先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)拱度發(fā)展變化原因淺析
吳劍波
【內(nèi)容摘要】：本文通過對實測的空心板梁預(yù)拱度值繪出的曲線分析影響預(yù)拱度的形成發(fā)展的原因。
【關(guān)鍵詞】：預(yù)拱度 收縮 徐變 齡期 彈性模量
　
本文主要研究空心板梁在預(yù)加應(yīng)力階段預(yù)拱度隨時間發(fā)展的特征，空心板在預(yù)加應(yīng)力階段由于預(yù)應(yīng)力偏心所產(chǎn)生的彎矩將使梁向上彎曲，梁就自然的由原來支承在底模上變?yōu)閮啥酥С校瑥亩沽旱酌嫘纬梢粭l平滑的弧線，即預(yù)拱度。
連徐高速公路E-5項目有20M先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁156片， 對不同齡期的156片梁的近六個月的跟蹤測量，從近1000份數(shù)據(jù)中選擇了76個有代表性的數(shù)據(jù)，繪出如下的一條曲線。（曲線不是平滑的，都是在一定范圍內(nèi)波動，曲線通過的位置是多組數(shù)據(jù)求出的算術(shù)平均值）數(shù)據(jù)如下：
　
 
　
　
通過以上數(shù)據(jù)得出的圖形見附頁。
從以上曲線可以看出板梁預(yù)拱度在前90天內(nèi)發(fā)展很快，大約是最終值的80％--90％， 前3個月預(yù)拱度基本上成線性發(fā)展，線性回歸方程如下：
從放張到第90天的預(yù)拱度值分別為9.25、 17.13、18、19.63、20.88、22.88、24.25、25.38、26.63、28.25
設(shè)線性回歸方程為:Y=BX+A
　
(XY)-X×Y
則 B = ───── ①
X^2-(X^2)
　
A=Y-B×X ②
　
以上①②式中，(XY)為各對應(yīng)的X、Y乘積的平均值，X為X的平均值，Y為Y的平均值，(X^2)為X^2的平均值，（設(shè)時間參數(shù)為x，預(yù)拱度值為Y）求得X×Y＝1000.35，X=40.9，Y=19.3，X^2=2590.9，所以B=0.23，A=9.89，由此求出線性回歸方程為：Y＝0.23X+9.89。
從90天到120天范圍內(nèi)預(yù)拱度值并未明顯發(fā)展，從120天到180天，預(yù)拱度有一個小的飛躍，但不如前期增長快，180天以后預(yù)拱度值基本穩(wěn)定。
1.下面簡要分析如下幾個問題：
1.1預(yù)應(yīng)力是如何傳遞給板梁，產(chǎn)生預(yù)拱度.
首先通過張拉預(yù)應(yīng)力筋，使預(yù)應(yīng)力筋達(dá)到TRANBBS設(shè)計的張拉應(yīng)力，然后澆筑砼，當(dāng)砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的80％～90％后，放松預(yù)應(yīng)力筋，由于砼與預(yù)應(yīng)力筋之間的握裹力，阻止預(yù)應(yīng)力筋回縮，從而使砼承受一個壓應(yīng)力，這個壓應(yīng)力使空心板梁的任一截面的底面受拉，這樣就產(chǎn)生了向上的預(yù)拱度。
1.2什么原因影響預(yù)拱度值波動
從我測得的近1000個數(shù)據(jù)中，對于同一齡期的板梁，預(yù)拱度值是有很大差別的，大約在±3mm內(nèi)波動，一般認(rèn)為，預(yù)拱度值隨砼強(qiáng)度的增長而增長，砼強(qiáng)度增長快，則預(yù)拱度值增加快，有的板梁由于外界養(yǎng)護(hù)條件、砼的配比的波動，強(qiáng)度增長的快慢并不一樣，所以預(yù)拱度值會產(chǎn)生波動，另外一個原因是梁板中所建立的預(yù)應(yīng)力值有波動（由于張拉設(shè)備的精確程度、人工操作、預(yù)應(yīng)力損失、失效管長度等影響預(yù)應(yīng)力值波動）。
1.3為什么在90天到120天預(yù)拱度發(fā)展平緩
梁板放張完的前90天預(yù)拱度值完成整個值的80％～90％，在此階段，預(yù)應(yīng)力筋通過與砼的粘結(jié)力傳遞給梁板一個壓應(yīng)力（相當(dāng)于一個向上的均布荷載），從放張開始的90天內(nèi)，砼與預(yù)應(yīng)力筋共同變形，在此階段可以將砼看成彈性材料，預(yù)拱度的變化基本成線性關(guān)系， 從90～120天預(yù)應(yīng)力筋的作用不能再使砼變形繼續(xù)增大，但由于砼長期承受壓應(yīng)力，砼會產(chǎn)生收縮（即徐變），由于徐變的發(fā)展是很平緩的，所以預(yù)拱度值發(fā)展平緩。
1.4為什么實際預(yù)拱度值比設(shè)計值偏大
預(yù)拱度值的大小在TRANBBS施工圖中都有明確的說明，但在實際施工中并不與設(shè)計相符，主要有以下原因：
1.4.1梁體內(nèi)所建立的預(yù)應(yīng)力值由于超張拉而偏大
1.4.2砼的收縮變形
砼在空氣中凝結(jié)硬化過程中，體積減小的現(xiàn)象，稱作收縮，由于砼的收縮雖然有預(yù)應(yīng)力損失，但更多的作用是使梁產(chǎn)生向上的預(yù)拱度。砼的收縮一般在兩周內(nèi)完成全部收縮的1/4，一個月完成1/2，三個月達(dá)3/4左右，兩年后趨于穩(wěn)定。
影響砼收縮的因素有：
a.水泥用量
水泥用量越多，收縮越大，水灰比越大，收縮越大。
b.水泥品種
標(biāo)號越高，收縮越大。
c.骨料性質(zhì)
骨料彈性模量越大，收縮越小。
d.養(yǎng)護(hù)條件
濕度越大，收縮越小。
e.砼的制作條件
振搗密實收縮小。
f.構(gòu)件體積/表面積大時收縮小。
1.4.3砼的徐變
在荷載長期作用下（維持壓應(yīng)力不變），砼的應(yīng)變隨時間繼續(xù)增長的現(xiàn)象，稱為砼的徐變，由于砼的徐變可使預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)拱度值增加0.5～1倍．
影響砼徐變因素很多，一般分為以下三類：
a.內(nèi)在因素
砼的組成成份和配比是影響徐變的內(nèi)在因素，水灰比越大，水泥用量越多，徐變越大，骨料越堅硬，含量越多，徐變越小。
b.環(huán)境條件
養(yǎng)護(hù)條件下的溫度和濕度是影響徐變的環(huán)境條件，在預(yù)加應(yīng)力階段，濕度越大，溫度越高，水泥水化作用充分，徐變就越小，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)可使徐變減少20％～35％。
c.應(yīng)力條件
徐變是砼受載后隨時間增長的變形，因此，施加初應(yīng)力的水平和加載時砼的齡期是影響徐變的重要因素，加載時砼的齡期越長，砼硬化越充分，徐變就越小。
以上通過曲線總結(jié)了幾點預(yù)拱度隨時間發(fā)展的特征。預(yù)拱度的形成發(fā)展過程是一個很復(fù)雜的過程，受各種應(yīng)力因素、人為因素、環(huán)境因素等的影響，有很多現(xiàn)象很難準(zhǔn)確分析。在今后的實踐中仍需不斷總結(jié)不斷研究預(yù)拱度的形成發(fā)展特征。