環(huán)膠州灣公路海域段跨河五橋預(yù)應(yīng)力拱度設(shè)置

環(huán)膠州灣公路海域段跨河五橋預(yù)應(yīng)力拱度設(shè)置

《公路橋安裝方案》（jtj023-1985）4.2.4條和5.2.29條規(guī)定，“應(yīng)在橋梁上設(shè)置預(yù)制拱……”“在計(jì)算預(yù)混凝土橋的預(yù)制拱時(shí)，不僅要計(jì)算使用負(fù)荷引起的張力，還要考慮預(yù)加電壓引起的反拱值?！痹谛】缍阮A(yù)制梁中,預(yù)應(yīng)力引起上拱的數(shù)值較小,可作為梁的預(yù)拱度。在大跨度的預(yù)制梁中,預(yù)應(yīng)力引起上拱的數(shù)值較大,如果忽略了反拱的設(shè)置將給施工帶來許多不便。下面通過環(huán)膠州灣公路海域段跨河五橋的施工情況來說明這個(gè)問題。1五橋規(guī)劃綱要跨河五橋主要特征數(shù)據(jù)見表1。橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)汽超-20級,驗(yàn)算荷載:掛車120。2橋梁t梁的基本信息各橋預(yù)制T梁均采用50號混凝土。T梁的設(shè)計(jì)特點(diǎn)見表2。由于設(shè)計(jì)均沒有對預(yù)拱度提出要求,所以底橫縱向按水平設(shè)置,即不設(shè)反拱。3梁式拱度的變化規(guī)律3.1跨中點(diǎn)鋼面的張拉和張拉預(yù)制生產(chǎn)中,在征得設(shè)計(jì)同意后,砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%～90%時(shí),就可以進(jìn)行張拉。張拉完成后,產(chǎn)生的跨中負(fù)彎矩能克服大梁的自重彎矩而使梁體中部區(qū)域慢慢地離開臺座,向上拱起?？缰悬c(diǎn)梁底離開臺座的距離叫做梁體在臺座上的上拱度f臺。根據(jù)跨河五橋的實(shí)踐,30m的T形梁f臺=25～30mm。3.2初始模板壓力值f初的影響f臺這個(gè)數(shù)值具有直觀性和易測性,從表面來看由于f臺數(shù)值較小,而不被重視,實(shí)際梁的上拱度f初要比f臺大得多,其原因如下:1)臺座兩端的形變影響:梁體的拱起,使原來受幾近均布荷載的臺座,變成只有靠端部的約1/5長度范圍受壓力,端部區(qū)域被彈性壓縮,而中部區(qū)域不受力,無壓縮。2)臺座承擔(dān)一部分縱向張拉力。梁體拱起后,梁底緣總長度縮短,在梁端區(qū)域同臺座頂面產(chǎn)生了較大的摩阻力限制梁底縮短的趨勢。以上兩原因,使初始上拱度f初無法全部以f臺表現(xiàn)出來。只有大梁被吊出臺座完成灌漿和封錨,初始拱度全部完成。用如下等式表示f初=f臺+fa+fb(1)式中:fa——端部模板的彈性壓縮的拱度影響值,(mm);fb——梁底摩阻力引起的拱度影響值,(mm)。3.3期拱度的測量大梁在存放、移位、安裝過程中產(chǎn)生的拱度增量叫做延期拱度,用f延表示。延期拱度具有隨時(shí)間而增加的特性。由于混凝土的徐變,大梁張拉完后,一般需要一段時(shí)間才能安裝。其徐變隨時(shí)間而增加,上拱度隨之增加。3.4梁的最大拱度mx梁體的最大拱度指安裝到橋位后但無任何荷載的裸梁拱度?？捎孟率奖硎?fmax=f初+f延(2)4李村河橋3片梁試驗(yàn)大梁制成后,為了檢驗(yàn)梁的質(zhì)量,進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。以李村河橋梁為例,加載點(diǎn)布置如圖1。每個(gè)加載點(diǎn)的設(shè)計(jì)荷載值:P=212kN(中梁)P=270kN(邊梁)。當(dāng)超載25%時(shí),Pk=262.5kN(中梁)Pk=337.5kN(邊梁)通過對李村河橋3片梁的試驗(yàn),測得超載撓度值在18.58～24.65mm之間,均小于設(shè)計(jì)計(jì)算撓度值(超載24.6～34.46);表3是李村河大橋一支外邊梁試驗(yàn)變形統(tǒng)計(jì)表,跨中是4號點(diǎn)。經(jīng)過比較加載撓度值只占fmax的30%左右,也就為設(shè)置反拱提供了較大的空間。5在整個(gè)海域的五座橋上進(jìn)行重大處理5.1其他各橋上拱值由于施工進(jìn)度的安排,五座橋的大梁制成后,均有一段時(shí)間的存放,其中李村河大橋的大梁存放達(dá)半年之久,其上拱值fmax達(dá)60～80mm,有的甚至更大。其它各橋,均有類似大小的上拱。較大的上拱度影響了下道工序的施工,使橋面鋪裝無法做。施工中,設(shè)計(jì)提出把橋面標(biāo)高提高30～40mm的措施,原定80mm厚的鋪裝,中部區(qū)域僅有50～60mm,而端部區(qū)域達(dá)到110～120mm。5.2拱度值問題被忽略海域段五橋來自三個(gè)城市(北京、上海、青島)的三家不同的設(shè)計(jì)單位,均沒有對制梁反拱提出要求,說明該問題被忽略較為普遍。主要原因有如下幾條:①理論計(jì)算拱度值同實(shí)際相差較大。沒有引起設(shè)計(jì)的注意。②臺座的f臺易測量但數(shù)值偏小,而在存放場地或已安裝就位的梁體,由于難于精確測量,而被忽視;③有些施工人員沒有經(jīng)驗(yàn)或缺少計(jì)算,怕拱不起來,就保守地采用水平底模;④設(shè)置反拱將使臺座制作和模板裝配復(fù)雜化。6橋面鋪裝設(shè)計(jì)通過五橋的實(shí)踐和以上的分析,可以看出采用水平臺座進(jìn)行預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)制存在著嚴(yán)重的缺陷:①在60～70mm上拱度的情況下,需要降低支座或提高橋面標(biāo)高,增加了橋頭接順的麻煩;②提高橋面標(biāo)高后,跨中區(qū)域的橋面鋪裝較薄達(dá)不到應(yīng)有厚度;③靠近梁端部的橋面鋪裝較厚,既浪費(fèi)了混凝土,又增加了上部構(gòu)造的自重。解決該問題的最好辦法是在臺座上按縱向拋物線形設(shè)置反拱。反拱的設(shè)置有規(guī)范可循:《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000)第9.3.4條第6條款“后張法預(yù)應(yīng)力梁、板,應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力、自重和汽車荷載等綜合作用下所產(chǎn)生的上拱或下拱,應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)念A(yù)撓或預(yù)拱?！痹O(shè)置反拱的工程實(shí)踐有:洛陽黃河特大鐵路橋50m梁制作“底模按二次拋物線設(shè)5cm的反拱度”;青島市政設(shè)計(jì)院在東西快速路27m工字梁的預(yù)制中,設(shè)置30mm的反拱,也說明有些設(shè)計(jì)單位已經(jīng)注意到施工中設(shè)置反拱的