浅谈客运专线预制箱梁梁体徐变观测
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作者: 胡庆元
摘要：客运专线设计时速大，对线路平顺性要求很高，同时高架线路的方式在客专建设中被广泛应用，梁体徐变观测工作的重要性不言而喻。
关键词：客运专线；梁体徐变；观测
近年来，随着我国高速铁路建设的飞速发展，高标准、高要求的客运专线铁路越来越多，为了跨越既有交通网，节省农田，避免高路基的不均匀沉降等，我国铁路客运专线建设中大量采用了高架线路方式，设计时速300公里及以上的线路基本采用无砟轨道。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的状况。因此，梁体徐变问题也被提到了前所未有的高度。
一、徐变的产生及影响
众所周知，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。而对于预制箱梁来说，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旅客的安全性、舒适性，对线路平顺性的要求达到了毫米级，而对梁体徐变上拱则提出了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。
二、控制徐变的要点
（1）混凝土的配置
①选择强度和弹模高的碎石
碎石在混凝土中对水泥浆体徐变发挥很大约束作用，而约束作用的大小取决于碎石的弹模和体积含量，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，徐变变形与水泥用量成正相关关系；当水泥用量一定时，徐变变形又与水灰比成正相关关系。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180±20mm，水灰比宜控制≤0.35。试配时应针对弹模进行试验，以满足高性能混凝土的性能要求。
(2)浇筑
针对箱梁宜采用附着式和插入式振捣器共同进行振捣，张拉的直接受力区混凝土属于重点振捣部位，安排有丰富经验的振捣人员振捣密实。梁体混凝土严格按配合比配制，振捣密实、全面。否则可能造成梁体间混凝土性能差异较大，使梁体张拉后上拱值差异也很大。
(3)预应力张拉
无碴轨道预应力箱梁残余徐变上拱度值控制的关键是严格控制预应力张拉时间以及二期恒载施加期限。根据线性徐变理论，弹模偏低张拉后徐变上拱较大。因此，在施加预应力前须检验混凝土强度及弹模，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对其张拉应力进行修正。严格按设计规定的方式张拉，施工中不能随意更改梁体张拉顺序、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24h内尽快压浆，压浆要求确保管道密实。待水泥浆达一定强度后即可传力，得减少梁体上拱。
（4）养护
养生期内须始终保持箱梁混凝土处于潮湿状态，全梁覆盖减少日照引起的温度应力对梁的弯曲影响。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。
三、梁体徐变观测
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。徐变变形观测可30孔左右选择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。
梁体徐变观测标图示及安装说明如下：
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，并做好观测标的埋设、测量和保护工作。
（2）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.桥涵变形观测方案
（1）建立固定的观测路线
依据变形观测点的埋设情况确定观测路线，并保证各次观测均沿同一路线进行。
（2）首次测量
首次观测的变形观测点高程值作为以后各次观测比较的基础，其精度要求非常高，要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后确定。
（3）观测时间及频次要求
梁体徐变变形观测需在张拉预应力前进行首次观测，各阶段观测频次要满足表2要求。
（表2）
梁体测量间隔表
观测阶段 观测周期
梁 体
预应力张拉期间 张拉前、后各1次
桥梁附属设施安装 安装前、后各1次
预应力张拉完成～无碴 张拉完成后第1天
轨道铺设前 张拉完成后第3天
张拉完成后第5天
张拉完成后1～3月，每7天为一测量周期
无碴轨道铺设期间 每天1次
无碴轨道铺设完成后 第0～3个月，每1个月为一测量周期
第4～12个月，每3个月为一测量周期
第13～24个月，每3个月为一测量周期
4．变形监测测量工作基本要求
(1)徐变观测各项限差规定及精度要求
1)水准视线长度、视距差及视线高度符合《国家一、二等水准测量规范》（GB12897-2006）要求。
2)各项观测精度要求：
A．每测站高差中误差≤±0.5mm；
B．每测段往返较差或附合路线允许闭合差：（mm）或（mm）（注：n为测站数；L为水准路线长度，以km计）；
C．沉降观测点相对于水准基点高差中误差≤±1.0mm；
(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，沉降观测过程中按相关规定进行仪器和标尺检定。
（3）徐变观测方法
梁场梁体徐变观测方法主要采用附合水准路线法。
(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。
(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。
依据《客专无碴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进行。根据观测数据显示，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。
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，从而对预制梁施工及桥面平顺性进行一定控制。由于我们国家的无碴轨道技术、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）。
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