预应力混凝土梁采用低强初张措施控制梁体裂缝施工工艺

摘要

预应力混凝土梁在制作时采取低强初张拉工艺涉及现浇及预制预应力梁的施工过程中的裂缝控制方案。本发明是在梁体混凝土灌注后，混凝土强度达到设计强度40～55％时，梁体内混凝土水化温度变化较大，此时对部分预应力束施加一定的预应力(此预应力为设计张拉力的25～35％，经检算控制锚下应力和其它有关应力并使梁体断面均匀受压)，用此预施应力来弥补混凝土凝聚过程中早期抗拉强度的不足，从而达到控制其早期温度等裂缝的目的，并不影响梁体最终的任何质量。本发明是利用设计的预应力体系采取的一个中间工艺措施，费用低、安全可靠，控制梁体混凝土早期温度等裂缝效果显著，对梁体裂缝控制和提高桥梁使用寿命十分有效，具有极大的推广价值。

说明书

一、技术领域

本发明涉及预应力混凝土桥梁上部结构施工采用低强张拉措施控制梁体施工温度等裂缝产生的施工工艺。

二、技术背景

目前，公路预应力混凝土梁朝着大跨度、超宽、大体积、整体预制及整体吊装的方向发展，特别是由于跨海大桥的建造，其独特的海洋环境和超常规的设计使用寿命的要求混凝土梁的耐久性很高(现在最高要求到上百年)，因此对混凝土的裂缝控制提出了新的更高的要求。要求混凝土的密实度、抗氯离子渗透性能等都有一些更高的指标，即所谓高性能海工耐久混凝土，而混凝土的裂缝直接影响其耐久性能(此施工工艺也同样适用于普通预应力混凝土梁)。

特别是现在发展使用的高性能海工耐久混凝土，它需要掺入除水泥以外其它一些如矿粉、粉煤灰、甚至硅灰等胶凝材料；需要使用性能更优的外加剂，以及低水胶比。也正是由于这些要求使混凝土梁在施工过程中更容易产尘裂缝。在以往施工的许多类似桥梁中，都不同程度地存在箱梁顶板收缩裂缝、翼缘板横向裂缝(裂缝严重时会贯穿翼缘板)、箱梁腹板内外侧竖向裂缝等现象，对预应力混凝土“T”梁也一样存在同样的问题。这些裂缝的产生无疑是对混凝土的耐久性及桥梁使用寿命的一个极大的威胁。为此，对裂缝形成及控制必须进行研究和探讨。

三、发明内容

本发明是针对预应力梁体施工中常见的梁体裂缝问题，旨在提供一种施工工期短、费用低、安全、质量可靠的控制梁体裂缝施工方法。其具体施工工艺为：

混凝土裂缝控制，通常的对策是：1、优化混凝土配合比。如尽量避免早强、超强，优选抗裂性能良好的混凝土原材料和配比，控制混凝土水化热的最高温度及温度梯度、控制水胶比，还要进行不同龄期混凝土强度、弹模试验；2、优化混凝土生产及施工工艺。如准确测定砂石料的含水率、确保计量准确、控制原材料的入机温度从而控制混凝土的入模温度等；3、及时进行混凝土的保温保湿养护。

然而，采取上述措施后，并不能完全避免混凝土产尘裂缝，必须采取其它一些工艺措施方可完全避免预应力混凝土产尘裂缝。为此，我们根据裂缝产生和形成机理，提出了“低强初张措施控制混凝土裂缝施工工艺”。其原理及施工工艺如下：

在混凝土浇注初期，水化热引起混凝土内部温度升高，在此过程中，由于水化热变化较大，而此时混凝土还没有终凝，其抗拉强度及弹模非常低，极易产生裂缝。如果此时我们利用已有的预应力梁的预应力束采取初张拉，给其施加一定的压应力，以补偿由于早期混凝土弹模及强度不足(特别是抗拉强度的不足)，这样就可以有效地控制混凝土早期裂缝的出现。

从理论上来说初张拉的时间是越早越好，但考虑到混凝土早期强度和弹性模量的不足，若锚下应力过大则反而会造成锚下混凝土局部开裂等其它负面的问题，因此说初张拉的时间并非越早越好。根据我们对箱梁混凝土进行的温度监测，混凝土在浇注12h到50h时之间其温度始终处于变化较大的阶段，七天后接近环境温度。再根据我们在配合比设计阶段对混凝土的早期强度增长统计情况，以及针对梁体本身及锚下应力推算得出了初张拉的预应力束及初张拉时的应力值(此值最好使断面均匀受压)。我们控制初张拉时混凝土的强度在40％～55％的设计强度，对应的弹模值也不小于40％～50％，此值要经设计核算并通过。初张拉力及初张拉预应力束的选择最好能使梁体断面均匀受力。此方法是通过大量的试验数据提出来的，不同的工程应根据自身的混凝土配合比及早期的强度、弹性模量等增长曲线而定，同时根据预应力的布置不同而变化。施工时必须注意：张拉值需经设计检算，另外由于内模、锯齿块和变截面段混凝土收缩产生约束作用，为了保证初张拉的有效应力，因此必须在内模快速拆除之后方可进行。

当混凝土强度达到终张拉强度要求时，再对所有预应力束进行张拉(张拉至设计的应力值)。

本工艺主要包括如下内容：初张拉时梁体混凝土强度或弹模为设计强度的40％～55％，此时梁体混凝土水化温度变化较大，此时施加一定的张拉力(即初张拉力，通常为设计张拉力的25％～35％)，以弥补此时混凝土的抗拉强度(或弹模)的不足，从而控制混凝土施工时温度裂缝等的产生。初张拉的预应力束分布(最好能使梁体断面处于均匀受压状态)、初张拉的预应力值(通常为设计张拉力的25％～35％，此值不得过大，否则会使锚下应力过大反而会造成锚下混凝土局部开裂等其它负面的问题)。

低强初张措施主要是针对预应力梁体的竖向温度应力裂缝和早期收缩裂缝而采取的。实践证明，这一工艺措施是非常有效的。这一发明对控制预应力梁的梁体裂缝具有很强的适用性，对提高预应力桥梁的使用寿命十分有利，具有极强的推广应用前景。