摘要:针对保阜高速LJ-09标段范家沟大桥40米预制T梁张拉施工后主梁产生侧弯变形进行原因分析,提出了相应的处理方案,有效地保证了现场预制梁的质量。
　　关键词:预制T梁 张拉侧弯 原因分析 处理方案
　　
　　1 工程概况
　　保阜高速是保定至阜平的高速公路,是河北省“五纵六横七条线”高速公路网中的“第三横”的重要组成部分,又是河北省确定“6+3”高速公路建设计划的一段,也是保定市“三纵三横”高速公路网布局中的重要一段。范家沟大桥是保阜高速LJ-09标段中的一座全长733m的大桥,是本标段的重要构筑物;本桥上部结构采用40m预制后张法T梁,全桥18孔每孔12片预制T梁,4片边梁8片中梁,共有T梁216片。
　　2 问题的提出
　　T梁预制完成后当强度达到100%后开始张拉,当我们张拉完成时,发现梁有不同程度的侧弯,特别是边梁侧弯比较明显;但起拱度和伸长量均符合要求。侧弯的程度随时间有进一步增大的趋势。我们对一下两片梁的侧弯情况左了记录如表1。
　　张拉产生的这种侧弯将直接影响整个线路的线型及后续工序的质量,同一跨内如果梁的侧弯过大,且弯曲方向相反时,则相邻梁之间的现浇横隔梁和桥面的接缝处钢筋与混凝土使用量必然会加大,造成不必要的浪费且相邻梁之间的梁肋间距变化将对梁的受力也会产生影响;同时,当梁产生侧弯时,梁上预埋的护栏钢筋和泄水孔必然偏位,如果边梁向外侧弯,则桥面的宽度,梁的长度等将会受到很大的影响。因此必须找出产生侧弯的原因并加以控制。
　　3 产生侧弯的原因分析
　　3.1 主梁预制时预留的孔道位置不准确、张拉时混凝土强度不足 在后张法主梁施工中预留不准确,如:在波纹管定位过程中偏差大,在混凝土浇注过程中,由于对混凝土的振捣(特别是高频振捣器)使主梁中内置波纹管发生位置偏离设计位置,产生较大的外移,是产生主梁侧弯的原因之一;在主梁张拉施工中,混凝土张拉时间以浇注混凝土的强度决定。目前主要以混凝土试块强度为准,有时因试块强度达到设计强度的100%,但主梁本身强度是否达到设计强度的100%是未知的。其原因在于试块混凝土强度体积相对较小,与主梁同期养护过程中容易达到混凝土设计强度,而主梁本身体积较大,不排除相同时间没达不到100%混凝土设计强度(局部或整体)的可能性。在这种情况下进行主梁的张拉工作,由于混凝土变形不均匀,在张拉后可能产生主梁侧弯。
　　3.2 主梁底座与主梁之间摩阻力过大 主梁底座是混凝土上铺的钢板,由于主梁与梁底座之间存在摩阻力(特别是底座钢板表面脱模剂不佳或表面有杂质),使张拉力(特别是梁底钢绞线束),不能尽快传给主梁梁体,需克服一定摩阻力后才能传给梁体,造成张拉力在梁端处聚集时间过长,对梁体有一定的冲击性,也是造成主梁侧弯的一个原因。
　　3.3 T梁中存在平弯钢束N3、N4,且设计的张拉循序不能减小其影响,这是产生侧弯的又一个主要原因。
　　由于梁中平弯钢束N3、N4的存在,由T梁横断面图1所示。
　　梁内预应力钢束N3、N4从跨中到端部的平弯走向,造成张拉时产生横向分力和侧向弯矩,又因梁体刚度较小,故出现侧向弯曲。一旦梁体出现侧向弯曲变形,则在该力的作用下将产生更大的侧向弯矩,侧向变形将有进一步增大的趋势。而设计的张拉程将导致产生侧向弯曲变形的横向分力较大,且在张拉的过程中无法平衡。
　　3.4 从受力的角度分析
　　3.4.1 钢绞线的重心轴与T梁的重心轴不重合 由于各种原因造成波纹管的重心与T梁的重心不重合,以至于钢绞线偏移中心产生较大的偏心矩,这样将会产生侧向弯矩,N3、N4钢绞线定位不对称也会产生侧向弯矩。
　　3.4.2 钢绞线的重心与T梁的重心完全重合而张拉不对称 在实际的张拉中,由于两者的张拉力用油表读数来控制,所以张拉力相同容易保证,但伸长量却不好控制,伸长量不同,二者的受力就有所不同,梁体较长时,横向刚度较小因而易产生侧弯。
　　4 对主梁张拉后产生侧弯采取的处理方案
　　4.1 确保孔道位置准确,严格控制张拉时主梁混凝土强度 按设计要求保证预留孔道位置准确无误。加强波纹管定位钢筋,尽量达到波纹管顺畅左右不偏。在混凝土振捣施工中,梁底(梁端)采用相对小粒径混凝土配合比,控制混凝土振捣时间,尽量避免振捣钢筋(特别是波纹管),模板外挂的附着振捣器位置尽量在“马蹄”部分的上端,在振捣过程中,控制振捣时间,防止梁内孔道中波纹管产生左右偏移,(附着振捣器振动方向为水平方向)。建议“马蹄”部分混凝土浇注过程中用钢钎拨动混凝土下落避免或减少全靠振捣下落混凝土,可使波纹管尽量减少振动,以保证预留孔道位置的准确。现在张拉时要求混凝土的强度为100%混凝土设计强度,应严格按设计要求进行主梁张拉强度的控制。在工期允许的情况下,不但要考虑主梁混凝土强度同时考虑混凝土龄期,一般不应少于7天,这样才能保证梁体混凝土强度达到100%设计要求。在施工中统筹安排混凝土张拉工期,避免过早张拉。
　　4.2 尽量减少主梁与梁底之间的摩阻力 主梁预制施工中,应加快钢筋绑扎及混凝土浇注时间,以免主梁底座上涂抹的脱模剂风干。如果已风干应撒水湿润后浇注混凝土,并在浇注的主梁与底座之间采用有一定强塑性的材料(如木板、硬质胶板等)制作的模板,加速梁端张拉力的传递过程,使张拉力尽快传给梁体本身。
　　4.3 改进T梁中存在的平弯钢束N3、N4 将平弯钢束变更为不平弯,或通过修改梁的截面设计增大梁体的整体刚度。将平弯钢束变更为不平弯在设计上是可行的,但是这种方法涉及一系列问题,一般不予采用。通过不同的施工方法和施工工艺减小平弯钢束的影响,如果平弯钢束N3、N4能够两端同时张拉就可以很大程度上减小其影响,但是梁体截面尺寸又使它成为不可行。而通过不同的施工方法和施工工艺减小平弯钢束的影响是可行的。具体实施方案:①调整平弯钢束N3的平弯位置,将平弯起点至梁体中心线的距离由1000cm调整为1200cm,使之与平弯钢束N4的平弯位置靠近,便于相互平衡。如图2所示。
　　②修改张拉顺序,原来的张拉的顺序是先张拉N3到50%控制应力,再张拉N4到100%控制应力,最后张拉N3至100%张拉应力。先调整为先张拉N3至30%的控制应力,在张拉N4至60%的控制应力,再张拉N3至70%的控制应力,然后张拉N4至100%控制应力,最后张拉N3至100%控制应力。经过调整后的T梁在张拉过程及张拉后的侧弯观测中都发现侧弯明显减小。
　　4.4 针对波纹管重心与T梁的重心不重合,重合而张拉不对称
　　①波纹管的坐标一定要以设计为依据,对于直线管道或曲线管道还须根据施工规范要求来定位(本施工梁为曲线管道,按《公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)采用间隔为50cm定位),这是保证钢绞线的重心轴与T梁的重心轴重合的首要条件;当然波纹管自身也要有一定的刚度,线型要顺直,不能使波纹管自身横纵向有偏移,保证预应力钢绞线的定位准确。②端头锚垫板的定位端头锚垫板定位的准确与牢固将对波纹管(特别是端头部位)的线型影响很大。如果端头锚垫板定位不牢固,则在支模和浇筑混凝土的过程中,波纹管的横向位置将会产生变化得钢绞线重心轴与T梁重心轴不重合。③保证两边对称张拉的前提下,钢绞线伸长量的控制依照油表读数来控制张拉,同时以伸长值进行校核。根据《公路桥涵施工技术规范》(JTT041—2000)关于后张夹片式具有自锚性能的锚具钢绞线束,在使用低松弛钢绞线的情况下,由0一初应力一控制张拉应力(张拉控制应力包含预应力损失),持荷2rain后锚固。查规范可以得到张拉伸长值误差在6%的理论伸长值。此时,可保证钢绞线左右两束的伸长值误差在允许范围内,控制梁的侧弯。
　　5 结语
　　在对40米T梁张拉过程中出现了不同程度的侧向弯曲的情况后,我们通过认真分析找出了各种使T梁张拉过程中出现侧弯的症结所在,采取了相应的措施。通过改进和处理后的T梁在张拉过程及张拉后出现侧弯的的数值都明显的减小了,见表2。
　　由上表可知,经过我们努力的改进及完善,40米T梁在张拉时出现侧弯的值明显的减小了,因此在以后的施工中我们要引以为戒,特别是由于人为施工造成的更应加控制;把预应力束的准确定位作为重点;经常对油泵进行调试,压力表定期送当地计量部门进行标定;张拉时严格按照张拉程序进行;在以后的施工中不断进一步的完善和改进,使得在以后的张拉时出现侧弯的数值进一步减小,进一步降低对预制T梁的影响。
　　参考文献:
　　[1]JTJ041—2000,公路桥涵施工技术规范,2000年10月.
　　[2]叶见曙主编.结构设计原理.北京:人民交通出版社,2005年5月.
　　[3]陆仁达主编.公路施工手册《桥涵》分册.北京:人民交通出版社,2005年11月.
　　[4]保阜高速公路40米公路桥涵通用图,中交第一勘察设计研究院,2008年1月.