淺談先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)橋梁施工預(yù)拱度控制及對(duì)使用性能影響的技術(shù)分析與研究

■史志樓 ■身份證號(hào)碼:320321198006284016，江蘇 無錫 214151

1 設(shè)計(jì)計(jì)算上拱度

以某高速公路上構(gòu)T梁設(shè)計(jì)圖為例，在設(shè)計(jì)圖中注明，當(dāng)預(yù)制T梁的預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后，在規(guī)定的存梁期(不超過一個(gè)月)內(nèi)計(jì)算上拱度值如下:

跨徑25m:中梁上拱度計(jì)算值端跨2.74cm，中梁上拱度計(jì)算值中跨2.51cm;邊梁上拱度計(jì)算值端跨2.93cm，邊梁上拱度計(jì)算值中跨2.51cm。

跨徑30m:中梁上拱度計(jì)算值端跨2.42cm，中梁上拱度計(jì)算值中跨2.03cm;;邊梁上拱度計(jì)算值端跨2.97cm，邊梁上拱度計(jì)算值中跨2.36cm。

跨徑40m:中梁上拱度計(jì)算值端跨3.21cm，中梁上拱度計(jì)算值中跨2.45cm，邊梁上拱度計(jì)算值端跨3.60cm，邊梁上拱度計(jì)算值中跨2.86cm。

2 施工反預(yù)拱度設(shè)置

(1)以設(shè)計(jì)計(jì)算上拱度值作依據(jù)和參考并進(jìn)行分析后修正;

(2)考慮預(yù)制大梁是一個(gè)多次循環(huán)作業(yè)，不是一次性或單個(gè)事件，在張拉后受力均集中在臺(tái)座兩端，所以應(yīng)計(jì)入或驗(yàn)算地基承載力和臺(tái)座不均勻沉降值及差值;

(3)臺(tái)座頂面即梁底模板的制作材料及其摩阻力等;

(4)頂板負(fù)彎矩鋼束張拉后，會(huì)減少上拱度值，另橋面及護(hù)欄等二期恒載及汽車動(dòng)荷載作用會(huì)導(dǎo)致跨中下?lián)?

(5)預(yù)制臺(tái)座反預(yù)拱度應(yīng)根據(jù)制梁數(shù)量及重量設(shè)置基礎(chǔ)并配置鋼筋，防止臺(tái)座不均勻下沉等;

(6)在制梁過程應(yīng)加強(qiáng)臺(tái)座沉降觀測(cè)，并根據(jù)觀測(cè)結(jié)果和實(shí)際張拉上拱度值，對(duì)反預(yù)拱度值進(jìn)行修正和調(diào)整。

3 實(shí)際張拉起拱值觀測(cè)及與設(shè)計(jì)上拱度進(jìn)行對(duì)比和對(duì)差值原因進(jìn)行分析

3．1 實(shí)際上拱度值測(cè)量

(1)制梁臺(tái)座受力在大梁混凝土澆筑后和預(yù)應(yīng)力張拉前，為沿縱向承受線型均布荷載。

(2)臺(tái)座在大梁預(yù)應(yīng)力張拉過程中，受力較為復(fù)雜，隨著鋼束按順序施加預(yù)應(yīng)力，臺(tái)座兩端逐漸承受集中力等于梁的重力，但由于受預(yù)應(yīng)力作用，大梁在起拱過程中，梁底與臺(tái)座頂面發(fā)生相對(duì)位移，盡管很小，但決不能夠忽略不計(jì)，即產(chǎn)生的摩阻力與大梁預(yù)應(yīng)力方向相反，也就是說臺(tái)座在承受一部分縱向水平力，在大梁起吊過程中摩阻力消失，會(huì)使大梁的預(yù)應(yīng)力在梁內(nèi)有一個(gè)重新分布的過程，即相對(duì)起吊前，大梁兩端預(yù)應(yīng)力增大，所以大梁還會(huì)繼續(xù)上拱(當(dāng)然于大梁在存梁期及架設(shè)后承受汽車荷載反復(fù)作用過程中，混凝土本身收縮、徐變和鋼絞線松弛等屬于材料性能及耐久性研究是另一個(gè)課題)。

(3)通過對(duì)多座橋梁的觀測(cè)，大梁在起吊過程中，上拱度值一般會(huì)繼續(xù)加大3～5mm。

由此要特別說明大梁在起吊過程中，一定要做到均勻、緩慢，嚴(yán)禁突然和快速起吊，防止大梁側(cè)彎或加劇側(cè)彎現(xiàn)象，對(duì)于邊梁更應(yīng)該加以注意。

3．2 實(shí)測(cè)大梁上拱度值

以某高速公路上構(gòu)40mT梁為例，通過對(duì)多片T梁張拉和起吊后上拱度值測(cè)量，預(yù)制梁張拉后上供度實(shí)測(cè)值跨徑40m:中梁端跨2.15cm，中梁中跨1.48cm;邊梁端跨2.30cm，邊梁中跨1.63cm;通過實(shí)測(cè)上拱度發(fā)現(xiàn)，實(shí)際均小于設(shè)計(jì)，起拱度偏小是一個(gè)共性問題。

3．3 實(shí)際上拱度值小于設(shè)計(jì)值原因分析

通過對(duì)設(shè)計(jì)施工圖的閱讀和分析和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工條件研究發(fā)現(xiàn)，主要有以下原因:

(1)設(shè)計(jì)圖注明預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨下控制應(yīng)力值為σcon=0.70fpk=0.70×1860=1302Mpa(未計(jì)入預(yù)應(yīng)力鋼束與錨圈口之間的摩擦損失)，但又未給出摩擦損失值究竟有多大，所以施工單位就根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)以σ=1302Mpa作為體外張拉控制應(yīng)力來計(jì)算千斤頂張拉控制噸位進(jìn)行施工，如此則預(yù)應(yīng)力就偏小，張拉起拱度值也就偏小。在這里應(yīng)區(qū)分幾個(gè)概念和定義，即體外控制應(yīng)力、錨下控制應(yīng)力和有效應(yīng)力，錨圈口摩阻力(錨圈)、錨下摩阻力(喇叭口錨下墊板)、管道摩阻力(鋼絞線預(yù)埋管道)，錨下控制應(yīng)力為體外控制應(yīng)力減去錨圈口摩阻力，錨圈口摩阻力可以通過第一批預(yù)制梁在張拉動(dòng)態(tài)過程中進(jìn)行測(cè)定，一般說來錨圈口摩阻力損失為0.25%～0.3%，固梁端體外張拉控制應(yīng)力應(yīng)調(diào)整為0.75fpa=1395Mpa即可。

(2)40mT梁設(shè)計(jì)為9道橫隔梁，盡管對(duì)使用過程中大大提高了橋梁的橫向連接剛度，但也增大了縱向剛度，導(dǎo)致上拱度值偏小。

(3)設(shè)計(jì)圖行車道板7#鋼筋為φ22，長度為13.5m，數(shù)量為24根，其中A、C型梁為一端設(shè)計(jì)，而B型梁為兩端設(shè)計(jì)，對(duì)預(yù)應(yīng)力抵消較多。如果僅考慮加強(qiáng)墩頂連接，則長度設(shè)計(jì)13.5m沒有必要，長度減小一半就完全可以滿足受力和使用要求。同時(shí)可以節(jié)約鋼材。

(4)通過以上計(jì)算和分析，認(rèn)為40mT梁設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力相對(duì)偏弱，需請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)部門進(jìn)行驗(yàn)算后再加大預(yù)應(yīng)力度。

(5)由于砼T梁是一個(gè)彈塑性體，即既發(fā)生彈性變化，又發(fā)生塑性變形，不完全適用于胡克定律，在張拉控制應(yīng)力達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，一定要控制持荷時(shí)間不小于5分鐘(設(shè)計(jì)要求為2分鐘)，使得鋼絞線應(yīng)力在克服各項(xiàng)摩阻力后充分傳遞達(dá)到應(yīng)力盡量均勻，同時(shí)有足夠的時(shí)間使砼結(jié)構(gòu)盡可能的完成塑性變形。

(6)受外界氣溫影響，一般外界氣溫較低，如低于10～15℃時(shí)，張拉后上拱度偏小，在氣溫升高時(shí)，上拱度值會(huì)增大，通過現(xiàn)場(chǎng)觀察，早上和中午對(duì)比張拉后T梁的上拱度值就有差別，但不會(huì)很大。

4 施工反預(yù)拱度設(shè)置不當(dāng)對(duì)橋梁的影響和補(bǔ)救措施

(1)預(yù)制臺(tái)座施工反拱度設(shè)置過大，大于張拉后大梁上拱度值或使得在成橋后橋面、護(hù)欄等二期恒載和通車運(yùn)行過程中汽車動(dòng)荷載作用下出現(xiàn)跨中下?lián)匣蚍垂埃绊憳蛄壕€型或?qū)е铝旱走^早出現(xiàn)拉應(yīng)力和早期裂縫，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全或縮短使用壽命。

(2)預(yù)制臺(tái)座施工反預(yù)拱度設(shè)置過小，小于張拉后大梁上拱度值，使得橋面鋪裝層厚度不均勻，不能滿足橋面設(shè)計(jì)最低厚度要求，嚴(yán)重影響橋面系整體受力，導(dǎo)致橋面系過早開裂或損壞。

5 結(jié)束語

橋梁施工預(yù)拱度特別是先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)預(yù)制大梁臺(tái)座施工反預(yù)拱度設(shè)置很重要，影響也較大，但是我們往往不能夠引起施工方的重視。筆者通過分析，希望我們的設(shè)計(jì)和施工單位能夠在今后的類似工程當(dāng)中引起重視。