關于４０ｍＴ梁濕接縫鋼筋連接方式的實驗研究

阿布力米提　阿布都合力力

摘要：為了減少工作量，濕接縫連接筋可采用“隔一焊一”的方式。這種施工工藝可減少一半部分工程費用。

關鍵詞：40mT梁濕接縫；鋼筋連接；實驗板加載；板體破壞

伊犁河大橋是新疆自治區、交通廳重點工程項目之一。大跨徑剛構一連續粱橋的施工在我區尚屬首次，橋梁的合攏及體系轉換為橋梁施工的核心部分，因此顯得尤為重要。其建設規模、技術含量復雜程度和政治經濟地位均為疆內近期橋梁建設項目之前列。從施工就始終保持科學合理的現場布局，嚴格要求的現場管理和規范完善的施工操作這樣的基本生產條件。遵從科研課題測試結果，充分發揮科學技術生產力作用。把現代先進科學技術貫穿入項目建設。

1 問題的提出

伊犁河大橋的引橋采用跨徑40m的“先簡支后連續”預應力混凝土T形梁，北岸引橋7孔40m，分為兩聯。南岸引橋20孔40m，分為五聯。橋梁全寬27m，按一級公路要求設計為雙幅。每幅6片梁，T梁兩幅中心距2.20m，中間濕接縫寬度0.70m，全橋40mT梁總數為27×12=324片。

40m預應力T梁的橫向濕接縫主筋為通常預應力T梁（或箱梁）采用的ф12環形筋，通過套結的方式，將相鄰預應力梁的外伸環筋一一對應的連在一起。這種連接方式也是原30 m預應力混凝土T梁標準設計圖采用的，原標準設計并未提出關于焊接的要求。

隨著預應力簡支T形（或箱形）截面梁的普遍采用。人們對于采用濕接縫擴大翼緣受荷寬度時，環形筋和外伸預埋筋的連接方式的認識開始發生變化。對這種只采用綁扎的方法套結的可靠性產生懷疑。不少設計者在相應的設計圖的說明欄里要求預制梁外伸鋼筋與對應的環形連接筋焊接，并且焊縫長度不小于10d(單面焊)因為他們覺得這樣做更“保險”一些，“焊總比不焊強”。

由于外伸鋼筋要逐根與環形連接筋焊接，工作量太大，耗時費力，質監部門體諒施工單位的困難，作出折中的規定：該連接筋可采用“隔一焊一”的方式，這樣橫向連接部分的焊接工作量減少了一半。

應該說對于二級以下的公路橋，橋長在200-300m時，這項焊接工作的總量并不太大，如果采用流水作業，適當加大焊工的投入也不致在工期和效益上對工程有多大影響，但是如果是一級公路上的特大橋（橋長超過千米），這焊接工作量就大得驚人。

以伊犁河大橋為例：引橋每幅為6片梁，中間5道濕接縫，T梁外伸鋼筋間距為0.10m，每片梁的外伸筋多達400根，濕接縫中環形連接筋與外伸筋有4道焊縫（受拉區和受壓區各2道）采用“隔一焊一”時，每道濕接縫共有焊縫800道，兩幅橋面上的焊縫為8000道，焊縫控制在0.12m時，總長達到960m，27孔引橋，這類焊縫總長度為26km。

一個熟練的焊工，保質保量地完成一道焊縫的時間為2分鐘。全橋27×8000=216000道焊縫需要花7200小時，按8小時工作制，約為900天，相當于10個熟練焊工不間斷地焊接三個月。

如果一根電焊條可以焊兩道縫，這些縫僅焊條即需要6噸，當然這樣巨大的焊接工作需耗費的電能更是大的驚人。由于“先簡支后連續”工藝，在預制梁安裝后縱向連接鋼筋和橫隔板現澆段的焊接工作量比較大，這種附加的要求使橋梁的焊接工作量成倍增加。

伊犁河大橋是自治區、交通系統的重點工程。該工程的結構和構造處理的每個細節都必須采取慎重態度。引橋濕接縫中采用預制梁環形自閉合外伸筋與環形連接筋在已實現套接后是否真的需要焊接才能保證受力需要，在這里采用焊接和綁扎（或點焊定位）對板的強度和剛度有多大影響，這樣的問題只能通過實驗來作出客觀的說明。

2 實驗的策劃與理論準備

2.1 實驗的目的

檢測完全相同的外伸鋼筋與連接鋼筋在采用焊接或僅采用點焊定位（主要采用綁扎）這兩種連接方式對板的極限承載力和板體剛度的影響。

2.2 實驗操作

實驗的操作、數據的采集必須遵循部頒的實驗檢測規程的要求。

2.3 實驗結果

根據實驗目的確定整個實驗過程應提供如下數據：

2.3.1 采用不同連接方式時，板的力學特征值、板的開裂彎矩、板的極限承載力，板的破環彎矩。

2.3.2 采用不同連接方式時，板的荷載一撓度曲線。

2.3.3 對于不同連接方式板受力特征的對比。

3 實驗板的設計與加載方式

3.1 根據實驗策劃，我們按照濕接縫內的鋼筋布置方式設計了兩種板共6塊。

其中：A類板3塊，板中部的鋼筋以“隔一焊一”的方式，兩兩相對的與外伸鋼筋焊在一起，在受拉區和受壓區分別以10d焊接長度連接。

B類板3塊，板中部鋼筋用鐵絲綁扎，僅有1/4的節點用點焊固定位置。

3.2 加載方式，按純彎方式進行加載。實施時用橡膠支座支撐板體，反力架、千斤頂施荷。

4 力學特征值的理論計算

板體理論計算的基礎數據如下：（按照規范JTG62-2004規定選取）

混凝土強度等級為C50，Ec=3.45×104，ff=2.65Mpa

fcd=22.4 Mpa

鋼筋等級為HRB335 ， Es=2.0×105 Mpa ，fsd=280Mpa

n=Es/Ec=20/3.45=5.8

4.1 板的開裂彎矩Mcr

板的上下緣均設有ф12主筋10根，鋼筋截面積均為：

As=1.13×10-3m2，板的換算截面慣矩Io應考慮鋼筋部分：

Io=1.0×0.23/12+2×1.13×（5.8-1）×0.07352×10-3Mpa=725.3×10-6Mpa

Wo=2Ioh=2×Io0.2=7.25×10-3m3

板的開裂彎矩按下式計算：

Mcr=rm Wo ff

式中：rm——塑性系數，采用rm=1.55

Mcr=1.55×7.25×10-3×2.65×103=29.8KN-m

4.2 板的極限承載力Mn

按材料強度計算極限承載力作用下，板的受壓區高度x值

fsd As=fcd b x

則：x=fsd As/fcd b

代入各基礎數據：b=1.0m（板寬）As=1.13×10-3m2

計算得x=280×1.13×10-322.4=0.014m

X值小于受壓區鋼筋距截面上緣的距離，極限承載力不考慮受壓鋼筋的作用，則：

Mn=fcd bx（ho-x/2）ho=0.20-0.0265=0.174m

Mn=22.4×103×0.014×（0.174-0.014/2）=52.4KN-m

4.3 板的實驗預算

如果忽略板的自身彎矩，板體承受的荷載從0開始按30 KN的遞增量施加荷載P值直至破壞，各級荷載Pi對應的板跨中彎矩Mi如下：

P0=0M0=0

P1=30 M1=7.5 KN-m

P2=60 M2=15 KN-m

P3=90 M3=22.5 KN-m

P4=120 M4=30KN-m（開裂彎矩）

以上五項對比數字來看，板處于彈性工作階段，板體撓度與荷載成正，板的撓度值小。

P5=150M5=37.5 KN-m

P6=180M6=45 KN-m

P7=210M7=52.5 KN-m （極限承載力）

以上三項對比數字來看，受拉區混凝土不承擔拉應力，鋼筋應力增大板體撓度加大。

P8=240M8=60.0 KN-m（板體破壞，受拉鋼筋屈服，受壓區混凝土達到極限強度，發生板頂混凝土崩裂剝落現象）。

5 結語

以上課題研究通過實驗完全達到目的，具有足夠承受設計荷載的能力，不僅保證規范里的各項質量要求同時要保證線形，并大面積減少勞動力和工程費用。另一個方面加大提高我們的技術素質。

參考文獻

[1]公路橋涵施工技術規范（JTJ 041-2000） 北京：人民交通出版社，2000.

作者簡介：阿布力米提（1972年出生），男，維吾爾族，新疆烏魯木齊市人，工程師，主要從事橋梁與公路建設項目。