預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁預(yù)拱度計(jì)算及控制

預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁預(yù)拱度計(jì)算及控制中鐵十五局集團(tuán)第二工程有限公司劉少修摘要：本文結(jié)合福建龍浦高速公路十里排樞紐主線橋25m預(yù)制T梁的工程實(shí)踐，介紹了T梁預(yù)拱度設(shè)置的必要性及設(shè)置注意事項(xiàng)，提供了依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)撓曲變形原理及預(yù)應(yīng)力混凝土彈性計(jì)算理論計(jì)算梁體撓度的方法。關(guān)鍵詞：預(yù)制T梁預(yù)拱度設(shè)置撓度計(jì)算0、十里排樞紐主線橋簡(jiǎn)介十里排樞紐主線橋分左右兩幅，左幅橋長(zhǎng)483.2m，右幅橋長(zhǎng)478.2m。全橋左幅共5聯(lián)：3*25+4*25+4*30+3*35+3*25，右幅共5聯(lián)：4*25+4*25+3*30+3*35+3*25,上部結(jié)構(gòu)左幅第1聯(lián)、左幅第2聯(lián)、左幅第4聯(lián)、右幅第1聯(lián)、右幅第2聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力砼（后張）先簡(jiǎn)支后連續(xù)T梁：其余采用預(yù)應(yīng)力砼（后張）T梁橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)；全橋共有T梁203片，其中122片25m、41片35m、40片30m。T梁預(yù)應(yīng)力束為鋼絞線，錨具為VOM錨。1、預(yù)拱度設(shè)置設(shè)置原因預(yù)制T梁設(shè)計(jì)時(shí)，為使梁體具有足夠的強(qiáng)度、剛度來(lái)承受恒載和活載所產(chǎn)生的彎矩，往往布置預(yù)應(yīng)力筋，通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋張拉對(duì)梁體產(chǎn)生的負(fù)彎矩來(lái)抵消恒載和活載產(chǎn)生的正彎矩。為了控制梁體張拉時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大的向上反拱，則需通過(guò)對(duì)預(yù)制梁臺(tái)座（底模）設(shè)置一個(gè)向下的合適的拱度來(lái)抵消反拱，所設(shè)的拱度即為“預(yù)拱度”。設(shè)置注意事項(xiàng)預(yù)拱度設(shè)置的合理與否十分重要，如設(shè)置不合理，將直接影響梁的外觀及后續(xù)工作的質(zhì)量。如預(yù)拱度設(shè)置過(guò)大，為保證橋面鋪裝設(shè)計(jì)標(biāo)高，則需增加橋跨中段鋪裝層的厚度，這樣就增加了橋面鋪裝混凝土的重量，既降低了梁的承載儲(chǔ)備又造成了浪費(fèi)；如預(yù)拱度設(shè)置過(guò)小，受橋面鋪裝設(shè)計(jì)標(biāo)高控制，橋跨中段鋪裝層厚度將達(dá)不到設(shè)計(jì)厚度，這樣就影響了橋面的耐久性及梁體的使用壽命。預(yù)拱度的設(shè)置不僅梁底要設(shè)，梁頂也要設(shè)。如梁頂不設(shè)置預(yù)拱度，而只有梁底設(shè)置，梁片澆注完成后將會(huì)出現(xiàn)梁頂平、梁底凹的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力張拉后，由于預(yù)應(yīng)力筋的作用，向上的拱度抵消了梁底的凹拱，卻產(chǎn)生了梁頂?shù)耐构?，預(yù)拱度的設(shè)置也就失去了意義。故，預(yù)拱度設(shè)置時(shí)，不僅要考慮梁底，也要考慮梁底。2、梁體撓度計(jì)算根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)撓曲變形原理及預(yù)應(yīng)力混凝土梁彈性計(jì)算理論，25m后張預(yù)應(yīng)力預(yù)制T梁上拱度

有兩部分組成：一是由梁體自身產(chǎn)生的撓度；二是由預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的撓度。具體計(jì)算時(shí)可分三種情況：、中性軸在預(yù)應(yīng)力束中間時(shí)，計(jì)算撓度用下式:TOC\o"1-5"\h\zf=_N?e?L2/8EI+5N?e?L2/48EI （1）112、中性軸在預(yù)應(yīng)力束之上時(shí)，計(jì)算撓度用下式：f二N?e?L2/8EI+5N?e?L2/48EI （2）212、預(yù)應(yīng)力束近似直線時(shí)，計(jì)算撓度用下式：f二N?e?L2/8EI （3）31十里排樞紐主線橋25mT梁相關(guān)參數(shù)（計(jì)算）十里排樞紐主線橋25mT梁鋼束布置圖及相應(yīng)的斷面圖如下所示：2.1.1中性軸位置計(jì)算中性軸的位置計(jì)算依據(jù)“中梁支點(diǎn)斷面”圖計(jì)算公式：y=卜計(jì)算公式：y=卜eH2+d2（B-e）Bd+he⑷ y2=H-yi5)y為梁頂至中性軸的距離，y為梁底至中性軸的距離12將梁體參數(shù)B=180cm,c=60cm,d=20cm,H=175cm,h=155cm代入公式(4)、(5)可得:y1=73.08cmy1=73.08cm22.1.2截面慣性矩計(jì)算截面慣性矩計(jì)算采用公式：i=掙2+By-（B-e）-（人-d）3]將梁體參數(shù)及人、y2代入公式⑶可得:截面慣性矩I=3.86x107cm4=0.386m42.1.3混凝土彈性模量參照《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》，C50砼彈性模量：E二3.5x104Mpa二3.5xlOmpa撓度計(jì)算2.2.1預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的撓度計(jì)算計(jì)算梁片共有預(yù)應(yīng)力束三束，分別為N1、2、3°N1預(yù)應(yīng)力束選用高強(qiáng)低松弛270K級(jí)①s15.2-9鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為f二I860Mpa,N2、N3預(yù)應(yīng)力束選用高強(qiáng)低松弛270K級(jí)①s15.2-8pk鋼絞線，抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為f二I860Mpa，張拉時(shí)均采用兩端張拉，控制張拉應(yīng)力1395Mpa，每束pk錨下控制張拉力為Nx195.5KN，N為鋼絞線股數(shù)。中性軸位于N1預(yù)應(yīng)力束中間，計(jì)算N1預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的撓度時(shí)，采用公式（1）。N2、N3預(yù)應(yīng)力束均位于中性軸之下，計(jì)算N2、N3預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的撓度時(shí)，采用公式（2）。2.2.1.1計(jì)算參數(shù)的確定根據(jù)鋼束布置圖，結(jié)合中性軸位置可得：e1=49.887cme2=81.92cme1=3.057cme2=91.92cme1=52.863cme2=91.92cm1 1 ，2 2 ， 3 ，3梁長(zhǎng)L=24.6m2.2.1.2預(yù)應(yīng)力束撓度計(jì)算預(yù)應(yīng)力束N1錨下控制張拉力N=x=，則N1束所產(chǎn)生的撓度計(jì)算如下：預(yù)應(yīng)力束N2、N3錨下控制張拉力“=x=1564KN，則N2、N3所產(chǎn)生的撓度f(wàn)2、f3計(jì)算如下：綜上計(jì)算結(jié)果可得由預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的總撓度為：f+f+f=20.16mm1232.2.2梁體自重產(chǎn)生的撓度計(jì)算梁體自重產(chǎn)生的撓度可由下式計(jì)算7)(8)9)f_ 5ML27)(8)9)f_48x0.85El其中：M_—qL28q_A?y各參數(shù)取值為：A=0.7648m2（梁體計(jì)算截面積） Y_27KN/m3（C50砼重度）L=24.6m（計(jì)算梁長(zhǎng)） E、I值同上將以上參數(shù)分別代入公式（9）、（8）、（7）可得：綜合預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的總撓度與梁體自重產(chǎn)生的撓度可得應(yīng)設(shè)的預(yù)拱度為：25mT梁實(shí)際施工過(guò)程中，實(shí)測(cè)起拱數(shù)值在9mm與14mm之間，與計(jì)算值相差在2mm之內(nèi)，符合相關(guān)規(guī)范要求。3、施工中相關(guān)因素控制施工過(guò)程中影響預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁的因素很多。臺(tái)座預(yù)拱度設(shè)置對(duì)梁體拱度的影響在上文中已做敘述，接下來(lái)將對(duì)其他主要的因素加以敘述。波紋管安裝波紋管安裝不準(zhǔn)確，將致使預(yù)應(yīng)力束曲線線形與設(shè)計(jì)不符，以致管道摩阻力增加，預(yù)應(yīng)力施加位置與設(shè)計(jì)不符，將嚴(yán)重影響預(yù)制梁的拱度，從而影響到橋梁的質(zhì)量。故而，波紋管的位置必須按設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)布置。另外，在混凝土澆筑時(shí)，要控制好振動(dòng)棒振搗位置及深度，以免振動(dòng)棒使波紋管破壞或造成位置變動(dòng)。張拉壓漿張拉時(shí)要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制張拉力，張拉力過(guò)大，易使梁體產(chǎn)生微裂縫，影響梁體的質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致鋼絞線崩斷，造成安全事故。張拉力偏小，梁體拱度不足，影響梁體的承載能力，進(jìn)而影響橋梁質(zhì)量。壓漿要及時(shí)，以減少預(yù)應(yīng)力的損失，保證梁體有足夠的拱度，以滿足橋梁設(shè)計(jì)要求。4、結(jié)語(yǔ)本文只介紹了25mT梁撓度的計(jì)算方法，對(duì)于其他梁型，雖然計(jì)算的具體公式有所差別，但原理都是一致的，只要了解了預(yù)應(yīng)力束作用與梁體的模式，再靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)力學(xué)知識(shí)，就可以計(jì)