李湘華　張新華　汪　偉　張亞昆　何振華湖北省路橋集團(tuán)有限公司（430056）

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丹江口漢江大橋T梁張拉順序?qū)α后w變形的影響分析

李湘華張新華汪偉張亞昆何振華
湖北省路橋集團(tuán)有限公司（430056）

摘要：40 mT梁鋼絞線的張拉順序?qū)梁預(yù)應(yīng)力及T梁的側(cè)向變形有著重要的影響。通過對(duì)T梁不同的張拉順序進(jìn)行對(duì)比分析，調(diào)整張拉順序后T梁應(yīng)力基本不受影響，產(chǎn)生的側(cè)向變形遠(yuǎn)小于按設(shè)計(jì)張拉順序產(chǎn)生的變形，因此按調(diào)整后的張拉順序施工更有利于保證T梁的變形、安裝和橋梁線性控制。

關(guān)鍵詞：T梁；張拉順序；梁體變形

丹江口漢江公路大橋引橋位于丹江口市新港開發(fā)區(qū)陳家港碼頭，大橋總長(zhǎng)度780 m，橋跨組合為（3×40+4×40）m連續(xù)T梁+（145+260+85）m高低塔雙索面混凝土斜拉橋，大橋起點(diǎn)里程樁號(hào)K1+ 122，終點(diǎn)里程樁號(hào)K1+902，主橋長(zhǎng)490 m，為特大橋。大橋采用雙向四車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度為主橋27.50 m，引橋24.50 m。設(shè)計(jì)車速80 km/h，兼顧城市道路功能，兩側(cè)設(shè)人行道。橋型布置如圖1。全橋采用公路-Ⅰ級(jí)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，最大縱坡為2.5％，橋面橫坡為雙向2％。

圖1　丹江口漢江公路大橋橋型圖

引橋上部構(gòu)造采用（3×40+4×40）m連續(xù)預(yù)應(yīng)力T梁結(jié)構(gòu)，橋面寬24.5 m。引橋段1～6#墩帽梁橫橋向長(zhǎng)23.5 m，高度為1.6 m，順橋向?qū)?.0 m（連續(xù)墩）、2.4 m（3號(hào)交界墩）。0號(hào)橋臺(tái)樁徑1.5 m，橋臺(tái)樁長(zhǎng)20 m。1#～6#為柱式墩，樁徑1.8 m，樁長(zhǎng)25 m、30 m兩種規(guī)格。1#～6#墩柱高度1.64～10.48 m，系梁高1.5 m、寬1.5 m。帽梁橫橋向全長(zhǎng)24.5 m，高1.5 m。

1　T梁介紹

T梁指橫截面形式為T型的梁。兩側(cè)挑出部分稱為翼緣，中間部分稱為梁肋。T梁相當(dāng)于將矩形梁中對(duì)抗彎強(qiáng)度不起作用的受拉區(qū)混凝土挖去后形成的。與原有矩形抗彎強(qiáng)度完全相同外，T梁既可以節(jié)約混凝土，又可以減輕構(gòu)件的自重，提高了跨越能力。T梁結(jié)構(gòu)是我國中、小跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)，常見的T梁長(zhǎng)度為30 m和40 m［1］。

2　T梁制作過程

T梁是采用后張法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土梁。施工具體方法是：先穿鋼絞線，采用卷揚(yáng)機(jī)拖拉的方法進(jìn)行穿孔。鋼絞線穿入孔道后，兩端伸出一定的長(zhǎng)度作為工作段，伸出長(zhǎng)度為80 cm。再進(jìn)行鋼絞線的張拉，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度后（一般為混凝土強(qiáng)度的85％），才可以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉。張拉過程一般為：0→20％σ（持荷2 min）→50％σ。（持荷2 min）→100％σ（持荷2 min）→103％σ（持荷5 min）→錨固。在張拉過程中還應(yīng)當(dāng)測(cè)量鋼絞線的伸長(zhǎng)量，鋼絞線張拉一般采用伸長(zhǎng)量和張拉應(yīng)力雙指標(biāo)控制，且采用對(duì)稱張拉的順序進(jìn)行張拉［2］。張拉完畢后，為防止鋼絞線腐蝕和預(yù)應(yīng)力損失，須在48小時(shí)內(nèi)進(jìn)行壓漿。壓漿采用真空輔助壓漿，壓漿順序?yàn)橄认潞笊希还艿缐簼{連續(xù)進(jìn)行，一次完成。記錄好壓漿時(shí)間、環(huán)境溫度、漿的溫度、漿的流動(dòng)度、真空度等。壓漿結(jié)束后須在24 h內(nèi)完成封端［3］。

3　T梁張拉過程分析

T梁預(yù)應(yīng)力施工是T梁施工的重要環(huán)節(jié)，也是T梁承載能力的關(guān)鍵。T梁每一束鋼絞線張拉順序一般為：采用0→20％σ（持荷2 min）→50％σ（持荷2 min）→100％σ（持荷2 min）→103％σ（持荷5 min）→錨固。

3.140 mT梁情況介紹

圖2　40mT梁張拉位置示意圖

漢江公路大橋引橋上部構(gòu)造為（3×40+4×40）m，7孔40 m預(yù)應(yīng)力T梁組成，共計(jì)70片T梁。T梁長(zhǎng)40 m，頂寬175 cm，底寬60 cm，梁肋20 cm。整片T梁（以中梁為例）設(shè)計(jì)布置了5束鋼絞線，這5束鋼絞線分別為N1a、N1b、N2、N3、N4，采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，鋼絞線抗拉強(qiáng)度fpk=1 860 MPa，波紋管采用金屬波紋管，具體斷面型式如圖2。

3.240 mT梁張拉模擬分析

設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑腡梁張拉順序?yàn)椋?0％N2→50％N3→100％N1a→100％N1b→100％N2→100％ N3→100％N4。采用MIDAS CIVIL 2012有限元程序模擬的40 mT梁張拉順序的全過程。計(jì)算結(jié)果如表1所示，模型計(jì)算如圖3所示。

圖3　按設(shè)計(jì)張拉的結(jié)構(gòu)模型圖

表1　采用設(shè)計(jì)的張拉順序的T梁各工況下的變位和受力狀態(tài)表

按照設(shè)計(jì)提供的張拉順序進(jìn)行了2片中跨中梁的張拉，發(fā)現(xiàn)T梁張拉后起拱高度為30 mm，起拱效果良好，但側(cè)向偏位達(dá)到15 mm，且張拉完成后不可恢復(fù)，這種側(cè)向變形影響T梁質(zhì)量及其安裝。

圖4　調(diào)整張拉順序后的結(jié)構(gòu)模型圖

表2　調(diào)整張拉順序后的T梁各工況下的變位和受力狀態(tài)表

針對(duì)上述問題，合理調(diào)整張拉順序，調(diào)整后的張拉順序?yàn)椋?00％N2→100％N3→50％N1a→100％ N1b→100％N1a→100％N4。該順序可有效減小側(cè)向偏位。通過結(jié)構(gòu)計(jì)算得到調(diào)整張拉順序后各個(gè)部位的最大應(yīng)力，與設(shè)計(jì)給出的張拉順序相比較為接近，最終的壓應(yīng)力比設(shè)計(jì)張拉順序的壓應(yīng)力略小，且側(cè)向位移可大幅度降低。

采用有限元模擬計(jì)算后的張拉順序?qū)?0 mT梁進(jìn)行張拉，選取一片中梁采用調(diào)整后的張拉順序進(jìn)行張拉，其情況如表3所示。

表3　調(diào)整張拉順序后的記錄表

由表3可知采用調(diào)整后的張拉順序進(jìn)行張拉，40 m T梁側(cè)向變形明顯減少，即側(cè)向變形由15 mm變?yōu)? mm。調(diào)整后張拉順序起拱高度為34 mm，設(shè)計(jì)要求張拉順序起拱高度為33 mm，兩種張拉順序的起拱高度基本一致。

在實(shí)際施工中，采用調(diào)整后的張拉順序共實(shí)施了40片T梁，其中起拱高度均超過30 mm，側(cè)向位移均小于4 mm。采用設(shè)計(jì)張拉順序共實(shí)施了9片T梁，其中起拱高度均超過30 mm，側(cè)向位移均大于等于15 mm。

4　結(jié)論

40 mT梁鋼絞線采用設(shè)計(jì)提供的張拉順序可以滿足40 mT預(yù)應(yīng)力的施工要求，但是采用此種張拉順序進(jìn)行40 mT梁預(yù)應(yīng)力的張拉會(huì)引起梁體的側(cè)向產(chǎn)生15 mm的變形，變形過大影響結(jié)構(gòu)的使用。

40 mT梁鋼絞線采用調(diào)整后的張拉順序，可以滿足40 mT梁預(yù)應(yīng)力的施工要求，同時(shí)40 mT梁產(chǎn)生的側(cè)向變形非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。

40 mT梁鋼絞線采用設(shè)計(jì)提供的張拉順序跨中預(yù)應(yīng)力可以達(dá)到18.01 MPa，可以保證40 mT預(yù)應(yīng)力的施工要求。采用調(diào)整后的張拉順序預(yù)應(yīng)力可以達(dá)到17.66 MPa，兩者相比基本是一致的。

通過對(duì)兩種張拉順序進(jìn)行比較可知，兩種張拉順序均可以滿足預(yù)應(yīng)力施工的要求，且不會(huì)對(duì)梁體造成破壞。但是采用調(diào)整后的方案更有利于保證T梁的變形、安裝和橋梁線性控制。

參考文獻(xiàn)：

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