梓江大桥预制t梁预拱度的设置与控制

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 梓江大桥预制 T 梁预拱度的设置与 控制 摘要：随着高速公路、高速铁路 快速发展，行车速度相比以往有较大提 高，行车平顺性也是桥梁建设必须考虑 的一个因素。在各种荷载作用下，梁体 会产生一定的变形，为了使梁体保持平 顺的线形，有时需要设置一定的预拱度， 这个预拱度可以是上拱的，也可以是下 挠的，影响梁体变形的因素很多，比如 预应力、自重、梁体在外力作用下的徐 变等。在考虑这些因素的前提下，如何 对梁体的预拱度进行合理的估计，是工 程中亟待解决的一个问题，本节对 40m 的 T 梁的预拱度设置的影响因素及相对 施工控制措施作了相关的探讨。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中国论文网 /2/view-12908340.htm 关键词：T 梁预拱度 控制方法 四川省绵遂高速公路是国家公路 网成渝环线公路的重要组成部分，梓江 大桥隶属绵遂高速公路工程，为跨梓江 而设，位于螺丝池电站回水区内。线路 平面曲线为 S 型，夹直线长度 70m，R 左=780m，R 右=800m，l0=160m，受电 杆垭口隧道分离间距影响，桥面左右幅 净距 02.4m，左、右线与梓江交角约 75。梓江左、右线桥型布置均为 1040m 预应力砼简支 T 梁，桥梁宽度 12.25m，左右线桥各长 412m、411m， 为 S 型曲线桥。 1 预拱度控制 1.1 预应力作用下的上拱度 为了提高梁体的承载力，增大桥 梁的跨径，人们在桥梁中运用了预应力 技术，预应力技术使得桥梁跨度增大的 同时，也产生了巨大的附加弯矩，在预 应力的作用下，梁体会出现不同程度的 上拱度，对这个拱度的估计是否正确， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 直接影响到桥梁的预拱度的设置，进而 影响行车的平顺性。为了正确地计算出 T 梁在预应力作用下的上拱度，必须考 虑在实际施工过程中对预应力大小产生 影响的因素，以及在这些因素影响下的 预应力损失，以得到实际情况中的预应 力大小。本文将对预应力影响因素以及 预应力的变化对上拱度的影响做出分析。 1.1.1 影响预应力损失的因素 设计预应力混凝土受弯构件时， 由于施工因素、材料性能和环境条件的 影响，钢筋中的预拉应力会逐渐减小。 这种预应力钢筋的预应力随着张拉锚固 过程和时间推移而降低的现象称为预应 力损失，影响预应力损失的因素很多， 下面对产生预应力损失的主要原因及其 估算公式简要介绍。 1） 锚具变形和钢筋内缩引起的 应力损失 预应力钢筋张拉后锚固时，锚具 将受到相当大的压力，一方面使锚具本 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 身及锚具下垫板压密产生变形；另一方 面混凝土结构的接缝缝隙在压力的作用 下也将压密变形。这些变形导致预应力 钢筋向内回缩，产生预应力损失，其值 随钢筋为直线或曲线形面有所不同。 2） 预应力筋与孔道壁之间摩擦 引起的应力损失 在采用后张法工艺施工的无粘结 预应力混凝土结构中，由于在张拉预应 力筋时钢筋与孔壁的挤压产生摩擦阻力， 从而导至预应力的损失。张拉预应力钢 筋时，预应力钢筋将沿混凝土管道壁滑 移而产生摩擦力如图 1-1（a）所示；预 应力筋中的预应力形成在张拉端高，向 跨中方向逐渐减少如图 1-1（b）所示。 钢筋在任意两截面间的应力差值，就是 此两截面间由摩擦所引起的预应力损失 值。 摩擦损失主要由管道的弯曲和管 道位置偏差两部分影响所产生。对于直 线管道，由于施工中位置偏差和孔壁不 光滑等原因，其数值较小；对于弯曲部 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 分的管道，除存在上述管道偏差影响之 外，还存在因管道弯转，预应力对弯道 内壁的径向压力所起的摩擦损失，称此 为弯道影响摩擦损失，其数值较大，并 随钢筋弯曲角度之和的增加而增加。曲 线部分摩擦损失是由以上两部分影响所 形成，比直线部分摩擦损失大得多。 3）预应力筋与张拉设备之间温 差引起的应力损失（） 此项预应力损失，仅在先张法混 凝土结构采用蒸汽或其他加热方法养护 混凝土时才予以考虑。设张拉时钢筋与 台座的温度均为 t1,混凝土加热养护时最 高温度为 t2,由于此时钢筋尚未与混凝土 粘结，温度由 t1 升为 t2 后可在混凝土 中自由变形，使钢筋产生一温差变形： 式中： 钢筋的线膨胀系数， 一般可取为; -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 钢筋的有效长度。 4）预应力筋松弛引起的应力损 失 钢筋在持续高应力作用下，会产 生随时间变化而增加的变形（内部晶体 结构蠕变） 。如果预应力筋束在一定的 张拉应力作用下，长度保持不变，则预 应力筋束中的应力将会随时间延长而降 低，这就是钢筋的松驰引起的应力损失。 5）混凝土收缩和徐变引起的应 力损失 对于混凝土结构构件来说，在持 续应力作用下，随着时间的延续，混凝 土会产生收缩和徐变，导致预应力混凝 土结构构件缩短，因而引起应力损失。 6）混凝土弹性压缩引起的预应 力损失 采用后张拉施工时，由于受张拉 设备的限制，无法对所有的预应力筋束 同时进行张拉。通常采用分批张拉的工 艺，这样后批张拉的预应力筋引起混凝 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 土构件的弹性变形导致先批张拉的预应 力钢筋产生应力损失，即混凝土弹性压 预应力损失。 1.1.2 预应力变化对徐变上拱度 的影响 由于预应力的减小，势必会对徐 变产生一定的影响，为了找出其变化规 律，在预应力变化下，计算了跨中徐变 上拱度的变化，根据以上计算结果，作 出了随着预应力变化下徐变的上拱度变 化的趋势图。 由图中可知，随着预应力增大， 徐变也将增大，变化趋势呈直线，采用 软件对直线进行了拟合，发现随着预应 力值的变化位移的变化规律为：Y=- 52+0.055X。 2 外力作用下的徐变对上拱度影 响 混凝土的龄期是影响徐变的最大 因素之一，由于混凝土处于不同的龄期 时，混凝土的弹性模量是不同的，而加 载时的弹性模型对混凝土的徐变会产生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 很大影响，本节计算了不同时期混凝土 在自重和预应力作用下的变形，从而讨 论混凝土龄期对徐变的影响。 2.1 混凝土徐变计算理论及其影 响因素 1）徐变计算理论 混凝土是一种非线性材料，徐变 是混凝土材料非线性的一种表现形式。 严格来说，应该采用非线性的徐变准则 来预测混凝土结构的徐变变形。但是目 前非线性徐变理论还没有达到实用的地 步，人们常常近似地认为徐变变形与其 应力之间存在着线性关系，服从 Boltzman 叠加原理。 2）徐变影响因素 混凝土徐变受多种因素的影响。 一般在其它条件相同，各因素单独变化 时，有如下的规律：选用坚硬致密的、 低吸水率和高弹性模量的集料可以减少 混凝土的徐变；混凝土的徐变随着水灰 比的增加而增加；在大多数混凝土配合 比范围内，徐变与加载时的混凝土强度 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 成反比；加载时的混凝土的龄期越短， 徐变越大，加载时的龄期越长，徐变越 小；相对湿度较低时混凝土徐变较大； 徐变与混凝土构件的尺寸有关，小构件 容易受湿度变化的影响；高温下养护的 混凝上徐变较小。 影响混凝土徐变值大小的主要因 素是荷载集度、持续时间、混凝土的品 质与加载龄期以及构件尺寸和工作环境 等。 2.2 混凝土弹性模量对上拱度的 影响 在其他各个条件不同的情况下， 改变混凝土的弹性模量，计算了由于徐 变产生的上拱度。弹性模量的取值见表 1-5“弹性模量变化表”。 表 1-5 弹性模量变化表 计算结果表明，随着混凝土弹性 模量的减小，跨中的徐变位移随之增大， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 并求得了弹性模量与徐变位移的关系曲 线， “弹性模量 位移图关系曲线” 所 示，得到拟合之间方程为：Y=41.26- 4.72X。因此，混凝土弹性模量是影响 上拱度大小的主要因素之一。为了保证 上拱度满足梁的实际工程标准，施工过 程中张拉时的弹性模量应达到一定值才 进行张拉，以减小徐变上拱度的值，施 工单位可以通过控制张拉时的混凝土的 抗压强度做为张拉时弹性模量的标准。 3 混凝土 T 梁上拱度控制方法 3.1 施工中需控制混凝土的质 量 预制梁板混凝土施工目前有一次 性浇注和分层浇筑成型的两种施工工艺。 一次性浇筑如内模固定不牢、控制内膜 上浮的压杠布置不当和混凝土振捣时因 挤压力的作用使内模上浮，造成板梁底 面的超厚和顶板厚度不足。且在浇筑过 程中不容易随时检查底板和顶板的厚度， 不便控制。一旦预制不当会造成后期梁 板受力不均匀影响起拱度，或拱度发生 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 偏移。建议采用分层浇筑方式，分层浇 筑易保证底板和顶板厚度，但要注意两 次浇筑棍凝土的间隔时间不得超过棍凝 土的初凝时间。在选取混凝土所用材料 时，要严格控制集料的弹性模量，以及 水的质量。浇筑前，应对混凝土的配合 比进行严格的控制和复核。 在进行梁板预制或现浇时，保证 混凝土的匀质，防止石子堆垒和蜂窝产 生，振捣采用附着式振动器和插入式振 动器相结合的方式，严格掌握振捣间距， 以 40cm 为宜，且不得碰顶面管道制孔 胶管或波纹管。振捣时，应随时观察混 凝土的振动密实状态，把握合适的振动 时间，即以混凝土表面不再有气泡出现 及混凝土表面开始返浆为宜。在灌注主 梁混凝土过程中，要及时用锤击法检查 下翼缘模板，凭经验听声音判断空满情 况。梁体混凝土应连续灌注，一次成型， 并保证具有良好的密实度。 3.2 预应力张拉过程的施工控制 在张拉预应力的过程中，预应力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 张拉的控制应力、顺序以及预应力孔道 都会对预应力大小产生影响，而经过前 面几节的分析，预应力对于 T 梁的上拱 度控制是有很大影响的。 在模板架设过程中，应保证钢筋 的布置不会推挤到预应力管道，导致预 应力管道偏离设计的位置，模板架设时， 应采用固定钢筋将预应力孔道固定住， 模板不可碰到钢筋网，模板架设完成后， 需检查预应力孔道的位置是否与设计位 置相符，如不相符，应及时纠正。定位 筋点焊时，严禁焊渣或电焊条接触波纹 管，以免损伤波纹管。 3.3 混凝土养生过程中的控制 先张法顶应力梁板的养生过程主 要是在放张之前，其养护条件的好坏直 接影响混凝土的强度，养护温度和湿度 越合适，放张后的顶拱度变化就越小。 不同养护条件下的温度和湿度是影响混 凝土强度变化的主要因素，在施加应力 阶段，采用蒸汽养护可使混凝土强度增 长，可缩短放张时间，但应注意蒸汽的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感