t梁有效预应力与预拱度之间的联系

T梁有效预应力与预拱度之间的联系苏玲，王永平(北京市建设工程质量第三检测所重庆分公司重庆市400074)摘要：混凝土T梁预拱度的设置能够有效综合后期自重及短期荷载引起的正弯矩，T梁的拱度主要在T梁预制期间完成，拱度的大小能够间接反应T梁有效预应力的大小。针对云南某高速，采用Midas/Civil软件对施工期间T梁预拱度进行模拟分析，并与现场实测预拱度进行比对，分析有效预应力及其他因素对预拱度的影响，从而在T梁施工过程中，通过预拱度的大小判断有效预应力的大小，为施工提供指导。关键词：混凝圭T梁；有效预应力；预拱度简支梁桥在我国已经具有很成熟的技术和理论，在运营中的很多桥都会因为预拱度不够导致桥梁在后期出现开裂等现象，更为严重的也出现过桥梁垮塌等。目前新建项目简支梁或者连续梁桥一般都采用预制T梁。在施工过程中多采用后张法预制混凝土T梁，影响预拱度最大的因素就是预应力的施加了，所以本文针对云南某高速公路预制T梁，通过Midas/Civil软件模拟施工过程中预拱度与有效预应力之间的关系，并且分析其他因素对T梁预拱度的影响。1预拱度桥梁在后期运营时受到车辆及自重等荷载影响，会向下产生弯曲也就是正弯矩。预拱度的设置是通过张拉预埋钢绞线使梁体向上弯曲产生负弯矩，以综合后期所产生的正弯矩。这样一来混凝土梁底部就不会处于受拉状态，混凝土梁会处于一个安全的状态。2影响预拱度的因素(1)预应力影响钢绞线的张拉力即预应力是预拱度的主要影响因素，预应力施加小于设计值预拱度不够，在后期荷载作用下梁体底部会出现受拉情况，从而使梁底部出现裂缝降低有效面积；预应力施加大于设计值，会使顶板承受过大的拉力，混凝土可能会出现裂缝，此外会造成桥面线形不平顺给行车带来颠簸。(2)收缩徐变影响除了预应力对预拱度有较大的影响，混凝土收缩徐变也会对预拱度有一定的影响。在荷载作用下随着时间的变化梁体会发生收缩徐变，使得梁体的预拱度减小导致梁体底部受拉开裂。混凝土收缩徐变是无法克服的因素，在混凝土梁设计的时候就已经予以考虑。为了有效控制收缩徐变对预拱度的影响，施工时需要严格按照设计图纸进行选材浇筑。(3)其他影响因素因为预拱度主要是靠钢绞线的张拉力实现，如果预应力由于某种原因造成损失，那么这种因素也会间接影响梁体预拱度。主要有温度、湿度、管道摩阻力、锚具变形回缩、锚圈口摩阻损失、原材料、水灰比等诸多因素，其主要是通过影响混凝土预应力造成预应力损失进而会使预拱度减小。所以在施工过程中一定要严格控制每一个环节，这样才可以保证梁体有足够的预拱度。3模型建立依托于云南某条高速，使用Midas/Civil软件对30mT梁在张拉过程中进行模拟分析并与现场测试进行对比。主梁采用C50混凝土，钢绞线采用fpk=1860MPa，钢绞线张拉力控制值1395MPa，管道摩擦系数为0.155，孔道偏位系数为0.0115，断面布置3束钢绞线，顶部N1为9根钢绞线，底部两根N2、N3平行布置每束8根钢绞线，张拉顺序：N1(一次张拉到控制力的100%)→N2(一次张拉至控制张拉力的50%)→N3(一次张拉至控制力的100%)→N2(二次张拉到控制力的100%)。工况1：张拉N1至100%；工况2：张拉N2至50%；工况3：张拉N3至100%；工况4：张拉N2至100%。图1为简化模型图，图2为位移等值线图。图130mT梁简化模型图图230mT梁位移等值线图3.1预应力对预拱度的影响针对不同工况分析各工况对预拱度的影响，具体见图3。图3不同工况对预拱度影响图从图3中可以看出，随着不同工况的发生，T梁预拱度开始发生变化并且随着预应力的增加预拱度也在增加。其中工况一最大预拱度为10.27mm，工况二最大预拱度为14.89mm；工况三最大预拱度为23.98mm；工况四最大预拱度为29.68mm。其中工况一预应力荷载为1758kN，工况2预应力荷载为781kN，累计荷载为2539kN，工况三预应力荷载为1562kN，累计荷载为4101kN，工况四预应力荷载为781kN，累计荷载为4882kN。具体见表1。表1不同工况下预应力荷载及竖向位移表工况一二三四荷载/kN17587811562781累计荷载/kN1758253941014882位移/mm10.274.629.095.7累计位移/mm10.2714.8923.9829.68根据图4回归分析可知，梁体的预拱度与预应力有很好的相关性。由分析可知预应力是影响预拱度的主要因素。图4预应力荷载与预拱度回归分析由表1及图4可以知道，随着预应力的不断增加梁体的预拱度值也会不断增加。所以在施工过程中可以在每个张拉阶段去量测梁底跨中预拱度的起拱值，与张拉力进行相互比对，从而可以更加精确地控制张拉力与起拱度。3.2收缩徐变对预拱度的影响混凝土收缩徐变会对梁体产生体积上的变化，从而会影响到梁体的预拱度。图5中分析了在施工阶段不同工况下混凝土收缩徐变对梁体的预拱度的影响。从图5中可以看出，在不施加预应力时自重荷载作用下会使梁体产生向下的竖向位移，最大位移值为8.129mm，在工况一的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为8.088mm，在工况二的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为8.027mm，在工况三的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为7.928mm，在工况四的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为7.805mm。并且由图可见随着预应力荷载的增大，有效的减少了收缩徐变对梁体竖向产生的位移。3.3现场实测数据通过对现场30片30m混凝土预制T梁进行有效预应力及其对应的起拱度进行测试，现场测试发现每片T梁有效预应力普遍偏低250～375kN，因为施工单位在施工过程中没有考虑锚圈口摩阻损失。具体见表2现场实测数据，利用现场实测起拱度按照图4中回归公式进行回归分析得出相应有效预应力，将实测有效预应力与回归分析得出有效预应力进行对比分析，利用SPSS软件对二者之间差值进行统计分析具体见表3及图6。图5不同工况下收缩徐变对预拱度影响图表2现场预拱度及有效预应力测试值与回归分析值对比表编号123456789101112131415现场有效预应力测试/kN462945244511456845584551456345644598456345364539456345314563现场跨中位移/mm27.227.226.627.526.926.726.827.526.727.126.727.427.426.926.8回归分析有效预应力/kN456445604472461945114484449446154480454744824605460045124508测试值与计算值差值/kN-6536-3951-47-67-6950-118-16-546637-19-55测试值与计算值偏差/%-1.40.8-0.91.1-1.0-1.5-1.51.1-2.6-0.3-1.21.40.8-0.4-1.2编号161718192021222324252627282930现场有效预应力测试kN453746134523462746244600455145654605459546234534453345474597现场跨中位移/mm26.827.526.727.427.527.526.926.727.526.727.527.426.926.927.0回归分析有效预应力/kN449746134483459946174619452444804611448946244594452545134541测试值与计算值差值/kN-400-40-28-719-28-866-106160-8-34-56测试值与计算值偏差/%-0.90.0-0.9-0.6-0.20.4-0.6-1.90.1-2.40.01.3-0.2-0.8-1.2表3描述统计量N极小值极大值均值标准差误差百分比30-0.026430.01429-0.00490280.01063426有效的N(列表状态)30图6不同工况下收缩徐变对预拱度影响图将实测值与回归分析值进行做差比较，回归分析值与实际测试值之间差距在±2%以内，标准差为0.0106。由此可见回归分析数值与现场实测数值之间有一定的相关性，且数据合理性均在有效范围。厦4美学结淹论仆拉通过鸽分析马可知妄，预科应力链是影员响预第拱度狐的主蛙要因懂素，例而且现两者浪之间在有较倾好的冈相关侧性。铜在张鸡拉过封程中开我们琴可以本通栽过蹄T库梁起沿拱度立使用转回归役分析颠对有欺效预衫应力闻进行邮比对芦从而氏更加菊有利财于现妹场施旬工控青制前。凶谨此外厉预拱洒度影博响因郑素较夺多，雅本文股主要疯对钢柿绞线嫂张拉薪值及串混凝苏土收江缩徐孔变对预预拱遥度的啦影响招进行己了分亩析。服施工汤现场滨影响马因素肌较多似，希饥望广蛮大工煤作者雹能够鹿根据押现场遗实际伤情况杰灵活叼把控覆，掌斗握主套要关繁键性方因素锄不断唯完善屿及改串进预投应力勤张拉旺准确告度术。灯参考文献[1]耿波.预应力混凝土梁的起拱度控制方法及试验研究[D].武汉:武汉理工大学,2004.3.[2]谢峻,砖王国彼亮到,领郑晓胆华缺.怨杏大跨浇度预号应力侄混凝烦土箱于梁桥泊长期这下挠上问题仇的研硬究现者状沫[J敢].艺驻公路扭交通铃科椒技挥,2栏00迅7(林1)厚:4些7-严50捏.渗[3碧]类帅王雪涨玲伐.醉缺大跨抚度窜P右C职桥梁后梁体倚结构颈下挠退成因梦分企析谨[D魂].孩坛西怀安跳:铸长安血大堤学牵,2遍00添8.蜡[拼4]松行楼庄支鸿什.娇章现有踩大跨芽度预秀应力驱混凝豆土梁盘式桥包的缺怖陷撤:2折00稳3见年全旧国桥肿梁学践术会素议论望文握集蔬[C叮].筒称北肢京违:歌人民拼交通耕出版旬社立.边[5滑]掠校陈万援春怒,常马建衬秦完.藏连大跨踪度连倘续刚葡构桥竹加固娘施工婶监测字与控钞制俱日持[J这].蒙领公至路胖,2怨00膊4(陪10晒):坊15篇2-尺15互7.脖[供6]晃晶杨永坐清愚,衬郭与凡叉,衰刘国预军抖.抵芒大跨责预应矮力混哀凝土谁连续迷梁式苏桥长存期下窝挠研弄究中汽的问斧题田长铁道驾建吉筑居[J纲].俯2榴01次0(嫩9殿)省：绑1-系4.鹊[门7]编捉王法托武扔,亡石雪闻飞垦.谱丹大跨册径预静应力裕混凝置土梁辰桥长器期挠留度控裤制研延究厉[J场].鼠谷中外挨公此路匙,2黄00混6(睡3)世.钓[8糖]孤狮朱利泄明皆,议刘冒华风.挤南三腹似板预表应力服混凝于土连草续箱抱梁底贿板纵锻向裂筒缝病器害原溉因分恼析及虚对乖策询[J拔].掩致桥梁丝建栏设衡,2梨00体5持(外增呼刊舟):贴11仰4-裂11铁6.捧[爽9]揉重张志忍耕校,但王荣族辉舒.帆盘预应核力混披凝土链连续归刚构惠箱梁绢桥裂腿缝病脏害分煌析号[J猫].虫芦自然宽灾害息学蹄报作,2守00曲6(敢4)烤.闹[1忌0]竞倾崔宏钢涛凶,纺贺增虹莫.验登预应峰力混弄凝土侧连续锤箱梁性桥纵昂向裂退缝仿纽真分时析剩[J安].墙拆中外拢公住路宣,2倘00活6(割8)宗.谊[1谎1]膀黎方违刚孝.玻杯影响燥预应页力损挠失的丘因素镰及减文少预厘应力选损失妈的方吴法胞[J包].罢傅建筑狡技术挨开岸发狠,2献00忆4(腊4)见.拼[1周2]冤恳刘瑞溜勋去.爽捡体外扫预应嗽力技柏术在丢连续权刚构窑桥加服固中孩的应居用研并究使[D另].壶巧西蜘安胞:四长安捏大腊学脂,2洲00茅5.此R意el缸at扛io傻n羡an资d宝In丽fl渡ue壶nc敬e纯of驶E铃ff菜ec服ti林ve麦P煌re疏st土re横ss驴a传nd枝P均re纲-c叹am夹be誉r冻of具C驻on具cr扑et粥e度T-失be毙am荐S岔U江Li抵ng净,廊WA闹NG尖Y焦on负g-患pi脖ng辟(腹Be趋ij竿in箱g柜Co病ns镜tr孤uc仪ti掏on届E伏ng镜in急ee累ri哲ng限Q感ua处li劝ty召T殖hi称rd修T誓es烦t暑In纷st阅it闹ut援e给Ch书on财gq碌in尖g膜Br种an崇ch债,C帆ho累ng来qi辞ng教4豆00分07炸4崇，厨Ch均in撒a)免A裂bs伐tr婚ac墙t承Th标e公se告tu耳p页of若p捕re必-c京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