包樹(shù)黃河大橋40m后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁預(yù)拱度計(jì)算及施工控制

1、<p>　　包樹(shù)黃河大橋40m后張法預(yù)應(yīng)力小箱梁預(yù)拱度計(jì)算及施工控制</p><p>　　摘要：介紹了包樹(shù)黃河大橋40m預(yù)應(yīng)力箱梁施工階段預(yù)拱度的控制計(jì)算及設(shè)置，并對(duì)過(guò)程中的實(shí)際情況及注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，為同類(lèi)施工中箱梁預(yù)拱度的取值提供參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：小箱梁；預(yù)拱度設(shè)置；施工控制 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U448文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

2、A </p><p><b>　　概述 </b></p><p>　　包頭至樹(shù)林召高速公路為西部開(kāi)發(fā)省級(jí)通道重點(diǎn)工程，黃河特大橋?yàn)槠渲械目刂菩怨こ蹋摌蛉L(zhǎng)5657m，主橋采用85＋6×150＋85米變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁跨越黃河主河槽，引橋部分為40m組合小箱梁跨越民生渠、薩包公路、灘涂。 </p><p>　　該40m預(yù)應(yīng)力后

3、張法預(yù)制小箱梁，粱高2.2m，單幅橋面設(shè)置4片梁，邊梁頂寬3.05m，中梁頂寬2.4m，詳見(jiàn)下圖1-1。箱梁四跨一聯(lián)，先簡(jiǎn)支后連續(xù)。每片箱梁設(shè)有預(yù)應(yīng)力鋼束12束，N1-N6對(duì)稱(chēng)布置，并在墩頂設(shè)置負(fù)彎矩束。中跨箱梁N1-N4束每束由5根鋼絞線組成，N5、N6束分別由6、7根鋼絞線組成；邊跨N5束由7根鋼絞線組成，其余同中跨箱梁。其中N6束在橋梁部分二期恒載施加完畢后才進(jìn)行張拉。錨具均采用圓形夾片錨具。 </p><p&

4、gt;　　圖1-1 箱梁斷面圖 </p><p>　　箱梁預(yù)拱度設(shè)置的依據(jù) </p><p>　　箱梁在自重、預(yù)應(yīng)力等永久作用下將產(chǎn)生一定的撓度。而箱梁產(chǎn)生較大的變形，除了從感官上的不安全感外，它甚至?xí)?dǎo)致行車(chē)?yán)щy、橋面鋪裝層損壞等現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)橋梁安全造成影響。在實(shí)際施工過(guò)程中，如果忽略箱梁在一系列恒載的作用下產(chǎn)生的撓度，也將導(dǎo)致施工的不方便性，甚至對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)安全也造成一定影響。如果預(yù)

5、制梁隨張拉等永久作用力引起的上拱較大，將直接影響橋面鋪裝的施工，可能導(dǎo)致橋面鋪裝厚薄不一，即浪費(fèi)了混凝土，又增加了橋梁的二期恒載，影響結(jié)構(gòu)壽命。因此，通過(guò)施工時(shí)設(shè)置一定的反向撓度即預(yù)拱度來(lái)加以抵消此類(lèi)變形，是很有必要的。 </p><p><b>　　預(yù)拱度設(shè)置計(jì)算： </b></p><p>　　以中跨中梁為實(shí)例進(jìn)行計(jì)算，取梁L/4處為計(jì)算截面，其計(jì)算值可視為全梁平

6、均值。 </p><p>　　3.1 各技術(shù)控制參數(shù)如下： </p><p>　　混凝標(biāo)號(hào)為C50，張拉控制應(yīng)力為1395MPa，計(jì)算以中跨中梁計(jì)算為例。計(jì)算跨徑L取值39.2m，混凝土彈性模量E=3.45MPa，預(yù)應(yīng)力鋼絞線彈性模量取值E=1.95MPa，以L/4為計(jì)算截面，其截面慣性矩I=0.5599m。 </p><p>　　3.2 梁自重作用下產(chǎn)生的向下?lián)隙?/p>

7、f </p><p>　　其中q=G/L=39kN/m，I=0.5599m，f=5/384·[（qL）/（E·I）] </p><p>　　中跨中梁由自重產(chǎn)生的跨中向下?lián)隙萬(wàn)=62mm </p><p>　　3.3 箱梁張拉預(yù)應(yīng)力損失 </p><p>　　后張法施工預(yù)應(yīng)力箱梁，主要考慮以下五項(xiàng)應(yīng)力損失值：預(yù)應(yīng)力筋與管道壁

8、間摩擦引起的應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力筋由錨具變形、鋼絞線回縮和接縫引起的預(yù)應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力筋分批張拉時(shí)混凝土彈性壓縮引起的應(yīng)力損失；鋼筋松弛引起的預(yù)應(yīng)力損失；混凝土收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失。本實(shí)例中，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用低松弛鋼絞線，由預(yù)應(yīng)力筋松弛引起的應(yīng)力損失可以忽略。 </p><p>　　3.3.1 摩阻損失 </p><p><b>　　X=9.8m； </b></

9、p><p>　　鋼絞線與孔道壁的摩擦系數(shù)； </p><p>　　管道每米長(zhǎng)度的局部偏差對(duì)摩擦的影響系數(shù)k=0.0015； </p><p>　　=4.29=0.075弧度； </p><p>　　=4.03=0.07弧度； </p><p>　　=3.78=0.066弧度； </p><p>　　

10、=3.39=0.059弧度； </p><p><b>　　=0，得到： </b></p><p>　　==40.8MPa </p><p>　　==39.5MPa </p><p>　　==38.4MPa </p><p>　　==36.5MPa </p><p>　　=

11、=20.4MPa </p><p>　　3.3.2 錨具變形損失 </p><p>　　由于管道為曲線，考慮反摩阻影響，錨具內(nèi)縮值取： </p><p>　　單位長(zhǎng)度由管道摩阻引起的預(yù)應(yīng)力損失=（）/l=0.0021MPa/mm，回縮影響長(zhǎng)度l=23.6m《l，得到由錨具變形產(chǎn)生的考慮反摩阻后預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力損失==2··l·（l-x）

12、/l=0.1MPAa，可忽略不計(jì)。 </p><p>　　3.3.3 混凝土彈性壓縮損失 </p><p>　　箱梁張拉順序如下：N1-N5-N2-N4-N3 </p><p>　　后張拉各批次鋼筋所產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力可近似計(jì)算 </p><p>　　（1/A+e·y/I）/m=5.35MPa </p><p&

13、gt;<b>　　·m </b></p><p>　　=（m-1）·/2m=60.48MPa </p><p>　　3.3.4各束預(yù)應(yīng)力總損失 </p><p>　　N1束=++=101.38MPa </p><p>　　N2束=100.08MPa </p><p>　　N3束

14、=98.98MPa </p><p>　　N4束=97.08MPa </p><p>　　N5束=80.98MPa </p><p>　　3.4 預(yù)加應(yīng)力產(chǎn)生箱梁上拱度計(jì)算 </p><p>　　各張拉預(yù)應(yīng)力束在梁體內(nèi)永存預(yù)加力N為（各2束） </p><p>　　N1束1798.14kN、N2束1800kN、N3束1

15、801.4kN、N4束1804.2kN、N5束2191.8kN </p><p>　　N1-N4束均為彎起束，均在梁L/4位置處彎起；N5束可近似看為直線束。各預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力至凈截面重心軸間的距離可近似為預(yù)應(yīng)力合力至凈截面重心軸的距離e=1.0427m。 </p><p>　　N1束f=11/96·[（N·e·L）/(EI)]=17.1mm </p>

16、<p>　　N2束f=11/96·[（N·e·L）/(EI)]=17.1mm </p><p>　　N3束f=11/96·[（N·e·L）/(EI)]=17.1mm </p><p>　　N4束f=11/96·[（N·e·L）/(EI)]=17.1mm </p><p

17、>　　N5束f=1/8·[（N·e·L）/(EI)]=22.72mm </p><p>　　則預(yù)加應(yīng)力引起的上撓f=91.18mm </p><p>　　3.5 預(yù)加應(yīng)力階段總撓度為 </p><p>　　f=f-f=29.18mm（向上） </p><p>　　由混凝土收縮徐變等綜合因素引起的梁拱度增長(zhǎng)，

18、據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)以初期張拉上拱值的70%估算取值f=20.4mm，以現(xiàn)場(chǎng)存放60天為標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p>　　4、預(yù)制場(chǎng)反拱度的設(shè)置 </p><p>　　根據(jù)施工計(jì)算及設(shè)計(jì)參考建議值，綜合考慮，包樹(shù)黃河大橋40m箱梁的預(yù)制，在臺(tái)座上即箱梁底模設(shè)置向下預(yù)拱度43mm，并沿梁場(chǎng)方向按二次拋物線分布。 </p><p>　　5、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際差異及原因分析 </p>

19、<p>　　經(jīng)過(guò)施工實(shí)測(cè)，箱梁施工達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，預(yù)加應(yīng)力施工階段，箱梁上拱平均在19mm，小于施工計(jì)算值29.18mm。經(jīng)分析，主要有以下幾點(diǎn)原因： </p><p>　?。?）理論計(jì)算采用C50混凝土彈性模量理論值3.45MPa，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工箱梁的彈模實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)彈模平均值在4MPa以上； </p><p>　?。?）箱梁跨中撓度量測(cè)直接取箱梁在臺(tái)座上的上拱度，忽略臺(tái)座對(duì)梁

20、體回縮產(chǎn)生的摩擦及臺(tái)座自身的受力變形影響； </p><p>　?。?）理論計(jì)算時(shí)各類(lèi)計(jì)算參數(shù)的取值與實(shí)際梁體的偏差，如等； </p><p>　　（4）箱梁現(xiàn)場(chǎng)施工在尺寸等各方面的實(shí)際偏差。 </p><p>　　6、提高箱梁預(yù)拱度精度的相關(guān)建議 </p><p>　?。?）預(yù)應(yīng)力管道定位準(zhǔn)確，線形圓滑，減少預(yù)應(yīng)力摩阻損失； </p&

21、gt;<p>　?。?）嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，保證材質(zhì)穩(wěn)定，確?；炷良?jí)配及均勻性；同時(shí)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)混凝土彈模進(jìn)行必要修正； </p><p>　?。?）加強(qiáng)施工精度控制，箱梁模板尺寸定期校核，同時(shí)模板設(shè)計(jì)應(yīng)考慮預(yù)拱度的設(shè)置； </p><p>　　（4）預(yù)應(yīng)力施加應(yīng)精確，定時(shí)對(duì)千斤頂進(jìn)行標(biāo)定等； </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) <