預(yù)應(yīng)力箱梁施工斜度錯誤及改造方法探討

楊東

摘 要：為解決了橋梁預(yù)應(yīng)力小箱梁預(yù)制斜度錯誤，造成箱梁報廢等重大經(jīng)濟損失的問題，本文結(jié)合工程實例論述了采用箱梁反向布置和橋臺蓋梁、背墻局部改造及軸線不變的方法，解決橋梁預(yù)應(yīng)力小箱梁預(yù)制斜度錯誤。并提出結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工要點，且對橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和變形進行了驗算，結(jié)果表明各項指標均滿足規(guī)范要求，本方法安全、經(jīng)濟，對于預(yù)應(yīng)力同類橋梁施工問題具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)箱梁； 施工； 斜度錯誤； 改造方法

1.前言

隨著橋梁施工專業(yè)化水平的不斷提高，業(yè)主為保證工程質(zhì)量和便于質(zhì)量控制，通常把橋梁上部箱梁預(yù)制劃分單獨合同段，因此，造成一座橋梁由兩個獨立的施工單位施工，形成橋梁上部構(gòu)造與下部構(gòu)造的施工相脫節(jié)，加上箱梁預(yù)制場常遠離現(xiàn)場，缺少直接的現(xiàn)場橋梁角度校核，因而，時有預(yù)制箱梁時箱梁角度與實際斜度相反，預(yù)制箱梁安裝時，才發(fā)現(xiàn)角度相反問題，并由于預(yù)應(yīng)力箱梁構(gòu)造的特殊性，在箱梁體上糾正斜度極困難，往往施工單位只有報廢箱梁或作為它用，造成很大的經(jīng)濟損失，本文結(jié)合工程實踐，探索出預(yù)應(yīng)力箱梁預(yù)制錯誤斜度的改造方法。實踐證明該方法安全、經(jīng)濟、可操作性強，效果顯著，現(xiàn)將該方法作一介紹，供同行借鑒。

2.橋梁斜度的定義及表示

表證斜梁橋偏斜程度的斜角有二種方法，一種是用圖中的α角表示，它是指中軸線與支撐線構(gòu)成的小于90度的角，另一種是用圖中的φ角表示，它是指中軸線的垂線與支撐線構(gòu)成的角，角α與角φ互余，我國交通部頒布的橋涵標準圖以及橋梁設(shè)計手冊均定義φ角為斜交角。

3.工程實例

3.1橋梁概況

公路橋位于新鄉(xiāng)市干線公路跨南水北調(diào)項目總干渠，該橋設(shè)計方案為：橋梁寬度凈10.5m+2×0.5m防撞護欄。上部結(jié)構(gòu)采用3-25m先簡支后連續(xù)后張法預(yù)應(yīng)力砼箱梁，下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩臺，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁全長81.00m，路水夾角103°，橋臺采用GYZF4d250×65mm的圓板式橡膠支座，橋墩采用GYZd350×66mm的圓板式橡膠支座，兩橋臺各設(shè)置一道QSF-D120仿毛勒伸縮縫，設(shè)計荷載：公路-Ⅰ級。

3.2問題的出現(xiàn)

該工程2012年3月上部箱梁預(yù)制完畢。經(jīng)監(jiān)理工程師檢查，發(fā)現(xiàn)箱梁預(yù)制斜度錯誤，將主梁偏角103°預(yù)制成77°，此時下部結(jié)構(gòu)橋臺蓋梁尚未施工，橋墩蓋梁施工完畢。

4.改造方案及主要技術(shù)措施

4.1箱梁改造方案

4.1.1原設(shè)計平面布置

見圖2。

4.1.2本方案平面布置

將預(yù)制斜度錯誤的預(yù)應(yīng)力小箱梁按原設(shè)計位置布置，并保持原設(shè)計橋梁軸線和支承線不變，見圖3。

4.2主要技術(shù)措施

4.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1）按照圖3進行布梁，橋臺背墻沿邊跨箱梁布置呈鋸齒狀，橋臺蓋梁加寬，設(shè)計牛腿型，以減少自重并增加有利偏心彎矩（向岸），這樣原樁基位置不變，箱梁完整不破壞；箱梁支座軸線不變；

2）為了保證橫向聯(lián)系的完整性，增加結(jié)構(gòu)的整體性能，中橫梁及端橫梁均采用與相鄰箱梁進行植筋的方式進行連接；

3）橋臺背墻沿邊跨箱梁布置呈鋸齒狀，采用分段現(xiàn)澆；

4）永久性支座由原主梁腹板之下二個支座，變?yōu)橥ㄟ^箱梁軸線支承在蓋梁上的一個支座，支座規(guī)格加大以滿足承載力要求；

5）伸縮縫呈鋸齒狀分布，選擇鋸齒形仿毛勒伸縮縫或便于施工的TST彈性體填充式伸縮縫；

6）橋臺搭板分塊現(xiàn)澆，橋面鋪裝在鋸齒狀處根據(jù)設(shè)計布筋。

4.2.2施工要點

1）在箱梁腹板相應(yīng)位置鉆孔，鉆孔最小直徑d+（2-6）mm、鉆孔埋深，錨栓間距、位置等按照后錨固技術(shù)規(guī)程要求。必要時可用鋼筋混凝土保護層測試儀查明混凝土鋼筋布置，然后鉆孔，應(yīng)避免鉆孔打盲孔時碰及鋼筋，鉆孔若碰到鋼筋時，孔位可上、下適當移動調(diào)整。

2）用硬毛刷刷孔壁再用干凈無油的壓縮空氣吹出灰塵，如此反復(fù)進行不少于3次。必要時可用干凈棉布沾少量丙酮或酒精擦凈孔壁。

3）采用適當?shù)姆椒ㄏ蛑步羁變?nèi)從孔底逐步向孔口填膠，每孔注膠量應(yīng)略大于其理論需膠量。填膠方法可采用膠槍法如軟膠槍加PVC管、黃油槍加金屬延長管等。

4）將鋼筋旋轉(zhuǎn)插入至孔底（達到鋼筋標記），保證孔口溢膠并注意防止漏膠。膠層是否飽滿，將直接影響錨固力的大小。

5）凝膠后于室溫固化1～3天，在固化過程中避免擾動。

6）耳背墻混凝土澆筑順序：橋臺耳墻應(yīng)與背墻同時澆筑，耳墻澆筑時應(yīng)由懸臂端向背墻根部依次進行，拆除模板時應(yīng)避免振動引起耳墻開裂。

7）背墻分為八段現(xiàn)澆，八段的縱向直通筋在交叉部位點焊連接，背墻采用C30混凝土。

8）墩、臺蓋梁頂面支座墊石高度減去支座的高度，從而保證原有橋面標高不變，支座墊石頂面必須保持水平，墊石配筋做相應(yīng)調(diào)整，高程控制必須準確。

9）支座由原主梁腹板之下二個支座，變?yōu)橥ㄟ^箱梁軸線支承在蓋梁上的一個支座，支座距離梁端距離不變，本次支座上墊板與箱梁底預(yù)埋調(diào)平鋼板采用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)牢固。

4.3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及變形驗算

4.3.1 上部結(jié)構(gòu)計算原則

1）本橋結(jié)構(gòu)體系為先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)，按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計。

2）結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載橫向分配系數(shù)采用剛接梁法計算，進行橫向分布系數(shù)的驗算。

3）橋面板按單向板和懸臂板進行計算。

4）一片梁梁端支點最大反力（汽車荷載考慮沖擊系數(shù)）：

4.3.2支座

改造后橋臺支座采用GYZF4 d400×71mm的四氟滑板橡膠支座，橋墩采用GYZ d500×70mm圓板式橡膠支座，經(jīng)驗算滿足以上承載力及穩(wěn)定性的要求，橡膠物理性能均應(yīng)滿足中華人民共和國交通行業(yè)標準《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4-2004）的要求。

（1）橋臺支座驗算

橋臺GYZF4 d400×71mm支座：支座的最大承壓力Rck=1195KN，平面形狀系數(shù)S=8.86，支座總厚度t=71mm，橡膠層總厚度te=49mm，抗滑最小承壓力RGk=528KN，中間橡膠層厚度t1=11mm，單層橡膠層厚度t0=4mm，四氟滑板厚度tf=2mm；支座反力Rck=964KN，RGk=586KN；支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=423.9 Mpa。

1）驗算支座的承壓強度δc=8073.8Kpa<[δc]=10000Kpa。

2）從滿足剪切變形要求，驗算橡膠支座橡膠層總厚度te，溫差變形由兩端橋臺的支座均攤，則每個支座承不計汽車制動力：te≥2Δg=33.2mm<49mm，計入汽車制動力：te≥2Δg=26.9mm<49mm滿足要求。

3）驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.108cm≤0.07*4.9=0.343cm 滿足規(guī)范要求。

4）驗算支座的抗滑穩(wěn)定性μRCK=0.2×586=117.2KN，則1.4Ht+Fbk=79.86KN<117.2KN（支座不會發(fā)生相對滑動）。

經(jīng)驗算，橋臺選用GYZF4 d400×71mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。

式中：μ為摩擦系數(shù)，Ht-溫度變化引起的水平力，F(xiàn)bK—支座受的水平力，Δg為支座承受的水平位移，αc溫縮系數(shù)，Δt主梁的計算溫差，L橋梁長度。其余符號同上。

（2）橋墩支座驗算

橋墩GYZd500×70mm支座：支座的最大承壓力Rck=1886KN，平面形狀系數(shù)S=8.17，支座總厚度t=70mm，橡膠層總厚度te=50mm，中間橡膠層厚度t1=15mm，單層橡膠層厚度t0=5mm，支座反力Rck=1816KN RGk=1305KN；支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=360.44Mpa。1）驗算支座的承壓強度δc=9630.17Kpa<[δc=10000Kpa 2）從滿足剪切變形要求，驗算橡膠支座橡膠層總厚度：不計汽車制動力： te≥2Δg=22mm<50mm；計入汽車制動力：te =17mm<50mm；3）驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.151cm≤0.07*5=0.35cm；4）驗算支座的抗滑穩(wěn)定性：μRCK=261KN，1.4Ht+Fbk=81.1KN<261KN（支座不會發(fā)生相對滑動）；

經(jīng)驗算，橋墩選用GYZd500×70mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。符號同上。

（3）伸縮縫計算

該橋為3-25m預(yù)應(yīng)力砼箱梁，橋梁伸縮量0點取橋梁中點，一端伸縮梁長L=37.5m；當?shù)刈罡哂行鉁刂礣max=34 ℃， 最低有效氣溫值Tmin=-10 ℃；砼線膨脹系數(shù)a=0.00001；收縮應(yīng)變ε=20×10-5；徐變系數(shù)φ=1.99；彈性模量（C50混凝土）Ec=3.45×104Mpa；砼收縮、徐變折減系數(shù)β=0.4；預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面平均軸向應(yīng)力σp=4.85 Mpa；1）安裝溫度T=20℃：梁體伸長量△Lt+=aL（Tmax-T）=5.25mm，梁體縮短量△Lt-=aL（T-Tmin）=11.25mm；2）砼收縮產(chǎn)生的梁體縮短量△Ls=εβL=3mm；3）砼徐變產(chǎn)生的梁體縮短量△Lc-：=（σp/Ec）φβL=4.2mm；

從以上看出，梁體的伸長量為5.25mm，縮短量為11.25+3+4.2=18.4mm?；旧炜s量為5.25+18.4=23.7，考慮30%的富裕量；則設(shè)計伸縮量為1.3×23.7=30.8mm。相應(yīng)的伸縮裝置設(shè)計閉口量為1.3×5.25=7mm；設(shè)計開口量為1.3×18.4=23.92mm；

故本方案選擇的TST彈性體填充式伸縮縫，縫寬80mm滿足該橋梁的伸縮要求。

5.結(jié)束語

采用本改造布梁方法及措施，箱梁完整不破壞；箱梁支座軸線、支座形式不變；結(jié)構(gòu)的受力體系不變，并經(jīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等技術(shù)指標的計算，均滿足技術(shù)規(guī)范要求，表明安全有效的利用該批箱梁，節(jié)省了投資，方便施工，同時為獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] JTG B01-2003，公路工程技術(shù)標準[S].

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[4] JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].

[5] JTT 663-2006，公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列[S].

[6] JGJ 145-2004，混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程[S]

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【文章編號】1627-6868（2014）08-0025-03

（1）橋臺支座驗算

橋臺GYZF4 d400×71mm支座：支座的最大承壓力Rck=1195KN，平面形狀系數(shù)S=8.86，支座總厚度t=71mm，橡膠層總厚度te=49mm，抗滑最小承壓力RGk=528KN，中間橡膠層厚度t1=11mm，單層橡膠層厚度t0=4mm，四氟滑板厚度tf=2mm；支座反力Rck=964KN，RGk=586KN；支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=423.9 Mpa。

1）驗算支座的承壓強度δc=8073.8Kpa<[δc]=10000Kpa。

2）從滿足剪切變形要求，驗算橡膠支座橡膠層總厚度te，溫差變形由兩端橋臺的支座均攤，則每個支座承不計汽車制動力：te≥2Δg=33.2mm<49mm，計入汽車制動力：te≥2Δg=26.9mm<49mm滿足要求。

3）驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.108cm≤0.07*4.9=0.343cm 滿足規(guī)范要求。

4）驗算支座的抗滑穩(wěn)定性μRCK=0.2×586=117.2KN，則1.4Ht+Fbk=79.86KN<117.2KN（支座不會發(fā)生相對滑動）。

經(jīng)驗算，橋臺選用GYZF4 d400×71mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。

式中：μ為摩擦系數(shù)，Ht-溫度變化引起的水平力，F(xiàn)bK—支座受的水平力，Δg為支座承受的水平位移，αc溫縮系數(shù)，Δt主梁的計算溫差，L橋梁長度。其余符號同上。

（2）橋墩支座驗算

橋墩GYZd500×70mm支座：支座的最大承壓力Rck=1886KN，平面形狀系數(shù)S=8.17，支座總厚度t=70mm，橡膠層總厚度te=50mm，中間橡膠層厚度t1=15mm，單層橡膠層厚度t0=5mm，支座反力Rck=1816KN RGk=1305KN；支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=360.44Mpa。1）驗算支座的承壓強度δc=9630.17Kpa<[δc=10000Kpa 2）從滿足剪切變形要求，驗算橡膠支座橡膠層總厚度：不計汽車制動力： te≥2Δg=22mm<50mm；計入汽車制動力：te =17mm<50mm；3）驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.151cm≤0.07*5=0.35cm；4）驗算支座的抗滑穩(wěn)定性：μRCK=261KN，1.4Ht+Fbk=81.1KN<261KN（支座不會發(fā)生相對滑動）；

經(jīng)驗算，橋墩選用GYZd500×70mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。符號同上。

（3）伸縮縫計算

該橋為3-25m預(yù)應(yīng)力砼箱梁，橋梁伸縮量0點取橋梁中點，一端伸縮梁長L=37.5m；當?shù)刈罡哂行鉁刂礣max=34 ℃， 最低有效氣溫值Tmin=-10 ℃；砼線膨脹系數(shù)a=0.00001；收縮應(yīng)變ε=20×10-5；徐變系數(shù)φ=1.99；彈性模量（C50混凝土）Ec=3.45×104Mpa；砼收縮、徐變折減系數(shù)β=0.4；預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面平均軸向應(yīng)力σp=4.85 Mpa；1）安裝溫度T=20℃：梁體伸長量△Lt+=aL（Tmax-T）=5.25mm，梁體縮短量△Lt-=aL（T-Tmin）=11.25mm；2）砼收縮產(chǎn)生的梁體縮短量△Ls=εβL=3mm；3）砼徐變產(chǎn)生的梁體縮短量△Lc-：=（σp/Ec）φβL=4.2mm；

從以上看出，梁體的伸長量為5.25mm，縮短量為11.25+3+4.2=18.4mm?；旧炜s量為5.25+18.4=23.7，考慮30%的富裕量；則設(shè)計伸縮量為1.3×23.7=30.8mm。相應(yīng)的伸縮裝置設(shè)計閉口量為1.3×5.25=7mm；設(shè)計開口量為1.3×18.4=23.92mm；

故本方案選擇的TST彈性體填充式伸縮縫，縫寬80mm滿足該橋梁的伸縮要求。

5.結(jié)束語

采用本改造布梁方法及措施，箱梁完整不破壞；箱梁支座軸線、支座形式不變；結(jié)構(gòu)的受力體系不變，并經(jīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等技術(shù)指標的計算，均滿足技術(shù)規(guī)范要求，表明安全有效的利用該批箱梁，節(jié)省了投資，方便施工，同時為獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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（1）橋臺支座驗算

橋臺GYZF4 d400×71mm支座：支座的最大承壓力Rck=1195KN，平面形狀系數(shù)S=8.86，支座總厚度t=71mm，橡膠層總厚度te=49mm，抗滑最小承壓力RGk=528KN，中間橡膠層厚度t1=11mm，單層橡膠層厚度t0=4mm，四氟滑板厚度tf=2mm；支座反力Rck=964KN，RGk=586KN；支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=423.9 Mpa。

1）驗算支座的承壓強度δc=8073.8Kpa<[δc]=10000Kpa。

2）從滿足剪切變形要求，驗算橡膠支座橡膠層總厚度te，溫差變形由兩端橋臺的支座均攤，則每個支座承不計汽車制動力：te≥2Δg=33.2mm<49mm，計入汽車制動力：te≥2Δg=26.9mm<49mm滿足要求。

3）驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.108cm≤0.07*4.9=0.343cm 滿足規(guī)范要求。

4）驗算支座的抗滑穩(wěn)定性μRCK=0.2×586=117.2KN，則1.4Ht+Fbk=79.86KN<117.2KN（支座不會發(fā)生相對滑動）。

經(jīng)驗算，橋臺選用GYZF4 d400×71mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。

式中：μ為摩擦系數(shù)，Ht-溫度變化引起的水平力，F(xiàn)bK—支座受的水平力，Δg為支座承受的水平位移，αc溫縮系數(shù)，Δt主梁的計算溫差，L橋梁長度。其余符號同上。

（2）橋墩支座驗算

橋墩GYZd500×70mm支座：支座的最大承壓力Rck=1886KN，平面形狀系數(shù)S=8.17，支座總厚度t=70mm，橡膠層總厚度te=50mm，中間橡膠層厚度t1=15mm，單層橡膠層厚度t0=5mm，支座反力Rck=1816KN RGk=1305KN；支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=360.44Mpa。1）驗算支座的承壓強度δc=9630.17Kpa<[δc=10000Kpa 2）從滿足剪切變形要求，驗算橡膠支座橡膠層總厚度：不計汽車制動力： te≥2Δg=22mm<50mm；計入汽車制動力：te =17mm<50mm；3）驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.151cm≤0.07*5=0.35cm；4）驗算支座的抗滑穩(wěn)定性：μRCK=261KN，1.4Ht+Fbk=81.1KN<261KN（支座不會發(fā)生相對滑動）；

經(jīng)驗算，橋墩選用GYZd500×70mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。符號同上。

（3）伸縮縫計算

該橋為3-25m預(yù)應(yīng)力砼箱梁，橋梁伸縮量0點取橋梁中點，一端伸縮梁長L=37.5m；當?shù)刈罡哂行鉁刂礣max=34 ℃， 最低有效氣溫值Tmin=-10 ℃；砼線膨脹系數(shù)a=0.00001；收縮應(yīng)變ε=20×10-5；徐變系數(shù)φ=1.99；彈性模量（C50混凝土）Ec=3.45×104Mpa；砼收縮、徐變折減系數(shù)β=0.4；預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面平均軸向應(yīng)力σp=4.85 Mpa；1）安裝溫度T=20℃：梁體伸長量△Lt+=aL（Tmax-T）=5.25mm，梁體縮短量△Lt-=aL（T-Tmin）=11.25mm；2）砼收縮產(chǎn)生的梁體縮短量△Ls=εβL=3mm；3）砼徐變產(chǎn)生的梁體縮短量△Lc-：=（σp/Ec）φβL=4.2mm；

從以上看出，梁體的伸長量為5.25mm，縮短量為11.25+3+4.2=18.4mm?；旧炜s量為5.25+18.4=23.7，考慮30%的富裕量；則設(shè)計伸縮量為1.3×23.7=30.8mm。相應(yīng)的伸縮裝置設(shè)計閉口量為1.3×5.25=7mm；設(shè)計開口量為1.3×18.4=23.92mm；

故本方案選擇的TST彈性體填充式伸縮縫，縫寬80mm滿足該橋梁的伸縮要求。

5.結(jié)束語

采用本改造布梁方法及措施，箱梁完整不破壞；箱梁支座軸線、支座形式不變；結(jié)構(gòu)的受力體系不變，并經(jīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等技術(shù)指標的計算，均滿足技術(shù)規(guī)范要求，表明安全有效的利用該批箱梁，節(jié)省了投資，方便施工，同時為獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] JTG B01-2003，公路工程技術(shù)標準[S].

[2] JTG/T J22-200，公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范[S].

[3] JTG D62-2004，公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范[S].

[4] JTG D60-2004，公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].

[5] JTT 663-2006，公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列[S].

[6] JGJ 145-2004，混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程[S]

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【文章編號】1627-6868（2014）08-0025-03