丹江口漢江大橋T梁張拉順序對梁體變形的影響分析

李湘華　張新華　汪　偉　張亞昆　何振華湖北省路橋集團有限公司（430056）

?

丹江口漢江大橋T梁張拉順序對梁體變形的影響分析

李湘華張新華汪偉張亞昆何振華
湖北省路橋集團有限公司（430056）

摘要：40 mT梁鋼絞線的張拉順序對T梁預應力及T梁的側向變形有著重要的影響。通過對T梁不同的張拉順序進行對比分析，調整張拉順序后T梁應力基本不受影響，產生的側向變形遠小于按設計張拉順序產生的變形，因此按調整后的張拉順序施工更有利于保證T梁的變形、安裝和橋梁線性控制。

關鍵詞：T梁；張拉順序；梁體變形

丹江口漢江公路大橋引橋位于丹江口市新港開發區陳家港碼頭，大橋總長度780 m，橋跨組合為（3×40+4×40）m連續T梁+（145+260+85）m高低塔雙索面混凝土斜拉橋，大橋起點里程樁號K1+ 122，終點里程樁號K1+902，主橋長490 m，為特大橋。大橋采用雙向四車道一級公路標準，路基寬度為主橋27.50 m，引橋24.50 m。設計車速80 km/h，兼顧城市道路功能，兩側設人行道。橋型布置如圖1。全橋采用公路-Ⅰ級荷載進行設計，最大縱坡為2.5％，橋面橫坡為雙向2％。

圖1　丹江口漢江公路大橋橋型圖

引橋上部構造采用（3×40+4×40）m連續預應力T梁結構，橋面寬24.5 m。引橋段1～6#墩帽梁橫橋向長23.5 m，高度為1.6 m，順橋向寬2.0 m（連續墩）、2.4 m（3號交界墩）。0號橋臺樁徑1.5 m，橋臺樁長20 m。1#～6#為柱式墩，樁徑1.8 m，樁長25 m、30 m兩種規格。1#～6#墩柱高度1.64～10.48 m，系梁高1.5 m、寬1.5 m。帽梁橫橋向全長24.5 m，高1.5 m。

1　T梁介紹

T梁指橫截面形式為T型的梁。兩側挑出部分稱為翼緣，中間部分稱為梁肋。T梁相當于將矩形梁中對抗彎強度不起作用的受拉區混凝土挖去后形成的。與原有矩形抗彎強度完全相同外，T梁既可以節約混凝土，又可以減輕構件的自重，提高了跨越能力。T梁結構是我國中、小跨徑橋梁常用的結構，常見的T梁長度為30 m和40 m［1］。

2　T梁制作過程

T梁是采用后張法施工的預應力混凝土梁。施工具體方法是：先穿鋼絞線，采用卷揚機拖拉的方法進行穿孔。鋼絞線穿入孔道后，兩端伸出一定的長度作為工作段，伸出長度為80 cm。再進行鋼絞線的張拉，待混凝土達到設計張拉強度后（一般為混凝土強度的85％），才可以進行預應力鋼絞線的張拉。張拉過程一般為：0→20％σ（持荷2 min）→50％σ。（持荷2 min）→100％σ（持荷2 min）→103％σ（持荷5 min）→錨固。在張拉過程中還應當測量鋼絞線的伸長量，鋼絞線張拉一般采用伸長量和張拉應力雙指標控制，且采用對稱張拉的順序進行張拉［2］。張拉完畢后，為防止鋼絞線腐蝕和預應力損失，須在48小時內進行壓漿。壓漿采用真空輔助壓漿，壓漿順序為先下后上，同一管道壓漿連續進行，一次完成。記錄好壓漿時間、環境溫度、漿的溫度、漿的流動度、真空度等。壓漿結束后須在24 h內完成封端［3］。

3　T梁張拉過程分析

T梁預應力施工是T梁施工的重要環節，也是T梁承載能力的關鍵。T梁每一束鋼絞線張拉順序一般為：采用0→20％σ（持荷2 min）→50％σ（持荷2 min）→100％σ（持荷2 min）→103％σ（持荷5 min）→錨固。

3.140 mT梁情況介紹

圖2　40mT梁張拉位置示意圖

漢江公路大橋引橋上部構造為（3×40+4×40）m，7孔40 m預應力T梁組成，共計70片T梁。T梁長40 m，頂寬175 cm，底寬60 cm，梁肋20 cm。整片T梁（以中梁為例）設計布置了5束鋼絞線，這5束鋼絞線分別為N1a、N1b、N2、N3、N4，采用高強度低松弛鋼絞線，鋼絞線抗拉強度fpk=1 860 MPa，波紋管采用金屬波紋管，具體斷面型式如圖2。

3.240 mT梁張拉模擬分析

設計圖紙提供的T梁張拉順序為：50％N2→50％N3→100％N1a→100％N1b→100％N2→100％ N3→100％N4。采用MIDAS CIVIL 2012有限元程序模擬的40 mT梁張拉順序的全過程。計算結果如表1所示，模型計算如圖3所示。

圖3　按設計張拉的結構模型圖

表1　采用設計的張拉順序的T梁各工況下的變位和受力狀態表

按照設計提供的張拉順序進行了2片中跨中梁的張拉，發現T梁張拉后起拱高度為30 mm，起拱效果良好，但側向偏位達到15 mm，且張拉完成后不可恢復，這種側向變形影響T梁質量及其安裝。

圖4　調整張拉順序后的結構模型圖

表2　調整張拉順序后的T梁各工況下的變位和受力狀態表

針對上述問題，合理調整張拉順序，調整后的張拉順序為：100％N2→100％N3→50％N1a→100％ N1b→100％N1a→100％N4。該順序可有效減小側向偏位。通過結構計算得到調整張拉順序后各個部位的最大應力，與設計給出的張拉順序相比較為接近，最終的壓應力比設計張拉順序的壓應力略小，且側向位移可大幅度降低。

采用有限元模擬計算后的張拉順序對40 mT梁進行張拉，選取一片中梁采用調整后的張拉順序進行張拉，其情況如表3所示。

表3　調整張拉順序后的記錄表

由表3可知采用調整后的張拉順序進行張拉，40 m T梁側向變形明顯減少，即側向變形由15 mm變為3 mm。調整后張拉順序起拱高度為34 mm，設計要求張拉順序起拱高度為33 mm，兩種張拉順序的起拱高度基本一致。

在實際施工中，采用調整后的張拉順序共實施了40片T梁，其中起拱高度均超過30 mm，側向位移均小于4 mm。采用設計張拉順序共實施了9片T梁，其中起拱高度均超過30 mm，側向位移均大于等于15 mm。

4　結論

40 mT梁鋼絞線采用設計提供的張拉順序可以滿足40 mT預應力的施工要求，但是采用此種張拉順序進行40 mT梁預應力的張拉會引起梁體的側向產生15 mm的變形，變形過大影響結構的使用。

40 mT梁鋼絞線采用調整后的張拉順序，可以滿足40 mT梁預應力的施工要求，同時40 mT梁產生的側向變形非常小，幾乎可以忽略不計。

40 mT梁鋼絞線采用設計提供的張拉順序跨中預應力可以達到18.01 MPa，可以保證40 mT預應力的施工要求。采用調整后的張拉順序預應力可以達到17.66 MPa，兩者相比基本是一致的。

通過對兩種張拉順序進行比較可知，兩種張拉順序均可以滿足預應力施工的要求，且不會對梁體造成破壞。但是采用調整后的方案更有利于保證T梁的變形、安裝和橋梁線性控制。

參考文獻：

［1］JTG/T F50- 2011，公路橋涵施工技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］張澤云.橋梁施工中T梁梁板安裝方案［J］.交通世界（建養機械），2012（11）.

［3］陳子涵.白果樹特大橋T梁混凝土質量的控制［J］.武漢工業學院學報，2011（03）.