先张法预应力空心板梁预拱度发展变化原因浅析
吴剑波
【内容摘要】：本文通过对实测的空心板梁预拱度值绘出的曲线分析影响预拱度的形成发展的原因。
【关键词】：预拱度 收缩 徐变 龄期 弹性模量
本文主要研究空心板梁在预加应力阶段预拱度随时间发展的特征，空心板在预加应力阶段由于预应力偏心所产生的弯矩将使梁向上弯曲，梁就自然的由原来支承在底模上变为两端支承，从而使梁底面形成一条平滑的弧线，即预拱度。
连徐高速公路E-5项目有20M先张法预应力空心板梁156片， 对不同龄期的156片梁的近六个月的跟踪测量，从近1000份数据中选择了76个有代表性的数据，绘出如下的一条曲线。（曲线不是平滑的，都是在一定范围内波动，曲线通过的位置是多组数据求出的算术平均值）数据如下：
通过以上数据得出的图形见附页。
从以上曲线可以看出板梁预拱度在前90天内发展很快，大约是最终值的80％--90％， 前3个月预拱度基本上成线性发展，线性回归方程如下：
从放张到第90天的预拱度值分别为9.25、 17.13、18、19.63、20.88、22.88、24.25、25.38、26.63、28.25
设线性回归方程为:Y=BX+A
(XY)-X×Y
则 B = ───── ①
X^2-(X^2)
A=Y-B×X ②
以上①②式中，(XY)为各对应的X、Y乘积的平均值，X为X的平均值，Y为Y的平均值，(X^2)为X^2的平均值，（设时间参数为x，预拱度值为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，由此求出线性回归方程为：Y＝0.23X+9.89。
从90天到120天范围内预拱度值并未明显发展，从120天到180天，预拱度有一个小的飞跃，但不如前期增长快，180天以后预拱度值基本稳定。
1.下面简要分析如下几个问题：
1.1预应力是如何传递给板梁，产生预拱度.
首先通过张拉预应力筋，使预应力筋达到TRANBBS设计的张拉应力，然后浇筑砼，当砼强度达到设计值的80％～90％后，放松预应力筋，由于砼与预应力筋之间的握裹力，阻止预应力筋回缩，从而使砼承受一个压应力，这个压应力使空心板梁的任一截面的底面受拉，这样就产生了向上的预拱度。
1.2什么原因影响预拱度值波动
从我测得的近1000个数据中，对于同一龄期的板梁，预拱度值是有很大差别的，大约在±3mm内波动，一般认为，预拱度值随砼强度的增长而增长，砼强度增长快，则预拱度值增加快，有的板梁由于外界养护条件、砼的配比的波动，强度增长的快慢并不一样，所以预拱度值会产生波动，另外一个原因是梁板中所建立的预应力值有波动（由于张拉设备的精确程度、人工操作、预应力损失、失效管长度等影响预应力值波动）。
1.3为什么在90天到120天预拱度发展平缓
梁板放张完的前90天预拱度值完成整个值的80％～90％，在此阶段，预应力筋通过与砼的粘结力传递给梁板一个压应力（相当于一个向上的均布荷载），从放张开始的90天内，砼与预应力筋共同变形，在此阶段可以将砼看成弹性材料，预拱度的变化基本成线性关系， 从90～120天预应力筋的作用不能再使砼变形继续增大，但由于砼长期承受压应力，砼会产生收缩（即徐变），由于徐变的发展是很平缓的，所以预拱度值发展平缓。
1.4为什么实际预拱度值比设计值偏大
预拱度值的大小在TRANBBS施工图中都有明确的说明，但在实际施工中并不与设计相符，主要有以下原因：
1.4.1梁体内所建立的预应力值由于超张拉而偏大
1.4.2砼的收缩变形
砼在空气中凝结硬化过程中，体积减小的现象，称作收缩，由于砼的收缩虽然有预应力损失，但更多的作用是使梁产生向上的预拱度。砼的收缩一般在两周内完成全部收缩的1/4，一个月完成1/2，三个月达3/4左右，两年后趋于稳定。
影响砼收缩的因素有：
a.水泥用量
水泥用量越多，收缩越大，水灰比越大，收缩越大。
b.水泥品种
标号越高，收缩越大。
c.骨料性质
骨料弹性模量越大，收缩越小。
d.养护条件
湿度越大，收缩越小。
e.砼的制作条件
振捣密实收缩小。
f.构件体积/表面积大时收缩小。
1.4.3砼的徐变
在荷载长期作用下（维持压应力不变），砼的应变随时间继续增长的现象，称为砼的徐变，由于砼的徐变可使预应力梁的预拱度值增加0.5～1倍．
影响砼徐变因素很多，一般分为以下三类：
a.内在因素
砼的组成成份和配比是影响徐变的内在因素，水灰比越大，水泥用量越多，徐变越大，骨料越坚硬，含量越多，徐变越小。
b.环境条件
养护条件下的温度和湿度是影响徐变的环境条件，在预加应力阶段，湿度越大，温度越高，水泥水化作用充分，徐变就越小，采用蒸汽养护可使徐变减少20％～35％。
c.应力条件
徐变是砼受载后随时间增长的变形，因此，施加初应力的水平和加载时砼的龄期是影响徐变的重要因素，加载时砼的龄期越长，砼硬化越充分，徐变就越小。
以上通过曲线总结了几点预拱度随时间发展的特征。预拱度的形成发展过程是一个很复杂的过程，受各种应力因素、人为因素、环境因素等的影响，有很多现象很难准确分析。在今后的实践中仍需不断总结不断研究预拱度的形成发展特征。
