浅谈客运专线预制箱梁梁体徐变影响因素及徐变观测工作

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【摘 要】铁路客运专线设计时速快，对线路平顺性要求很高，同时采用预制箱梁高架线路的方式在客专建设中被广泛应用，而梁体徐变对线路运营后的平顺性影响很大，因而控制好梁体徐变相关工作的重要性不言而喻。

【关键词】客运专线；预制箱梁；梁体徐变

前言

近年来，随着我国高速铁路建设的飞速发展，高标准、高要求的铁路客运专线越来越多。为了跨越既有交通网，节省农田，避免高填方路基易出现的不均匀沉降等，我国铁路客运专线建设中大量采用了高架线路方案，设计时速300公里及以上的线路基本采用无砟轨道。无砟轨道受运营期间扣件调整量的限制，必须严格控制桥梁结构长期变形。因此，梁体徐变问题也被提到了前所未有重视的高度。

1.梁体徐变的影响

众所周知，梁体徐变是在持续荷载作用下，混凝土的变形随时间的增长而增加的现象。对于预制箱梁来说，混凝土的收缩徐变的直接结果是导致梁体上拱，而梁体上拱的影响主要有两方面：一方面，梁体上拱会影响桥面的平整度，进而影响线路的平顺性。现在客运专线铁路的设计时速高达350km，为了保证客运列车在高速行驶中的安全性、舒适性，对线路平顺性的要求达到了毫米级，而对常用跨度简支梁徐变上拱则提出了7mm限值的要求，如果超出限值，梁体徐变上拱会对线路平顺性造成一定影响。另一方面，梁体的徐变上拱会使梁体预应力受到损失，从而影响到整个桥梁结构体系。

2.梁体徐变控制要点

结合石武客专箱梁预制的施工实践，下面简要谈谈梁体徐变控制的几个要点：

2.1混凝土的配制

2.1.1选择强度和弹性模量较高的骨料

骨料在混凝土中主要是对水泥浆体徐变起约束作用，其程度取决于骨料的弹性模量和积含量，因此，施工时应根据技术条件要求，对预制箱梁所用高性能混凝土的原材料进行严格筛选。

2.1.2严格控制箱梁混凝土施工配合比，注意控制水胶比和骨胶比

在相同水灰比情况下，徐变变形随水泥用量增多而变大；当水泥用量一定时，又会随水灰比的增大而增加。因此，水灰比和水泥用量是影响徐变上拱的重要因素。施工中严格控制水泥用量以确保其弹性模量不低于设计值。混凝土拌和物的坍落度选用160～200mm，水灰比应控制≤0.35。试配时应做静抗压弹性模量试验，以满足验算的参数要求。

2.2混凝土的浇筑

混凝土梁体较高，混凝土的方量较大，采用附着式和插入式振捣器共同进行振捣，特别是张拉的直接受力区混凝土一定要密实。梁体混凝土拌和一定要均匀，配合比控制准确，振捣要密实、全面。否则会由于梁与梁之间混凝土性能差异较大，使梁体张拉后上拱值差异也很大。

2.3预应力张拉

严格控制预应力张拉时间以及二期恒载施加期限是保证将无砟轨道预应力箱梁残余徐变上拱度值控制于限值之内的关键。

根据线性徐变理论，偏低的弹性模量会引起较大的徐变上拱。因此，在施加预应力前，除了检验混凝土强度外，还应同时检测其弹性模量，在两者均满足设计要求后，再施加预应力。终张拉混凝土龄期不宜早于10天。终张拉时严格控制设计强度和弹性模量。现场对预应力筋的管道摩阻进行实测并进而对张拉应力进行修正。严格按设计规定的方式张拉，施工中不能随意更改预应力束张拉顺序、批次。施加预应力要严格实行“双控”，严禁超张拉，以确保满足预应力徐变上拱限值的要求。

预应力张拉完毕后及时压浆（24h以内），管道压浆要求密实。当水泥浆结硬时即可传力，提高构件的抗弯刚度，减少梁体上拱。

2.4混凝土的养护

养生期内保证混凝土处于潮湿状态，减少日照引起的温度应力弯曲。采用蒸汽养护工艺可降低混凝土的徐变变形。

湿润的环境可以扼制混凝土徐变变形，因此梁体存放期内要保持湿度，避免过份干燥。因此，要根据工期合理安排生产。

3、梁体徐变观测

3.1梁体徐变监测标志的设置

梁体徐变变形的观测精度为±1mm，读数取位至0.1mm。对原材料变化不大、预制工艺稳定、批量生产的预应力混凝土预制梁，徐变变形观测可每30孔选择1孔进行，梁体变形观测点应设置在支点和跨中截面，每孔梁的测点数量应不少于6个。

3.2 观测标的安装保护要求：

（1）徐变观测标应按照附图所示标样制作和安装，并进行点号编排，各工程项目部应组织专门的部门，进行观测标的埋设、测量和保护工作。

（2）各施工队应制定稳妥的保护措施并认真执行，确保各类观测标不因人为、自然等因素而破坏。

3.3 变形观测方案

3.3.1建立固定的观测路线

3.3.2首次测量

3.4.2 仪器设备要求

应使用测量精度不低于±1mm（每千米往返测高差中数的偶然中误差）的自动安平水准仪和测微器及2m铟钢尺，直接读数精度为0.1mm，估读精度为0.01mm，以满足《国家一、二等水准测量规范》（GB 12897-2006）有关规定要求，在沉降观测前和沉降观测过程中的规定时间段应对仪器和标尺进行检定。

3.4.3徐变观测方法

梁体徐变观测方法主要采用附合水准路线法：

附合水准路线法往返测的高差之差及附合路线闭合差均应小于 mm（L为两相邻水准基点间的水准路线长度，单位km），当高差之差或闭合差超限时，应分析原因，进行补测，直至满足要求。

3.4.4 观测测量操作要求

（1）徐变观测每测站观测程序及具体要求参照《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）有关规定执行。

（2）徐变观测测量时，置镜点、观测路线、观测人员、观测设备应相对固定，在成像清晰稳定的条件下进行观测，不得在日出前、后半小时内或其他不宜观测的环境条件下进行测量作业；作业中应经常对水准仪及水准尺的水准器和i角进行检查；在同一测站观测时，不得两次调焦，以确保观测成果质量。

3.4.5 徐变观测数据处理和分析

徐变观测的数据处理主要是将前后两次各观测标的相对高差进行比较，即能得出前后两次观测间的梁体徐变上拱度。与此同时，应计算出梁体的累计上拱度，绘制梁体徐变随时间的变化曲线图，掌握梁场预制梁的徐变规律。

根据《客专无砟轨道铺设条件评估技术指南》中对预应力混凝土桥梁上部结构的变形的规定：“终张拉完成时，梁体跨中弹性变形不宜大于设计值的1.05倍；扣除各项弹性变形、终张拉60d后，L≤50m梁体跨中徐变上拱度实测值不应大于7mm；L>50m梁体跨中徐变变形实测值不应大于L/7000或14mm；不能满足上述要求时，应根据梁体变形的实测结果，确定梁体的实际弹性变形及徐变系数，并估算无砟轨道的铺设时间。”

根据工程实践中观测数据显示，预制箱梁梁体徐变上拱在预应力完成约50天后，梁体徐变速率已经非常小，上拱值也很小，而预应力完成90天后的累积量为2～3mm，约为限值7mm的30%～50%。当桥面进行附属设施施工及轨道板铺设时，梁体徐变上拱度的累计值会因为二期恒载的施加发生微量减少。

4、结束语

综上所述，梁体徐变观测必须以长期、系统的观测工作为基础，才能从中掌握梁体徐变的规律，进而对预制梁施工及桥面平顺性控制起指导。由于我国的无砟轨道技术、大跨度预应力预制梁技术等还不是非常成熟，还有很多技术要点要靠在实际工作中摸索、总结，而随着我国的轨道运输建设的迅猛发展，高速铁路设计、施工的经验越来越丰富，预应力预制梁的梁体徐变问题也必将得到更深入、更透彻的诠释。

参考文献：

[1]《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》。

[2]《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》。

[3]《客运专线铁路无碴轨道铺设条件评估技术指南》。

[4]《国家一、二等水准测量规范》（GB12897―2006）。