高速鐵路簡支箱梁徐變上拱控製和觀測技術
科技專論
作者：郭樹木
【摘要】對某高速鐵路預製無砟軌道後張法預應力混凝土簡支箱梁徐變上拱控進行了控製和徐變觀測方法進行了總結，為後期無砟軌道施工提供依據。
【關鍵詞】高速鐵路；預應力簡支箱梁；徐變上拱控製；徐變觀測
1.引言
無砟橋梁在列車活載作用下的彈性變形以及長期橫載作用下的徐變上拱直接影響軌道結構的受力平順和行車安全。在不計墩台基礎不均勻沉降，梁體上下緣溫差引起的附加變形時，如果徐變上拱量超過軌道扣件的調高限值，無砟軌道的優越性便喪失殆盡。因此，控製徐變上拱是成功使用無砟預應力混凝土的根本保證。本文以某高速鐵路預製梁場生產的跨度為31.5米的無砟軌道後張法預應力混凝土雙線簡支箱梁為基礎，對預製箱梁的徐變上拱的控製和觀測方法進行闡述。
2.混凝土的徐變機理
混凝土徐變是依賴於荷載且與時間有關的一種非彈性性質的變形。在長期荷載作用下，混凝土內水泥膠體微孔隙中的遊離水將經毛細管擠出並蒸發，產生了膠體縮小形成徐變過程。普遍認為影響徐變的因素主要包括內部因素和外部因素兩個方麵。內部因素主要包括混凝土的材料及配合比，外部因素主要包括混凝土構件的尺寸、環境的相對溫度和濕度等。由於徐變是由外荷載引起的，除了上述影響因素外，還應考慮混凝土的加載齡期、應力水平、以及持荷時間的影響。預應力混凝土結構的徐變主要是由預應力引起的。
3.施工過程中對箱梁徐變上拱的控製
預製箱梁施工過程中，從影響混凝土徐變幾個主要方麵，對徐變上拱進行控製。
3.1水泥
水泥品種對混凝土徐變的影響主要在於其製成的混凝土在加載時的強度越高及加載後強度的增長速度。根據胡克定律，在施加應力不變的條件下，混凝土的彈性模量越高，其產生的應變就越小。箱梁混凝土選用強度等級為42.5的普通矽酸鹽水泥。
3.2骨料
Neville A. M.通過試驗發現骨料的彈性模量越大，骨料含量越高，混凝土的徐變就越小。箱梁施工時應選用彈性模量較高的碎石和適宜的級配。
3.3水灰比
在單位體積混凝土的水泥用量相同時，水灰比越大則收縮越大。當含水量不變時，單位體積混凝土的水泥用量愈大則收縮愈大。在其它條件相同時，混凝土的徐變隨水灰比的增大而增大。箱梁預製采用小於0.4的水灰比。
3.4混凝土澆築
混凝土梁體較高，混凝土的方量較大，采用附著式和插入式振搗器共同進行振搗，特別是張拉的直接受力區混凝土一定要密實。梁體混凝土拌和一定要均勻，配合比控製準確，振搗要密實、全麵。否則會由於箱梁之間混凝土性能差異較大，使梁體張拉後上拱值差異也很大。
3.5混凝土的養護
蒸汽養護可以減少混凝土的收縮。溫度和濕度都影響水泥的水化速度和水化程度，水化程度越高，水泥膠凝的密度也越高，徐變則越低。延長潮濕養護的時間可以延滯收縮的進程，長期養護的混凝土的強度較高，徐變有所降低。箱梁采用蒸汽養護和自然養護結合，較好的控製了徐變增大。
3.6預應力張拉