預制預應力T梁預拱度計算及控制

1、預制預應力T梁預拱度計算及控制中鐵十五局集團第二工程有限公司劉少修摘 要：本文結(jié)合福建龍浦高速公路十里排樞紐主線橋25m預制T梁的工程實踐，介紹了T梁預拱度設(shè)置的必要性及設(shè)置注意事項，提供了依據(jù)結(jié)構(gòu)力學撓曲變形原理及預應力混凝土彈性計算理論計算梁體撓度的方法。關(guān)鍵詞：預制 T 梁 預拱度設(shè)置撓度計算0、十里排樞紐主線橋簡介十里排樞紐主線橋分左右兩幅，左幅橋長483.2m,右幅橋長 478.2m。全橋左幅共5聯(lián)：3*25+4*25+4*30+3*35+3*25 ，右幅共5 聯(lián)： 4*25+4*25+3*30+3*35+3*25, 上部結(jié)構(gòu)左幅第1 聯(lián)、左幅第 2 聯(lián)、左幅第4 聯(lián)、右幅第1 聯(lián)、

2、右幅第2 聯(lián)采用預應力砼（后張）先簡支后連續(xù)T 梁：其余采用預應力砼（后張）T 梁橋面連續(xù)結(jié)構(gòu)；全橋共有T 梁 203 片，其中122 片 25m、 41 片 35m、 40片 30m。 T 梁預應力束為鋼絞線，錨具為VOM 錨。1、預拱度設(shè)置1.1 設(shè)置原因預制T梁設(shè)計時，為使梁體具有足夠的強度、剛度來承受恒載和活載所產(chǎn)生的彎矩，往往布置預應力筋，通過預應力筋張拉對梁體產(chǎn)生的負彎矩來抵消恒載和活載產(chǎn)生的正彎矩。為了控制梁體張拉時產(chǎn)生的過大的向上反拱，則需通過對預制梁臺座（底模）設(shè)置一個向下的合適的拱度來抵消反拱，所設(shè)的拱度即為“預拱度”。1.2 設(shè)置注意事項預拱度設(shè)置的合理與否十分重要，如設(shè)

3、置不合理，將直接影響梁的外觀及后續(xù)工作的質(zhì)量。如預拱度設(shè)置過大，為保證橋面鋪裝設(shè)計標高，則需增加橋跨中段鋪裝層的厚度，這樣就增加了橋面鋪裝混凝土的重量，既降低了梁的承載儲備又造成了浪費；如預拱度設(shè)置過小，受橋面鋪裝設(shè)計標高控制，橋跨中段鋪裝層厚度將達不到設(shè)計厚度，這樣就影響了橋面的耐久性及梁體的使用壽命。預拱度的設(shè)置不僅梁底要設(shè)，梁頂也要設(shè)。如梁頂不設(shè)置預拱度，而只有梁底設(shè)置，梁片澆注完成后將會出現(xiàn)梁頂平、梁底凹的現(xiàn)象。預應力張拉后，由于預應力筋的作用，向上的拱度抵消了梁底的凹拱，卻產(chǎn)生了梁頂?shù)耐构?，預拱度的設(shè)置也就失去了意義。故，預拱度設(shè)置時，不僅要考慮梁底，也要考慮梁底。2、梁體撓度計算根

4、據(jù)結(jié)構(gòu)力學撓曲變形原理及預應力混凝土梁彈性計算理論，25m后張預應力預制 T梁上拱度有兩部分組成：一是由梁體自身產(chǎn)生的撓度；二是由預應力產(chǎn)生的撓度。具體計算時可分三種情況：、中性軸在預應力束中間時，計算撓度用下式:22/、f1 =_N «e1 'L /8EI +5N e2 L /48EI(1)、中性軸在預應力束之上時，計算撓度用下式：2 2f2 =N ei L / 8EI +5N *e2 L / 48 EI(2)、預應力束近似直線時，計算撓度用下式：f3 = N *e1 *L2 / 8(3)2.1 十里排樞紐主線橋 25mT梁相關(guān)參數(shù)(計算)十里排樞紐主線橋 25mT梁鋼束布

5、置圖及相應的斷面圖如下所示：!邛 一一二一一二二二二” . ：-1- rr *4|卜;”，七點tl!Li62.1.1 中性軸位置計算中性軸的位置計算依據(jù)“中梁支點斷面”圖。計算公式:22_1 cH d (B - c)y 1 = 一 ,2 Bd hc(4) y 2 = H y1(5)y1為梁頂至中性軸的距離，y 2為梁底至中性軸的距離將梁體參數(shù) B=180cm,c=60cm,d=20cm,H=175cm,h=155cm代入公式(4)、(5)可得：y1 =73.08cmy 2 =101.92cm2.1.2 截面慣性矩計算1截面忸性矩計算米用公式：I= cy2+By1(Bc),(y1d)(6)3將梁

6、體參數(shù)及yy2代入公式(3)可得：截面慣性矩 I =3.8610 7cm 4 = 0.386 m42.1.3混凝土彈性模量參照路橋施工計算手冊，C50碎彈性卞量：E=3.5Ml0 4Mpa = 3,5 x 10 10 pa2.2撓度計算2.2.1 預應力束產(chǎn)生的撓度計算計算梁片共有預應力束三束， 分別為N1、N2、N3。N1預應力束選用高強低松弛 270K級©s15 ,2 _9 鋼絞線，抗拉強度標準值為 f pk =1860 Mpa , N2、N3預應力束選用高強低松弛 270K級6s15 .2 8 鋼絞線，抗拉強度標準值為 f pk =1860 Mpa，張拉時均采用兩端張拉，控制張

7、拉應力 1395Mpa,每束 錨下控制張拉力為 Nm195.5KN , N為鋼絞線股數(shù)。中性軸位于N1預應力束中間，計算 N1預應力束產(chǎn)生的撓度時，采用公式（1）。N2、N3預應力 束均位于中性軸之下，計算N2、N3預應力束產(chǎn)生的撓度時，采用公式（2）。2.2.1.1 計算參數(shù)的確定根據(jù)鋼束布置圖，結(jié)合中性軸位置可得：121212e1 = 49 . 887 cm e1 = 81 .92 cm，e2 = 3.057 cm e2 =91 .92 cm，e3 = 52 .863 cm，e3 = 91 . 92 cm梁長 L=24.6 m2.2.1.2 預應力束撓度計算預應力束N1錨下控制張拉力 N=

8、195.5 X9=1759.5KN,則N1束所產(chǎn)生的撓度計算如下： _2_2_f1 - -N «e1 *L /8EI 5N e2 «L / 48 EI 62621.7595100.4988724.65 1 .7595100.819224 .6=+10108 3.5 100.386483.5 100.386= 0.0018 m =1.8mm預應力束N2、N3錨下控制張拉力 N=195.5M8=1564KN,則N2、N3所產(chǎn)生的撓度f2、f3計算如下：2_2_f2 =N *e1 *L / 8EI 5N *e2 * L / 48 EI1.56410 60.0350724 .6 2

9、5 1.56410 60.919224.6 2-F10108 3.5 100.386483.5 100.386= 0.00702 m =7.02 mm22f3 =N .e1 .L /8EI 5N .e2 .L / 48 EI 6261.564100.5286324.65 1.564100.919224.6-十101083.5 100.386483.5 100.386= 0.01134 m =11 .34 mm綜上計算結(jié)果可得由預應力束產(chǎn)生的總撓度為：3 + f2 + f3 =20.16 mm2.2.2梁體自重產(chǎn)生的撓度計算梁體自重產(chǎn)生的撓度可由下式計算:25MLf =480.85 EI其中:1

10、2M = -qL82各參數(shù)取值為：A=0.7648m （梁體計算截面積）(7)(8)(9)3¥ = 27 KN/m (C50 碎重度)L=24.6m （計算梁長） E 、I值同上將以上參數(shù)分別代入公式（9）、（8）、（7）可得：44q = A = 0.76482.7 10= 2.0210 N/m1 426M 二- 2.021024.6 = 1.52810 N «M8_ _.2_ _ 6_25ML5 1.528 1024 .6f = 0.00839 m =8.39 mm1048 0.85 EI 48 0.85 3.5 100.386綜合預應力束產(chǎn)生的總撓度與梁體自重產(chǎn)生的撓度

11、可得應設(shè)的預拱度為:f1 - f2 - f3 - f = 20.16 -8.39 =11.77 mm25mT梁實際施工過程中，實測起拱數(shù)值在9mmhf 14mm之間，與計算值相差在 2mm之內(nèi)，符合相關(guān)規(guī)范要求。3、施工中相關(guān)因素控制施工過程中影響預制預應力 T梁的因素很多。臺座預拱度設(shè)置對梁體拱度的影響在上文中已做敘述，接下來將對其他主要的因素加以敘述。1.1 波紋管安裝波紋管安裝不準確，將致使預應力束曲線線形與設(shè)計不符，以致管道摩阻力增加，預應力施加位置與設(shè)計不符，將嚴重影響預制梁的拱度，從而影響到橋梁的質(zhì)量。故而，波紋管的位置必須按設(shè)計要求精準布置。另外，在混凝土澆筑時，要控制好振動棒振搗位置及深度，以免振動棒使波紋管破壞或造成位置變動。1.2 張拉壓漿張拉時要嚴格按設(shè)計要求控制張拉力，張拉力過大，易使梁體產(chǎn)生微裂縫，影響梁體的質(zhì)量，嚴重時導致鋼絞線崩斷，造成安全事故。張拉力偏小，梁體拱度不足，影響梁體的承載能力，進而影響橋梁質(zhì)量。壓漿要及時，以減少預應力的損失，保證梁體有足夠的拱度，以滿足橋梁設(shè)計要求。4、結(jié)語本文只介紹了25mT 梁撓度的計算方法，對于其他梁型，雖然計算的具體公式有所差別，但原理都是一致的，只要了解了預應力束作用與梁體的模式，再靈活運用結(jié)構(gòu)力學