板的预拱度值的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种先张法钢筋混凝土预应力桥板预拱度值控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选择先张法改为后张法的预应力钢绞线：

选择原设计先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线，并保证所选择的先张法改为后张法的预应力钢绞线横向对称分布；当原设计先张法预应力钢绞线的数量为奇数时，选择3根钢绞线改为后张法预应力钢绞线，当原设计先张法预应力钢绞线的数量为偶数时，则选择4根钢绞线改为后张法预应力钢绞线。

步骤二：预留备用后张法预应力钢绞线：

跨径小于等于20m的桥板，则预留2根备用后张法预应力钢绞线；跨径大于20m的桥板，则需要预留4根备用后张法预应力钢绞线；当所述所有先张法改为后张法的预应力钢绞线的拉应力达到设计值，但钢筋混凝土预应力桥板的预拱度值未达到设计值的情况下，才启用预留备用后张法预应力钢绞线；

步骤三：设置金属波纹管和锚具垫板：

先张法改为后张法的预应力钢绞线和预留备用后张法预应力钢绞线要按JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中后张法的相关要求设置金属波纹管，包括管内填充物和锚具垫板，所述锚具垫板的设置要保证张拉和封锚后，钢筋混凝土预应力桥板的外形尺寸与原设计的先张法钢筋混凝土预应力桥板一样；

步骤四：后张法预应力钢绞线的施工：

后张法预应力钢绞线的施工分为两部分，先施工的是先张法改为后张法的预应力钢绞线，后施工的是预留备用后张法预应力钢绞线；张拉后张法预应力钢绞线时，荷载是分级逐步增加的，每增加一级荷载持荷2min～5min，然后测量桥板的预拱度值，如此反复；在加荷的后期，桥板的预拱度值逐渐接近设计值，每级增加的荷载也逐渐减小，当桥板的预拱度值达到设计值时为止；当先张法改为后张法的预应力钢绞线张拉后桥板所形成的预拱度值能够达到设计值，则预留备用后张法预应力钢绞线就不必启用，否则就要启用预留备用的后张法预应力钢绞线，并选择需要张拉的预留备用的后张法预应力钢绞线的数量和位置；

对桥板的预拱度值进行精确控制调整完成时的值称为实际预拱度值，实际预拱度值与设计预拱度值的差称为误差ε，误差控制范围为：0≤ε≤3mm；

步骤五：压浆和封锚：按照JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中后张法的相关要求施工，而且要求压浆和封锚所用材料1d的强度不小于桥板混凝土设计强度的90％。

进一步，所述步骤二中预留备用后张法预应力钢绞线的位置选择在钢绞线排列稀疏之处，当有多层钢绞线或者只有一层钢绞线且排列紧密时，则选在上层，预留备用后张法预应力钢绞线横向布置要对称。

进一步，所述步骤三中的锚具垫板与原设计纵向钢筋和先张法预应力钢绞线相互影响时，在所述锚具垫板上对应的位置打孔，并且在所述锚具垫板上对应于所有后张法预应力钢绞线之处打孔。

进一步，所述步骤三中的锚具垫板与桥板端模板之间安置木板，并在木板上的与锚具垫板上的孔对应的位置打孔。

进一步，所述步骤五中压浆采用环氧树脂水泥砂浆。

进一步，所述步骤五中封锚采用环氧树脂水泥混凝土。

本发明所产生的有益效果如下：

1)通过将部分原设计的先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线，并增加预留备用后张法预应力钢绞线的方式来调整预拱度值，能够精确控制先张法钢筋混凝土预应力桥板的预拱度值；

2)后张法预应力钢绞线配合先张法预应力钢绞线使用，能够保证桥梁的使用品质，延长桥梁的使用寿命；

3)本发明的方法简单，使用的材料和施工机具均为常见的物品，该方法容易掌握，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明，以便更好的理解本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

预制厂制作20m90°钢筋混凝土预应力空心桥板，预制厂共有4个预制槽，预制槽长度为64m，计划桥板预制完后92d运输和安装。

设计指标：混凝土标号为C50，采用标准强度为1860MPa的φ^j15.24mm的钢铰线，全部14根钢绞线处于一层，拉应力为1395MPa、设计预拱度值为40mm。

经过试验，环氧树脂砂浆和环氧树脂混凝土1d的抗压强度不低于45MPa。

如图1所示，一种先张法钢筋混凝土预应力桥板预拱度值控制方法，包括以下步骤：

步骤一：选择先张法改为后张法的预应力钢绞线：

根据以下选择原则确定把原设计的先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线：选择原设计先张法预应力钢绞线的底层钢绞线改为后张法预应力钢绞线，并保证采用的先张法改为后张法的预应力钢绞线横向对称分布；当原设计先张法预应力钢绞线的数量为奇数时，选择3根先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线，当原设计先张法预应力钢绞线的数量为偶数时，则选择4根先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线。

如图1所示，原设计先张法预应力钢绞线为一层的14根先张法预应力钢绞线，其数量为偶数，故选择中间4个标记为②的先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线。

步骤二：预留备用后张法预应力钢绞线：

跨径小于等于20m的桥板，则预留2根备用后张法预应力钢绞线；跨径大于20m的桥板，则需要预留4根备用后张法预应力钢绞线；所述先张法改为后张法的预应力钢绞线的拉应力达到了设计值，但钢筋混凝土预应力桥板的预拱度值未达到设计值的情况下，才启用预留备用后张法预应力钢绞线；

综上可知，本实施例要制作的桥板为20m，所以预留两根标记为③的钢绞线作为预留备用后张法预应力钢绞线，预留备用后张法预应力钢绞线的位置选择在钢绞线排列稀疏之处，当有多层钢绞线或者只有一层钢绞线且排列紧密时，则选在上层，预留备用后张法预应力钢绞线横向布置要对称；故将该两根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的位置选在上层，并对称分布。

步骤三：设置金属波纹管和锚具垫板：

先张法改为后张法预应力钢绞线和预留备用后张法预应力钢绞线要按JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中后张法的相关要求设置金属波纹管，包括管内填充物和锚具垫板，锚具垫板采用20mm厚的钢板，其中心到桥板端面的水平距离为10cm，锚具垫板与桥板端模板之间垫9cm厚的木板。所述锚具垫板的设置要保证张拉和封锚后，钢筋混凝土预应力桥板的外形尺寸与原设计的先张法钢筋混凝土预应力桥板一样；当原设计纵向钢筋和先张法预应力钢绞线与锚具垫板相互影响时，在锚具垫板上对应的位置打孔，并且在锚具垫板上对应于先张法改为后张法预应力钢绞线和预留备用后张法预应力钢绞线之处打孔；锚具垫板与桥板端模板之间安置木板，并在木板上的与锚具垫板上的孔对应的位置打孔；

步骤四：后张法预应力钢绞线的施工：

桥板安装使用的1d前先张拉先张法改为后张法的钢绞线。施工除了要符合JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中后张法的相关要求外，还要遵循如下要求：

张拉后张法预应力钢绞线时，荷载是分级逐步增加的，每增加一级荷载持荷2min～5min，然后测量桥板的预拱度值，如此反复；在加荷的后期，桥板的预拱度值逐渐接近设计值，每级增加的荷载也逐渐减小，当桥板的预拱度值达到设计值时为止；根据先张法改为后张法预应力钢绞线张拉后桥板所形成的预拱度值，判断是否需要启用预留备用的后张法预应力钢绞线，并选择张拉相应的预留备用的后张法预应力钢绞线，所述选择包括钢绞线的数量和位置。

对桥板的预拱度值进行精确控制调整完成时的误差ε控制范围为：0≤ε≤3mm；误差ε为实际预拱度值与设计预拱度值的差。

桥板预制完后第90d对所有桥板的预拱度值进行测量，其中：最大的为35mm的I号桥板，最小的为26mm的II号桥板，现以此两块桥板为例说明预拱度值的控制方法。

后张法钢绞线张拉前要取出波纹管中的填充物、去除木板、安装钢绞线和锚具。

I号桥板预拱度值的控制方法：

1)初张：对中间的2根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第一次张拉，使它们的拉应力都达到100MPa，持荷5min，测量预拱度值为35.5mm；

2)第二次张拉：对中间的2根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第二次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到300MPa，持荷5min，测量预拱度值为37.9mm；

3)第三次张拉：对中间的2根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第三次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到500MPa，持荷5min，测量预拱度值为39.7mm；

4)第四次张拉：对中间的2根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第四次张拉，使它们的拉应力都增加50MPa，达到550MPa，持荷5min，测量预拱度值为39.9mm；

5)第五次张拉：对中间的2根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第五次张拉，使它们的拉应力都增加20MPa，达到570MPa，持荷5min，测量预拱度值为40mm，它是桥板最终的预拱度值即实际预拱度值。

由于对中间的2根标记为②的先张法改为后张法的预应力钢绞线进行第五次张拉后，测量到桥板的实际预拱度值为40mm，也即达到了设计预拱度值40mm的要求，故不需要对另外两根标记为②的先张法改为后张法的预应力钢绞线进行张拉，更不需要启用标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线。

II号桥板预拱度值的控制方法：

1)初张：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第一次张拉，使它们的拉应力都达到100MPa，持荷5min，测量预拱度值为27mm；

2)第二次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第二次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到300MPa，持荷5min，测量预拱度值为29mm；

3)第三次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第三次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到500MPa，持荷5min，测量预拱度值为30mm；

4)第四次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第四次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到700MPa，持荷5min，测量预拱度值为33mm；

5)第五次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第五次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到900MPa，持荷5min，测量预拱度值为35mm；

6)第六次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第六次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到1100MPa，持荷5min，测量预拱度值为36.7mm；

7)第七次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第七次张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，达到1300MPa，持荷5min，测量预拱度值为37.9mm；

8)第八次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第八次张拉，使它们的拉应力都增加95MPa，达到1395MPa，持荷5min，测量预拱度值为38.4mm；

由于所有先张法改为后张法的预应力钢绞线的拉应力已经达到1395MPa，而桥板预拱度值还没有达到40mm，所以要启用标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线；

9)第九次张拉：此次张拉是对2根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的初张拉，再加上桥板的测量预拱度值已经达到38.4mm，所以此次的拉应力增加50MPa，也即达到50MPa，持荷5min，测量预拱度值为39.8mm；

10)第十次张拉：此次张拉是对2根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的第二次张拉，使它们的拉应力都增加20MPa，达到70MPa，持荷5min，测量预拱度值为40.2mm，它是桥板最终的预拱度值即实际预拱度值。

启用预留备用后张法预应力钢绞线后桥板的实际预拱度值为40.2mm，误差为0.2mm，在误差允许的范围内，故达到了设计预拱度值40mm的要求。

步骤五：压浆和封锚：压浆采用环氧树脂水泥砂浆，封锚采用环氧树脂水泥混凝土，它们1d的强度不小于桥板混凝土设计强度的90％，取出波纹管中的填充物，然后压环氧树脂水泥砂浆。压浆后用环氧树脂混凝土封锚，1d后便可运输和安装。

实施例2

预制厂制作30m 90°钢筋混凝土预应力空心桥板。预制厂共有4个预制槽，预制槽长度为64m。计划桥板预制完后102d运输和安装。

设计指标：混凝土标号为C50，采用标准强度为1860MPa的φ^j15.24mm的钢铰线，全部18根钢绞线处于一层，拉应力为1395Mpa，设计预拱度值为40mm。

经过试验，环氧树脂砂浆和环氧树脂混凝土1d的抗压强度不低于45MPa。

如图2所示，一种先张法钢筋混凝土预应力桥板预拱度值控制方法，包括以下步骤：

步骤一：选择先张法改为后张法的预应力钢绞线：

根据以下选择原则确定把原设计的先张法预应力钢绞线改为后张法的预应力钢绞线：选择原设计先张法预应力钢绞线的底层钢绞线改为后张法预应力钢绞线，并保证采用的先张法改为后张法的预应力钢绞线横向对称分布；当原设计先张法预应力钢绞线的数量为奇数时，选择3根先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线，当原设计先张法预应力钢绞线的数量为偶数时，则选择4根先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线。

如图2所示，原设计先张法预应力钢绞线为一层的18根先张法预应力钢绞线，其数量为偶数，故选择中间4个标记为②的先张法预应力钢绞线改为后张法预应力钢绞线。

步骤二：预留备用后张法预应力钢绞线：

跨径小于等于20m的桥板，则预留2根备用后张法预应力钢绞线；跨径大于20m的桥板，则需要预留4根备用后张法预应力钢绞线；所述先张法改为后张法的预应力钢绞线的拉应力达到了设计值，但钢筋混凝土预应力桥板的预拱度值未达到设计值的情况下，才启用预留备用后张法预应力钢绞线；

综上可知，本实施例要制作的桥板为30m，所以预留4根根标记为③的钢绞线作为预留备用后张法预应力钢绞线，预留备用后张法预应力钢绞线的位置选择在钢绞线排列稀疏之处，当有多层钢绞线或者只有一层钢绞线且排列紧密时，则选在上层，预留备用后张法预应力钢绞线横向布置要对称；故将该4根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的位置选在上层，并对称分布。

步骤三：设置金属波纹管和锚具垫板：

先张法改为后张法预应力钢绞线和预留备用后张法预应力钢绞线要按JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中后张法的相关要求设置金属波纹管，包括管内填充物和锚具垫板，锚具垫板采用20mm厚的钢板，其中心到桥板端面的水平距离为10cm，锚具垫板与桥板端模板之间垫9cm厚的木板。所述锚具垫板的设置要保证张拉和封锚后，钢筋混凝土预应力桥板的外形尺寸与原设计的先张法钢筋混凝土预应力桥板一样；当原设计纵向钢筋和先张法预应力钢绞线与锚具垫板相互影响时，在锚具垫板上对应的位置打孔，并且在锚具垫板上对应于先张法改为后张法预应力钢绞线和预留备用后张法预应力钢绞线之处打孔；锚具垫板与桥板端模板之间安置木板，并在木板上的与锚具垫板上的孔对应的位置打孔；

步骤四：后张法预应力钢绞线的施工：

桥板安装使用的1d前先张拉先张法改为后张法的钢绞线。施工除了要符合JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范中后张法的相关要求外，还要遵循如下要求：

张拉后张法预应力钢绞线时，荷载是分级逐步增加的，每增加一级荷载持荷2min～5min，然后测量桥板的预拱度值，如此反复；在加荷的后期，桥板的预拱度值逐渐接近设计值，每级增加的荷载也逐渐减小，当桥板的预拱度值达到设计值时为止；根据先张法改为后张法预应力钢绞线张拉后桥板所形成的预拱度值，判断是否需要启用预留备用的后张法预应力钢绞线，并选择张拉相应的预留备用的后张法预应力钢绞线，所述选择包括钢绞线的数量和位置。

对桥板的预拱度值进行精确控制调整完成时的误差ε范围为：0≤ε≤3mm；误差ε为实际预拱度值与设计预拱度值的差。

桥板预制完后第100d对所有桥板的预拱度值进行测量，其中：最大的为35mm的III号桥板，最小的为26mm的IV号桥板，现以此两块桥板为例说明预拱度值的控制方法。

后张法钢绞线张拉前要取出波纹管中的填充物、去除木板、安装钢绞线和锚具。

III号桥板预拱度值的控制方法：

1)初张：对中间的4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第一次张拉，使它们的拉应力都达到200MPa，持荷5min，测量预拱度值为35.6mm；

2)第二次张拉：对中间的4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第二次张拉，使它们的拉应力都增加300MPa，达到500MPa，持荷5min，测量预拱度值为37mm；

3)第三次张拉：对中间的4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第三次张拉，使它们的拉应力都增加500MPa，达到1000MPa，持荷5min，测量预拱度值为38.7mm；

4)第四次张拉：对中间的4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第四次张拉，使它们的拉应力都增加395MPa，达到1395MPa，持荷5min，测量预拱度值为39.1mm；

由于所有先张法改为后张法的预应力钢绞线的拉应力已经达到1395MPa，而桥板预拱度值还没有达到40mm，所以要启用标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线；

5)第五次张拉：此次张拉是对中间2根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的初张拉，使它们的拉应力都增加200MPa，也即达到200MPa，持荷5min，测量预拱度值为39.9mm；

6)第六次张拉：此次张拉是对中间2根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的第二次张拉，使它们的拉应力都增加50MPa，达到250MPa，持荷5min，测量预拱度值为40.1mm，它是桥板最终的预拱度值即实际预拱度值。

启用2根预留备用后张法预应力钢绞线后桥板的实际预拱度值为40.1mm，误差为0.1mm，在误差允许的范围内，故达到了设计预拱度值40mm的要求。

IV号桥板预拱度值的控制方法：

1)初张：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第一次张拉，使它们的拉应力都达到200MPa，持荷5min，测量预拱度值为27mm；

2)第二次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第二次张拉，使它们的拉应力都增加300MPa，达到500MPa，持荷5min，测量预拱度值为28.4mm；

3)第三次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第三次张拉，使它们的拉应力都增加500MPa，达到1000MPa，持荷5min，测量预拱度值为31.2mm；

4)第四次张拉：对4根标记为②的后张法预应力钢绞线进行第四次张拉，使它们的拉应力都增加395MPa，达到1395MPa，持荷5min，测量预拱度值为32.3mm；

由于所有先张法改为后张法的钢绞线的拉应力已经达到1395MPa，而桥板预拱度值还没有达到40mm，所以要启用标记为③的预留备用后张钢绞线；

5)第五次张拉：此次张拉是对4根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的初张拉，使它们的拉应力都增加500MPa，也即达到500MPa，持荷5min，测量预拱度值为36.9mm；

6)第六次张拉：此次张拉是对4根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的第二次张拉，使它们的拉应力都增加500MPa，达到1000MPa，持荷5min，测量预拱度值为39.6mm；

7)第七次张拉：此次张拉是对4根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的第三次张拉，使它们的拉应力都增加100MPa，达到1100MPa，持荷5min，测量预拱度值为39.9mm；

8)第八次张拉：此次张拉是对4根标记为③的预留备用后张法预应力钢绞线的第四次张拉，使它们的拉应力都增加50MPa，达到1150MPa，持荷5min，测量预拱度值为40.1mm，它是桥板最终的预拱度值即实际预拱度值。

启用所有预留备用后张法预应力钢绞线后桥板的实际预拱度值为40.1mm，误差为0.1mm，在误差允许的范围内，故达到了设计预拱度值40mm的要求。

步骤五：压浆和封锚：压浆采用环氧树脂水泥砂浆，封锚采用环氧树脂水泥混凝土，它们1d的强度不小于桥板混凝土设计强度的90％，取出波纹管中的填充物，然后压环氧树脂水泥砂浆。压浆后用环氧树脂混凝土封锚，1d后便可运输和安装。

需要说明的是：先张法预应力钢筋混凝土桥板预制后的3个月里预拱度值变化很大，所以要在桥板的存放期达到3个月后进行后张法施工，精确调整桥板的预拱度值。

要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。