鋼束張拉順序?qū)B續(xù)梁現(xiàn)澆支架的影響

鐘亞偉

(中國中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 土建二院橋梁所，成都 610031)

采用支架法現(xiàn)澆施工的大跨連續(xù)梁的質(zhì)量和安全事故時(shí)有發(fā)生，究其原因，基本上都是對大跨連續(xù)梁現(xiàn)澆施工支架的設(shè)計(jì)和施工認(rèn)識不足以及重視程度不夠等原因造成的。對于大跨預(yù)應(yīng)力橋梁的現(xiàn)澆支架，預(yù)應(yīng)力張拉后，梁體可能產(chǎn)生向上或向下的變形，而向下的變形將給支架造成很大的附加荷載。所以，在檢算支架強(qiáng)度時(shí)，不但要考慮澆筑混凝土?xí)r支架的受力情況，還應(yīng)該考慮預(yù)應(yīng)力張拉對支架受力的影響，以免造成預(yù)應(yīng)力張拉后支架損壞或梁體損壞的情況?！犊拓浌簿€鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》(TZ203—2008)11.2.6條中指出:檢算支架強(qiáng)度時(shí)，尚應(yīng)考慮梁體預(yù)應(yīng)力張拉對支架受力的影響。梁體變形將影響梁體預(yù)拱度的設(shè)置，《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》4.1.4條指出:預(yù)應(yīng)力混凝土梁，計(jì)算預(yù)拱度時(shí)尚應(yīng)考慮預(yù)加應(yīng)力的影響。

本文以(32+40+32)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁為背景，通過對其施工階段不同的鋼束張拉順序進(jìn)行比較，研究各個(gè)階段主梁的位移及支架受力，為類似工程的施工設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1 預(yù)應(yīng)力次內(nèi)力原理

預(yù)加應(yīng)力對構(gòu)件給予軸向的壓力、彎矩以及剪力等作用，因此構(gòu)件在預(yù)加應(yīng)力作用下要發(fā)生變形。假如支承對構(gòu)件的變形沒有約束，則在沒有荷載的時(shí)候，構(gòu)件就沒有任何附加支承反力，因?yàn)轭A(yù)加的力在構(gòu)件內(nèi)部相互平衡了。假如構(gòu)件不是簡支等靜定結(jié)構(gòu)，它的變形在支承處將受到約束，并引起附加的反力。下面以兩跨連續(xù)梁為例來說明。

圖1所示為二等跨等截面的連續(xù)梁，預(yù)應(yīng)力鋼筋為直線布置，其偏心距為e，總的預(yù)加力值為Ny。在靠近梁下邊緣的預(yù)壓力作用下，梁將脫離中間支承B向上拱起。要使梁仍支于支承B上，必須有一向下的反力將梁壓回。該反力的數(shù)值足以使梁產(chǎn)生與上拱度等值的下?lián)隙?。根?jù)材料力學(xué)中簡支梁在簡單荷載作用下的撓度計(jì)算公式可得

圖1 預(yù)應(yīng)力張拉對梁體的影響

由作用于跨中的集中荷載RB產(chǎn)生的跨中撓度為

2 工程概況

本梁為(32+40+32)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，設(shè)計(jì)活載為“中—活載”，雙線線間距4.62 m，設(shè)計(jì)速度為旅客列車200 km/h，貨物列車120 km/h。梁部施工方法采用滿堂支架現(xiàn)澆，預(yù)應(yīng)力采用后張法。梁部采用等高度變截面箱梁，預(yù)應(yīng)力鋼束采用12－15.24 mm的鋼絞線。采用GQJS軟件對全梁施工階段進(jìn)行分析計(jì)算，全橋共分44個(gè)單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)下設(shè)置單向支撐以模擬支架作用效應(yīng)。

鋼束類型:T1～T5為頂板短束，T6為頂板通長束;W1～W3為腹板通長束，B1、B2為邊跨底板短束，B3～B6為中跨底板短束，B7為底板通長束。

3 施工階段仿真分析

3.1 鋼束分批次

因預(yù)應(yīng)力鋼束較多，需考慮分批次張拉。對不同的張拉順序進(jìn)行仿真分析，考察在不同的張拉次序下，結(jié)構(gòu)的位移和支架反力。本文主要對表1所示幾種張拉順序進(jìn)行分析比較。

表1 鋼束張拉順序

3.2 計(jì)算結(jié)果

3.2.1 支架反力

①預(yù)應(yīng)力施加前，梁體重力由支架承受，預(yù)應(yīng)力加載后支架的受力發(fā)生很大的變化，梁體的重力由橋墩和其附近支架承受，梁跨中支架不承受梁體重力。②鋼束張拉導(dǎo)致支架受力很不均勻，支點(diǎn)附近支架比預(yù)應(yīng)力張拉前增大很多，如表2所示，這區(qū)域最可能發(fā)生失穩(wěn)。③不同的鋼束張拉順序，橋墩旁支點(diǎn)出現(xiàn)大反力的情況不同。如工序1，3，4中，3節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)較大的反力，而工序2中3號節(jié)點(diǎn)則未出現(xiàn)較大反力。

表2 主要節(jié)點(diǎn)處支架反力 kN

3.2.2 梁體位移

在后張法結(jié)構(gòu)中，當(dāng)分批張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，后批張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋所產(chǎn)生的混凝土彈性壓縮對先期張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋會造成一定的預(yù)應(yīng)力損失，從而導(dǎo)致梁體結(jié)構(gòu)變形的變化。本橋采用上述四種張拉順序引起的梁體變形如圖2所示。

圖2 鋼束張拉引起的梁體變形

從圖2中可以看出:①不同的鋼束張拉順序，對梁體的變形影響也不同，這與理論分析是吻合的。②鋼束張拉對跨中的位移影響較明顯，對中跨跨中23節(jié)點(diǎn)，位移差最大達(dá)1.4 mm。

4 結(jié)論

采用不同的鋼束張拉順序，預(yù)應(yīng)力效應(yīng)對支架的受力及梁體的變形將產(chǎn)生較大的影響。在實(shí)際施工過程中，對支架的設(shè)計(jì)及其梁體預(yù)拱度的設(shè)置，要充分考慮此部分的影響。同時(shí)，施工中應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙的鋼束張拉順序進(jìn)行施工。

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