預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁預(yù)拱度計算及控制

1、預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁預(yù)拱度計算及控制中鐵十五局集團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，提供了依據(jù)結(jié)構(gòu)力學撓曲變形原理及預(yù)應(yīng)力混凝土彈性計算理論計算梁體撓度的方法。關(guān)鍵詞：預(yù)制 T 梁 預(yù)拱度設(shè)置撓度計算0、十里排樞紐主線橋簡介十里排樞紐主線橋分左右兩幅，左幅橋長483.2m,右幅橋長 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)、

2、右幅第2 聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力砼（后張）先簡支后連續(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1.1 設(shè)置原因預(yù)制T梁設(shè)計時，為使梁體具有足夠的強度、剛度來承受恒載和活載所產(chǎn)生的彎矩，往往布置預(yù)應(yīng)力筋，通過預(yù)應(yīng)力筋張拉對梁體產(chǎn)生的負彎矩來抵消恒載和活載產(chǎn)生的正彎矩。為了控制梁體張拉時產(chǎn)生的過大的向上反拱，則需通過對預(yù)制梁臺座（底模）設(shè)置一個向下的合適的拱度來抵消反拱，所設(shè)的拱度即為“預(yù)拱度”。1.2 設(shè)置注意事項預(yù)拱度設(shè)置的合理與否十分重要，如設(shè)

3、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)置過大，為保證橋面鋪裝設(shè)計標高，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備又造成了浪費；如預(yù)拱度設(shè)置過小，受橋面鋪裝設(shè)計標高控制，橋跨中段鋪裝層厚度將達不到設(shè)計厚度，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，不僅要考慮梁底，也要考慮梁底。2、梁體撓度計算根

4、據(jù)結(jié)構(gòu)力學撓曲變形原理及預(yù)應(yīng)力混凝土梁彈性計算理論，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。具體計算時可分三種情況：、中性軸在預(yù)應(yīng)力束中間時，計算撓度用下式:22/、f1 =_N «e1 'L /8EI +5N e2 L /48EI(1)、中性軸在預(yù)應(yīng)力束之上時，計算撓度用下式：2 2f2 =N ei L / 8EI +5N *e2 L / 48 EI(2)、預(yù)應(yīng)力束近似直線時，計算撓度用下式：f3 = N *e1 *L2 / 8(3)2.1 十里排樞紐主線橋 25mT梁相關(guān)參數(shù)(計算)十里排樞紐主線橋 25mT梁鋼束布

5、置圖及相應(yīng)的斷面圖如下所示：!邛 一一二一一二二二二” . ：-1- rr *4|卜;”，七點tl!Li62.1.1 中性軸位置計算中性軸的位置計算依據(jù)“中梁支點斷面”圖。計算公式:22_1 cH d (B - c)y 1 = 一 ,2 Bd hc(4) y 2 = H y1(5)y1為梁頂至中性軸的距離，y 2為梁底至中性軸的距離將梁體參數(shù) B=180cm,c=60cm,d=20cm,H=175cm,h=155cm代入公式(4)、(5)可得：y1 =73.08cmy 2 =101.92cm2.1.2 截面慣性矩計算1截面忸性矩計算米用公式：I= cy2+By1(Bc),(y1d)(6)3將梁

6、體參數(shù)及yy2代入公式(3)可得：截面慣性矩 I =3.8610 7cm 4 = 0.386 m42.1.3混凝土彈性模量參照路橋施工計算手冊，C50碎彈性卞量：E=3.5Ml0 4Mpa = 3,5 x 10 10 pa2.2撓度計算2.2.1 預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的撓度計算計算梁片共有預(yù)應(yīng)力束三束， 分別為N1、N2、N3。N1預(yù)應(yīng)力束選用高強低松弛 270K級©s15 ,2 _9 鋼絞線，抗拉強度標準值為 f pk =1860 Mpa , N2、N3預(yù)應(yīng)力束選用高強低松弛 270K級6s15 .2 8 鋼絞線，抗拉強度標準值為 f pk =1860 Mpa，張拉時均采用兩端張拉，控制張

7、拉應(yīng)力 1395Mpa,每束 錨下控制張拉力為 Nm195.5KN , N為鋼絞線股數(shù)。中性軸位于N1預(yù)應(yīng)力束中間，計算 N1預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的撓度時，采用公式（1）。N2、N3預(yù)應(yīng)力 束均位于中性軸之下，計算N2、N3預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的撓度時，采用公式（2）。2.2.1.1 計算參數(shù)的確定根據(jù)鋼束布置圖，結(jié)合中性軸位置可得：121212e1 = 49 . 887 cm e1 = 81 .92 cm，e2 = 3.057 cm e2 =91 .92 cm，e3 = 52 .863 cm，e3 = 91 . 92 cm梁長 L=24.6 m2.2.1.2 預(yù)應(yīng)力束撓度計算預(yù)應(yīng)力束N1錨下控制張拉力 N=

8、195.5 X9=1759.5KN,則N1束所產(chǎn)生的撓度計算如下： _2_2_f1 - -N «e1 *L /8EI 5N e2 «L / 48 EI 62621.7595100.4988724.65 1 .7595100.819224 .6=+10108 3.5 100.386483.5 100.386= 0.0018 m =1.8mm預(yù)應(yīng)力束N2、N3錨下控制張拉力 N=195.5M8=1564KN,則N2、N3所產(chǎn)生的撓度f2、f3計算如下：2_2_f2 =N *e1 *L / 8EI 5N *e2 * L / 48 EI1.56410 60.0350724 .6 2

9、5 1.56410 60.919224.6 2-F10108 3.5 100.386483.5 100.386= 0.00702 m =7.02 mm22f3 =N .e1 .L /8EI 5N .e2 .L / 48 EI 6261.564100.5286324.65 1.564100.919224.6-十101083.5 100.386483.5 100.386= 0.01134 m =11 .34 mm綜上計算結(jié)果可得由預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的總撓度為：3 + f2 + f3 =20.16 mm2.2.2梁體自重產(chǎn)生的撓度計算梁體自重產(chǎn)生的撓度可由下式計算:25MLf =480.85 EI其中:1

10、2M = -qL82各參數(shù)取值為：A=0.7648m （梁體計算截面積）(7)(8)(9)3¥ = 27 KN/m (C50 碎重度)L=24.6m （計算梁長） E 、I值同上將以上參數(shù)分別代入公式（9）、（8）、（7）可得：44q = A = 0.76482.7 10= 2.0210 N/m1 426M 二- 2.021024.6 = 1.52810 N «M8_ _.2_ _ 6_25ML5 1.528 1024 .6f = 0.00839 m =8.39 mm1048 0.85 EI 48 0.85 3.5 100.386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

11、可得應(yīng)設(shè)的預(yù)拱度為:f1 - f2 - f3 - f = 20.16 -8.39 =11.77 mm25mT梁實際施工過程中，實測起拱數(shù)值在9mmhf 14mm之間，與計算值相差在 2mm之內(nèi)，符合相關(guān)規(guī)范要求。3、施工中相關(guān)因素控制施工過程中影響預(yù)制預(yù)應(yīng)力 T梁的因素很多。臺座預(yù)拱度設(shè)置對梁體拱度的影響在上文中已做敘述，接下來將對其他主要的因素加以敘述。1.1 波紋管安裝波紋管安裝不準確，將致使預(yù)應(yīng)力束曲線線形與設(shè)計不符，以致管道摩阻力增加，預(yù)應(yīng)力施加位置與設(shè)計不符，將嚴重影響預(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)計要求精準布置。另外，在混凝土澆筑時，要控制好振動棒振搗位置及深度，以免振動棒使波紋管破壞或造成位置變動。1.2 張拉壓漿張拉時要嚴格按設(shè)計要求控制張拉力，張拉力過大，易使梁體產(chǎn)生微裂縫，影響梁體的質(zhì)量，嚴重時導(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，進而影響橋梁質(zhì)量。壓漿要及時，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)計要求。4、結(jié)語本文只介紹了25mT 梁撓度的計算方法，對于其他梁型，雖然計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，再靈活運用結(jié)構(gòu)力學