陳攀

（河北雄安京德高速公路有限公司，河北 保定 071700）

在我國鐵路建設(shè)過程中常用蒸汽養(yǎng)護(hù)的工廠化方式生產(chǎn)T梁，運輸方式多采用專用火車運輸，但近年來固定化的工廠幾乎消失，取而代之的是在工地建設(shè)臨時專用工廠[1]。近十年來，在我國公路建設(shè)方面，最先開始應(yīng)用蒸汽養(yǎng)護(hù)T梁的是在寒冷地區(qū)修建的高速公路，目的是延長寒冷地區(qū)土建工作時間，此外預(yù)應(yīng)力孔道注漿也采用了蒸汽養(yǎng)護(hù)[2]，但并沒有提出工廠化概念[3～7]。在非鐵路部門提出混凝土構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)工廠化生產(chǎn)較早的是城市過江隧道的二次襯塊[8]。近年來，我國高速公路向山區(qū)發(fā)展，建造T梁的場地受限，開始提出蒸汽養(yǎng)護(hù)的工廠化T梁生產(chǎn)概念[8～9]，隨著我國對占用耕地的嚴(yán)格控制，目前大多數(shù)高速公路采用簡支T梁通過耕地平原地區(qū)，以達(dá)到少占耕地的目的，但卻導(dǎo)致了T梁數(shù)量的巨增。同時在有限的工期內(nèi)采用非工廠化制梁，也導(dǎo)致了臨時用地增加，且不能完成保證質(zhì)量。蒸汽養(yǎng)生的T梁工廠化制造因此應(yīng)運而生，并逐步得到了業(yè)主和工程師認(rèn)可[8-13]。

蒸汽養(yǎng)生的T梁工廠化制造的第一道工序是混凝澆注完成后，通過臺座將T梁移動到蒸汽養(yǎng)生室，避免T梁在移動過程中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性受力裂縫是工廠化制造關(guān)鍵技術(shù)之一。從澆注混凝土到將T梁移動至蒸汽養(yǎng)生室一般的時間為14h，相關(guān)文獻(xiàn)表明14h之內(nèi)自然養(yǎng)護(hù)的混凝土抗拉強(qiáng)度很低[14～15]，難以滿足移梁要求，所以蒸汽養(yǎng)生的T梁工廠化制造采用帶模加熱方式，提高14h混凝土的抗拉強(qiáng)度。本文通過分析移動T梁過程中可能產(chǎn)生的拉應(yīng)力，獲得進(jìn)入蒸汽養(yǎng)生室之前避免混凝土開裂應(yīng)該達(dá)到的抗拉強(qiáng)度，提出了蒸汽養(yǎng)生的T梁工廠化制造帶模加熱14h應(yīng)該達(dá)到的抗壓強(qiáng)度。

一、T梁移動過程產(chǎn)生的荷載效應(yīng)

如圖1所示T梁靜置及帶模蒸汽養(yǎng)護(hù)14h，控制液壓系統(tǒng)自動拆模，縱向移入蒸汽養(yǎng)生室進(jìn)行蒸養(yǎng)，運行速度是V，加速、減時間為，T梁自重為W，臺座長度為L，T梁底部寬度為W，T梁高度為H。T梁移動過程中T梁底面與臺座頂面的慣性力分為二部分：彎矩對臺座頂板拉壓應(yīng)力，在臺座形成剪切。彎矩對臺座頂板拉壓應(yīng)力：

式中b為T梁底部寬度，自重效應(yīng)為：

圖1 T梁移動示意圖

二、T梁翼緣的荷載效應(yīng)

圖1所示設(shè)翼緣外端高度為h2，等高度長度為l2，根部高度為h1，變高度長度為l1，翼緣根部的最大h2拉應(yīng)力：

三、臺座縱、橫向的不平整度的荷載效應(yīng)

四、計算示例

圖2 橫向偏心示意圖

圖3 T梁斷面示意圖

工程背景：北京新機(jī)場至德州高速公路全長約87.256km，全線采用雙向6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度120km/h，其中ZT9標(biāo)段，起點樁號為k78+510.515，終點樁號k85+380，全長6.869公里，需要預(yù)制梁共3052片，其中30mT梁2884片，25m和40mT梁各84片。為了節(jié)約臨時用地保護(hù)環(huán)境，確保施工工期，需預(yù)制梁的3052片T梁全部采用工廠化蒸汽養(yǎng)生生產(chǎn)，其中30m、40m邊邊梁斷面如圖3所示。

如圖3所示尺寸，相關(guān)幾何參數(shù)如表1和表2所示。相關(guān)允許誤差根據(jù)施工單位施工組織設(shè)計要求的指標(biāo)如表2、表3所示。根據(jù)式（1）至式（8）、表1、2、3相關(guān)參數(shù)計算的應(yīng)力如表1、表3所示。

表1 邊梁翼緣根部最大拉應(yīng)力

表2 邊梁翼緣縱、橫向偏差計算參數(shù)表（單位：m)

表3 相關(guān)不同情況應(yīng)力計算表

考慮泊松效應(yīng)、最不得組合由表3計算30米T梁底面的拉應(yīng)力為：

式（9）、式（10）表明T梁底面的拉應(yīng)力與翼緣根部上緣拉應(yīng)力相比，有一個數(shù)量級的差別，翼緣根部上緣拉應(yīng)力為蒸汽養(yǎng)生的T梁工廠化制造帶模加熱14h抗裂性控制指標(biāo)，根據(jù)文獻(xiàn)[16]的研究：自然養(yǎng)護(hù)混凝土24小時達(dá)到抗壓強(qiáng)度為5MPa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到0.5MPa。考慮動力沖擊等，蒸汽養(yǎng)生的T梁工廠化制造帶模加熱14h后抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到5MPa，可以滿足移梁過程中抗裂要求，移梁不會發(fā)生結(jié)構(gòu)性裂縫。

五、結(jié)語

T梁工廠化生產(chǎn)拆模進(jìn)入蒸汽養(yǎng)生的最大拉應(yīng)力發(fā)生邊梁翼緣根部，其混凝土的抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到5MPa以上，T梁移動過程中不會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。

蒸汽養(yǎng)生的T梁工廠化制造帶模加熱14h的過程中，側(cè)模加熱，本身混凝土水化熱的產(chǎn)生，導(dǎo)致臺座升溫，其臺座的溫差與正常自然養(yǎng)護(hù)的模板溫差具有相同規(guī)律，所以不考慮臺座與混凝土的溫差導(dǎo)致的混凝土收縮應(yīng)力。移動鋼臺車、混凝土梁送入蒸汽養(yǎng)生室后，會共同升溫，移動鋼臺車的熱傳導(dǎo)系數(shù)大于混凝土，所地臺座升溫速度快于混凝土，其溫差使混凝土受壓，所以不需要考慮進(jìn)入蒸汽養(yǎng)生室升溫期間的溫度差對混凝土的抗裂性影響，北京新機(jī)場至德州高速公路ZT9標(biāo)段預(yù)制的3052片梁沒有發(fā)生結(jié)構(gòu)性裂縫也證明了上述結(jié)論。

本文中的相關(guān)臺座、軌道允許安裝誤差、相關(guān)抗裂性計算分析可為編制T梁工廠化制造標(biāo)準(zhǔn)或指南提供依據(jù)。

受測量裝置的影響早期混凝土24h的抗拉強(qiáng)度測試幾乎沒有文獻(xiàn)報導(dǎo)，工廠化T梁制造需要進(jìn)一步研究不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土24h內(nèi)的抗拉強(qiáng)度增長特性。