浅谈预应力T形梁桥的理论和实践操作

[摘要]目前在建和已建成的公路桥梁中上部结构大多数都以预应力T形梁为主。预应力T形梁具有自重轻,质量可靠,能集中生产等优点;并且可以和桥梁下部结构同时施工加快了工程施工进度,节约了支架和模板等周转材料。经过在学校里的理论学习和施工工地的亲临实践,现粗略谈谈预应力T形梁桥的理论要点和实践操作的经验积累。

[关键词]预应力T形梁 理论 实践操作

一、预应力T形梁桥的理论要点

1.预应力T形梁在设计时候必须考虑到预应力T形梁桥的跨径设计。我国编制了后张法预应力混凝土简支梁桥的标准设计,标准跨径为25m,30m,35m,40m。但现在我省建设的高速公路中已经有了跨径达50m的预应力T形梁桥设计。

2.预应力T形梁等截面设计时应该考虑其高跨比宜在1/14―1/25内选取。随着跨径的增大而取小值,随着T梁数量减少而取大值。而为了截面布置经济合理,节省预应力筋的配筋数量,T梁截面的效率指标P应大于0.5。加大翼缘板宽度能有效地提高截面的效率指标。

3.为了能满足钢丝束的布置要求和在端头处能承受较大的支承反力和能承受较大的剪力,预应力T形梁端头设计时应将梁肋加宽做成马蹄状,且马蹄面积不宜小于全截面的10%―20%以便防止在施工和运输过程中使马蹄部分出现纵向裂缝,并梁端头靠近支点处腹板和马蹄在梁高1m左右设计为同宽。同时还注意马蹄部分不宜过高,过大,从而降低截面型心,导致降低抵消T梁自重的能力。

4.预应力T形梁的配筋包括预应力筋布置和非预应力筋的布置。预应力筋的布置原则为:在保证梁底保护层厚度及使预应力筋位于索界内的前提下,尽量使预应力筋的重心靠下;在满足构造要求的同时,预应力筋尽量相互紧密靠拢,使构件尺寸紧凑。将预应力筋全部弯至梁端锚固,可以减少摩擦损失,但梁端受预应力较大。这里特别要求在梁端头加宽的范围内设置防张拉导致混凝土开裂的钢筋网。

5.预应力钢束施加预应力的计算。现在大部分预应力钢绞线采用ASTMA416-98标准270级低松弛钢绞线,其标准强度Ryb=1860MPa,公称直径15.24mm,公称面积140mm2。弹性模量为1.95*105MPa。张拉控制应力为0.75倍标准强度,即0.75*1860=1395MPa。张拉控制力就为(1395*140)/1000=195.3KN。所以每束钢束的张拉控制力P为195.3*钢束的股数N。张拉伸长值分直线段和曲线段计算。

直线段:首先计算出预应力钢绞线的直线段长,然后根据下式计算:

L直=P*(1-e-kl)/Ay*Eg

P―张拉力(KN)

Ay―预应力钢绞线截面面积(mm2)

Eg―预应力钢绞线弹性模量(MPa)

k―孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数(见桥梁施工技术规范)

u―预应力筋与孔道壁的摩擦系数(见桥梁施工技术规范)

l―预应力筋直线段长(m)

曲线段:将预应力筋钢束布置图中各曲线段区分开,按下式计算:

L曲=P*L*{[1-e-(kl+uθ)]/(kl+uθ)}/ Ay*Eg

各符号意义同直线段

最后直线段和曲线段计算伸长汇总即为总伸长量:

L总=∑L直+∑L曲

6.预应力的封锚必须严格按规范和设计要求。封锚混凝土标号必须和T梁混凝土标号一致甚至更高。

二、预应力T形梁桥在施工实践中的操作要点

1.首先对T梁预制场地选择应该要能满足T形梁的预制,吊装,运出等工序。

2.严格控制好T梁预制过程中各工序的质量情况。包括钢筋制作安装、预应力钢束制作安装、混凝土浇注时所用的原材料,配合比,拌运,入模,振捣等过程中质量控制、后张预应力的施加控制、封锚控制、注浆材料,配合比,注浆工艺,注浆压力等的控制。

3.混凝土拆模后对T梁外观质量的控制以及外观质量缺陷的处理。

4.成品T梁的存放安全注意事项以及T梁在吊运途中的安全注意事项。T梁必须存放于地基承载力满足要求且场地周边无滑坡、坍方等影响的平坦场地内;吊运时必须符合起吊安全操作规程且将T梁加固牢固方可运出;安装过程中架桥机操作、T梁就位等应严格遵守起吊安全操作规程,注意安全监管防止安全事故发生;T梁是就位于设置的临时支座上,其轴线、高程、倾斜度等必须符合规范和设计要求。

5.T梁安装就位完成后,须将横隔板、湿接缝、连续段等的钢筋按设计和规范要求焊接牢固。尽早完成横隔板、湿接缝、连续段的混凝土浇注。在施工这些部位时必须加强安全施工技术交底、安全措施落实监督。

6.完成上述混凝土待其达到所要求的强度后,进行桥梁的体系转换。T梁吊装时是安装于临时设置的支座上的,而根据设计中的几跨一联的要求(一般为三跨一联或四跨一联)将固节墩、连续墩、过度墩的连续段浇注完成待混凝土强度达到设计要求后,将所有临时支座拆除,这样整座桥梁就完成了体系转换达到设计要求。然后开始桥面负弯矩预应力的施工,桥面负弯矩预应力的作用是为了防止墩顶处产生的负弯矩导致桥面产生裂缝而设的。桥面负弯矩施工时特别要注意的是预应力的施加和管道注浆。

7.桥面负弯矩施工完成后,桥面凿毛,清洗,进行桥面和护拦的施工。桥面施工时严格控制好桥面标高和平整度,标高利用水平仪控制且只能一座桥只能用一个水准点,平整度利用3m直尺检测,误差值不能超过设计及规范要求。

8.护拦施工时应注意路线的曲线线形,在施工放样时可以将桩号控制在5―10m内以调整线形。严格控制护拦标高,避免纵向有明显的起伏。混凝土浇注完成拆模后,对气泡孔和局部麻面进行处理。

9.提出交工验收。综上所述,对于公路桥梁的设计和施工以及公路桥梁的理论和实践的结合都离不开经济合理的原则。只要掌握了扎实的基础知识,在实际的操作中就能充分发挥出潜力。

参考文献:

[1]JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范.

[2]JTG B01-2003公路工程技术标准.

[3]JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.