混凝土T梁有效預(yù)應(yīng)力與預(yù)拱度之間的聯(lián)系與影響（精編版）

1、混凝土 T 梁有效預(yù)應(yīng)力與預(yù)拱度之間的聯(lián)系與影響蘇 玲，王永平(北京市建設(shè)工程質(zhì)量第三檢測所重慶分 公司重慶市400074)摘 要： 混凝土 T 梁預(yù)拱度的設(shè)置能夠有效綜合后期自重及短期荷載引起的正彎矩，T 梁的拱度主要在 T 梁預(yù)制期間完成， 拱度的大小能夠間接反應(yīng)T 梁有效預(yù)應(yīng)力的大小。 針對云南某高速， 采用 Midas/Civil軟件對施工期間 T 梁預(yù)拱度進(jìn)行模擬分析，并與現(xiàn)場實(shí)測預(yù)拱度進(jìn)行比對，分析有效預(yù)應(yīng)力及其他因素對預(yù)拱度的影響，從而在 T 梁施工過程中， 通過預(yù)拱度的大小判斷有效預(yù)應(yīng)力的大小，為施工提供指導(dǎo)。關(guān)鍵詞： 混凝圭 T 梁；有效預(yù)應(yīng)力； 預(yù)拱度簡支梁橋在我國已經(jīng)具有

2、很成熟的技術(shù)和理論，在運(yùn)營中的很多橋都會因?yàn)轭A(yù)拱度不夠?qū)е聵蛄涸诤笃诔霈F(xiàn) 開裂等現(xiàn)象，更為嚴(yán)重的也出現(xiàn)過橋梁垮塌等。目前新建項(xiàng)目簡支梁或者連續(xù)梁橋一般都采用預(yù)制T 梁。在施工過程中多采用后張法預(yù)制混凝土T 梁， 影響預(yù)拱度最大的因素就是預(yù)應(yīng)力的施加了，所以本文針對云南某高速公路預(yù)制T 梁， 通過 Midas/Civil軟件模擬施工過程中預(yù)拱度與有效預(yù)應(yīng)力之間的關(guān)系， 并且分析其他因素對T 梁預(yù)拱度的影響。1預(yù)拱度橋梁在后期運(yùn)營時受到車輛及自重等荷載影響，會向下產(chǎn)生彎曲也就是正彎矩。預(yù)拱度的設(shè)置是通過張拉預(yù)埋鋼絞線使梁體向上彎曲產(chǎn)生負(fù)彎矩，以綜合后期所產(chǎn)生的正彎矩。這樣一來混凝土梁底部就不會處于

3、受拉狀態(tài)，混凝土梁會處于一個安全的狀態(tài)。2影響預(yù)拱度的因素(1) 預(yù)應(yīng)力影響 鋼絞線的張拉力即預(yù)應(yīng)力是預(yù)拱度的主要影響因素，預(yù)應(yīng)力施加小于設(shè)計(jì)值預(yù)拱度不夠，在后期荷載作用下梁體底部會出現(xiàn)受拉情況，從而使梁底部出現(xiàn)裂縫降低有效面積； 預(yù)應(yīng)力施加大于設(shè)計(jì)值，會使頂板承受過大的拉力，混凝土 可能會出現(xiàn)裂縫，此外會造成橋面線形不平順給行車帶來顛 簸。(2) 收縮徐變影響除了預(yù)應(yīng)力對預(yù)拱度有較大的影響， 混凝土收縮徐變也會對預(yù)拱度有一定的影響。在荷載作用下 隨著時間的變化梁體會發(fā)生收縮徐變，使得梁體的預(yù)拱度減 小導(dǎo)致梁體底部受拉開裂?；炷潦湛s徐變是無法克服的因 素，在混凝土梁設(shè)計(jì)的時候就已經(jīng)予以考慮。

4、為了有效控制 收縮徐變對預(yù)拱度的影響，施工時需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn) 行選材澆筑。(3) 其他影響因素因?yàn)轭A(yù)拱度主要是靠鋼絞線的張拉力實(shí)現(xiàn)，如果預(yù)應(yīng)力由于某種原因造成損失，那么這 種因素也會間接影響梁體預(yù)拱度。主要有溫度、濕度、管道 摩阻力、錨具變形回縮、錨圈口摩阻損失、原材料、水灰比 等諸多因素，其主要是通過影響混凝土預(yù)應(yīng)力造成預(yù)應(yīng)力損 失進(jìn)而會使預(yù)拱度減小。所以在施工過程中一定要嚴(yán)格控制每一個環(huán)節(jié)，這樣才可以保證梁體有足夠的預(yù)拱度。3模型建立依托于云南某條高速， 使用 Midas/Civil軟件對 30mT梁在張拉過程中進(jìn)行模擬分析并與現(xiàn)場測試進(jìn)行對比。主梁采用 C50混凝土，鋼絞線采用fp

5、k=1860MPa，鋼絞線張拉力控制值 1395MPa，管道摩擦系數(shù)為0.155 ，孔道偏位系數(shù)為 0.0115 ，斷面布置3 束鋼絞線，頂部N1為 9 根鋼絞線， 底部兩根 N2 、N3 平行布置每束8 根鋼絞線，張拉順序：N1( 一次張拉到控制力的100%) N2( 一次張拉至控制張拉力的50%) N3( 一次張拉至控制力的100%) N2( 二次張拉到控制力的 100%) 。工況 1：張拉 N1至 100% ；工況 2 ：張拉N2 至 50% ；工況 3：張拉 N3 至 100% ；工況 4：張拉 N2 至 100% 。圖 1 為簡化模型圖，圖2 為位移等值線圖。圖 1 30mT梁簡化模

6、型圖圖 2 30mT梁位移等值線圖3.1預(yù)應(yīng)力對預(yù)拱度的影響針對不同工況分析各工況對預(yù)拱度的影響，具體見圖3 。 圖 3不同工況對預(yù)拱度影響圖從圖 3 中可以看出，隨著不同工況的發(fā)生，T 梁預(yù)拱度開始發(fā)生變化并且隨著預(yù)應(yīng)力的增加預(yù)拱度也在增加。其中工況一最大預(yù)拱度為 10.27mm，工況二最大預(yù)拱度為14.89mm；工況三 最大預(yù)拱度為23.98mm；工況四最大預(yù)拱度為29.68mm。其中工況一預(yù)應(yīng)力荷載為1758kN ，工況 2 預(yù)應(yīng)力荷載為781 kN，累計(jì)荷載為2539kN，工況三預(yù)應(yīng)力荷載為1562kN， 累計(jì)荷載為4101kN ，工況四預(yù)應(yīng)力荷載為781 kN， 累 計(jì) 荷載為 48

7、82kN 。具體見表1 。 表 1不同工況下預(yù)應(yīng)力荷載 及豎向位移表工況一二三四荷載/kN17587811562781累計(jì)荷載/kN1758253941014882位移 /mm10.274.629.095.7累計(jì)位移 /mm10.2714.8923.9829.68根據(jù)圖 4 回歸分析可知， 梁體的預(yù)拱度與預(yù)應(yīng)力有很好的相關(guān)性。由分析可知預(yù)應(yīng)力是影響預(yù)拱度的主要因素。圖 4預(yù)應(yīng)力荷載與預(yù)拱度回歸分析由表 1 及圖 4 可以知道，隨著預(yù)應(yīng)力的不斷增加梁體的預(yù)拱度值也會不斷增加。所以在施工過程中可以在每個張拉階段去量測梁底跨中預(yù)拱度的起拱值，與張拉力進(jìn)行相互比對， 從而可以更加精確地控制張拉力與起拱

8、度。3.2收縮徐變對預(yù)拱度的影響混凝土收縮徐變會對梁體產(chǎn)生體積上的變化，從而會影響到梁體的預(yù)拱度。圖5 中分析了在施工階段不同工況下混凝土收縮徐變對梁體的預(yù)拱度的影響。 從圖 5 中可以看出，在不施加預(yù)應(yīng)力時自重荷載作用下會使梁體產(chǎn)生向下的豎向位移，最大位移值為8.129mm，在工況一的情況下收縮徐變產(chǎn)生的豎向最大位移為8.088mm，在工況二的情況下收縮徐變產(chǎn)生的豎向最大位移為8.027mm，在工況三的情況下收縮徐變產(chǎn)生的豎向最大位移為7.928mm， 在工況四的情況下收縮徐變產(chǎn)生的豎向最大位移為7.805mm。并且由圖可見隨著預(yù)應(yīng)力荷載的增大，有效的減 少了收縮徐變對梁體豎向產(chǎn)生的位移。3

9、.3現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)通過對現(xiàn)場30片 30m混凝土預(yù)制T 梁進(jìn)行有效預(yù)應(yīng)力及其對應(yīng)的起拱度進(jìn)行測試，現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)每片T 梁有效預(yù)應(yīng)力普遍偏低 250 375kN ，因?yàn)槭┕挝辉谑┕み^程中沒有考2 現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，利用現(xiàn)場實(shí)慮錨圈口摩阻損失。具體見表測起拱度按照圖4 中回歸公式進(jìn)行回歸分析得出相應(yīng)有效預(yù)應(yīng)力，將實(shí)測有效預(yù)應(yīng)力與回歸分析得出有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行對 比分析， 利用 SPSS軟件對二者之間差值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析具體見表 3 及圖 6。 圖 5不同工況下收縮徐變對預(yù)拱度影響圖表 2現(xiàn)場預(yù)拱度及有效預(yù)應(yīng)力測試值與回歸分析值對比表編號 123456789101112131415現(xiàn)場有效預(yù)應(yīng)力測試/kN462

10、9452445114568455845514563456445984563453 64539456345314563現(xiàn)場跨中位移/mm27.227.226.627.526.926.726.827.526.727.126.727.427.426.926.8回歸分析有效預(yù)應(yīng)力/kN456445604472461945114484449446154480454744824605460045124508測試值與計(jì)算值差值/kN-6536-3951-47-67-6950-118-16-546637-19-55測試值與計(jì)算值偏差/%-1.40.8-0.91.1-1.0-1.5-1.51.1-2.6-0.3

11、-1.21.40.8-0.4-1.2編號 161718192021222324252627282930現(xiàn)場有效預(yù)應(yīng)力測試kN45374613452346274624460045514565460545954623 4534453345474597現(xiàn)場跨中位移/mm26.827.526.727.427.527.526.926.727.526.727.527.426.926.927.0回歸分析有效預(yù)應(yīng)力/kN449746134483459946174619452444804611448946244594452545134541測試值與計(jì)算值差值/kN-400-40-28-719-28-866-10

12、6160-8-34-56測試值與計(jì)算值偏差/%-0.90.0-0.9-0.6-0.20.4-0.6-1.90.1-2.40.01.3-0.2-0.8-1.2表 3描述統(tǒng)計(jì)量N 極小值極大值均值標(biāo)準(zhǔn)差誤差百分比30-0.026430.01429-0.00490280.01063426有效的 N(列表狀態(tài) )30圖 6不同工況下收縮徐變對預(yù)拱度影響圖將實(shí)測值與回歸分析值進(jìn)行做差比較，回歸分析值與實(shí)際測試值之間差距在±2%以內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)差為 0.0106 。由此可見回歸分析數(shù)值與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)值之間有一定的相關(guān)性，且數(shù)據(jù)合理性均在 有效范圍。4結(jié)論通過分析可知，預(yù)應(yīng)力是影響預(yù)拱度的主要因素，而且兩

13、者之間有較好的相關(guān)性。在張拉過程中我 們可以通過T 梁起拱度使用回歸分析對有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行比對從而更加有利于現(xiàn)場施工控制。此外預(yù)拱度影響因素較多，本文主要對鋼絞線張拉值及混凝土收縮徐變對預(yù)拱度的影 響進(jìn)行了分析。施工現(xiàn)場影響因素較多，希望廣大工作者能夠根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況靈活把控，掌握主要關(guān)鍵性因素不斷完善及改進(jìn)預(yù)應(yīng)力張拉準(zhǔn)確度。參考文獻(xiàn)1耿波.預(yù)應(yīng)力混凝土梁的起拱度控制方法及試驗(yàn)研究D.武漢:武漢理工大學(xué),2004. 3. 2謝峻 ,王國亮 ,鄭曉華 .大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土 箱梁橋長期下?lián)蠁栴}的研究現(xiàn)狀J.公路交通科技,2007(1):47-50. 3王雪玲 .大跨度 PC 橋梁梁體結(jié)構(gòu)下?lián)铣梢蚍治?/p>

14、 D.西安:長安大學(xué) ,2008. 4樓莊鴻 .現(xiàn)有大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的缺陷:2003年全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文集C.北京 :人民交通出版社. 5陳萬春 ,馬建秦 .大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋加固施工監(jiān)測與控制日J(rèn).公路,2004(10):152-157. 6楊永清 ,郭凡,劉國軍 .大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁式橋長期下?lián)涎芯恐械膯栴}田鐵道建筑J.2010(9) ：1-4. 7王法武 ,石雪飛 .大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋長期撓度控制研究J.中外公路 ,2006(3). 8朱利明 ,劉華. 三腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁底板縱向裂縫病害原因分析及對策 J.橋梁建設(shè) ,2005( 增刊 ):114-116. 9張志

15、耕 ,王榮輝.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋裂縫病害分析J.自然災(zāi)害學(xué)報(bào) ,2006(4). 10崔宏濤 ,賀虹.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁 橋縱向裂縫仿真分析J.中外公路 ,2006(8). 11方剛 .影響預(yù)應(yīng)力損失的因素及減少預(yù)應(yīng)力損失的方法J.建筑技術(shù)開發(fā),2004(4). 12劉瑞勛 .體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)在連續(xù)剛構(gòu)橋 加固中的應(yīng)用研究D.西安:長安大學(xué) ,2005. Relation and Influence of Effective Prestress and Pre-camber ofConcrete T-beam SU Ling, WANG Yong-ping (Beijing Const

16、ruction Engineering Quality Third Test Institute Chongqing Branch,Chongqing 400074， China) Abstract The setup of pre-camber of concrete T-beam caneffectively synthesize the positive bending moment causedby dead load at later period and short-term load. The camber of T-beam is mainly finished during

17、the prefabrication period of T-beam, and the size of camber can indirectly reflect the size of effective prestress ofT-beam. Aiming at an expressway in Yunnan, the simulation analysis on the pre-camber of T-beam during the construction is made by adopting Midas/Civil software, the comparison is made with field measurementpre-camber, and the influence of effective prestress andother factors on pre-camber is analyzed, so as to provide guidance