梁海濤,沈 宏
(黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)
隨著橋梁技術的發(fā)展,橋梁的跨徑也逐漸增大。T梁50 m跨采用PPC先簡支后連續(xù)鋼構方案應用較多。
某大橋主跨為連續(xù)鋼構,主跨兩邊各有兩聯(lián)5×50 m的T型梁橋,該橋50 m T梁構造尺寸為:端頭厚58 cm,梁高252 cm,腹板厚20 cm,翼板寬160 cm,翼板根部厚16 cm,端部厚12 cm,T梁預制階段亦設置了3道橫梁。
該橋采用預制吊裝法,即先在橋面預制臺座上預制成品梁,再由軌道平車移至吊裝區(qū),用雙導梁穿巷式架橋機吊裝就位。橋位處均屬臺風區(qū),梁體架設受臺風影響,故T梁架設安全為施工重點。
在兩橋?qū)嶋H施工中,在張拉及吊裝階段,梁體出現(xiàn)旁彎現(xiàn)象,該大橋梁體旁彎值相對較小,最大值約4 cm。50 m T梁吊裝一般采用鋼吊帶兜底穿銷起吊,由于鋼吊帶剛度相對T梁較小,屬柔性吊具,T梁旁彎造成T梁重心側向一邊,而造成T梁側傾,而側傾后T梁因橫向慣性矩較小又架劇了旁彎。在50 mT梁吊裝過程中,曾出現(xiàn)因旁彎造成梁體側傾彎拆事故。
(1)50 m T梁在吊裝狀態(tài)下受自重及預加應力作用,經(jīng)計算,T梁彎矩4 625(M/kN·m)。
(2)50 m T梁側向屈曲現(xiàn)象。
50 m T梁在有旁彎(ц)及梁體傾斜(Φ)的梁體平衡的受力情況與細長梁在空間上發(fā)生側向屈曲的情況極為相似。即梁在側向剛度相對于平面內(nèi)豎向剛度比較小,同時又無側向支承的情況下,當荷載達么一定提臨界值,就可能出現(xiàn)空間彎扭變形,此時原來僅在一個平面內(nèi)彎曲的梁向側向彎曲并扭轉(zhuǎn)。
經(jīng)計算,50 mT梁繞X、Y軸慣性矩如表1。
表1 兩橋50 mT梁繞X、Y軸慣性短
由表1可知,50 m T梁的側向剛度相對比較小,在預制安裝施工階段又側向支承,故象這種典型的細長梁極易發(fā)生側向屈(側傾)。
臨界彎矩公式為
式中:L為梁的計算長度;EIY為梁的橫向剛度;GKT為梁的扭轉(zhuǎn)剛度;EIW為翹曲剛度;Ym其值為βX/L·(EIY/GKT)1/2;KT為圣維南常數(shù);βX為單軸對稱截面參數(shù)。
表2 兩橋50 m T梁側向屈曲的臨界彎短
由表2數(shù)據(jù)可以看出,當T梁在理想受力狀態(tài)下(u=0、θ=0),T梁的自重及預加應力作用所產(chǎn)生的彎矩不足以使T梁發(fā)生側向屈曲。但在施工中諸多因素的影響下,當u≠0、θ≠0時,梁體即出現(xiàn)了側向屈曲。如梁橫向剛度不足以抵抗側向屈曲,某一邊的翼緣端部必然產(chǎn)生最大的拉應力δmax,當 δmax>[δ]時,T 梁翼緣出現(xiàn)裂縫。當裂縫大于容許值時,T梁的豎向剛度Eix,側向剛度Eiy也隨之減少,所以造成了T梁的破壞。
50 m T梁吊裝一般采用鋼吊帶兜底穿銷起吊那么,要求T梁吊點處底面應與腹板軸線垂直,這樣起吊時才能保證θ角趨于零。另外,T梁模板應保持一條直線,避免T梁在預制過程中出現(xiàn)旁彎。
同時,對于應力束的布設,應反復調(diào)整,如預應力束布設沒有與腹板軸線對稱,則預應力束張拉后,也會生產(chǎn)旁彎。張拉時混疑惑的非彈性變形也是產(chǎn)生旁彎的重要因素,針對這種情況,我們從T梁的鋼筋安裝、混凝土施工以及張拉等幾個方面嚴格控制施工程序和施工效果,盡量減小因施工原因而造成的T梁旁彎。
根據(jù)臨界彎短公式,可分析得出,影響T梁抵抗彎矩是與(EIyGKt)1/2成正比,增大Iy及Kt能改善T梁的抵抗彎矩,所以對翼板加寬加厚,橫向慣性矩及圣維南扭轉(zhuǎn)常數(shù)將增加。
對大橋中引橋T梁翼板加固后,T梁橫向慣性矩增加了1.5倍,圣維南扭轉(zhuǎn)常數(shù)增加了0.22倍,通過上述加固改進措施后,T梁的安全穩(wěn)定性有了很大的提高,特別是對T梁的翼緣加寬加厚后,旁彎值得到了有效的改善,最大值約4 cm,后期吊裝過程中,較安全順利。
50 m T梁的整個施工過程中,除其它常規(guī)工藝外,T梁吊裝是50 m T梁施工重點,而吊裝中T梁施工階段安全最為關鍵,通過兩座橋施工的體驗。認識到,保證50 m T梁施工階段安全主要控制以下幾方面因素:
(1)施工中把握好模板工藝、鋼筋工藝、預應力施工工藝中關鍵點;
(2)因T梁在預制過程中許多因素影響,成品梁不可能和設計的理想狀態(tài)一樣,預制出的兩題會有一定的旁彎,建議設計單位對50 m T梁施工階段安全性予以充分考慮,增大T梁橫向鋼度;
(3)對設計中考慮施工階段安全儲備不足,應對50 m T梁翼板加固,以增大T梁橫向鋼度。