[12-11 17:00:02] 来源:http://www.tmgc8.com 桥梁工程 阅读:3877次
摘要 考虑简支转连续预应力混凝土连续T梁桥的具体特点,将理论分析与施工实践紧密结合起来,在进行详细的施工阶段理论分析及验算的基础上,提出施工质量控制的方法与措施,从而确保施工质量和施工安全。本文的工作对简支转连续预应力混凝土连续T梁桥的具体施工具有较强的指导意义。
关键词 预应力T梁 简支转连续 分析验算 质量控制
1 引言
作为连续梁桥施工中较为常见的一种方法,简支转连续施工方法一般先架设简支状态的预制主梁,进而再将主梁在墩顶连成整体最终形成连续体系[1]。由于这种施工方法简单便捷,施工质量可靠,采用简支梁桥的施工工艺却达到了建造连续梁桥的目的,因此在中小跨径的连续梁桥中得到了广泛的应用。
由于简支转连续预应力混凝土连续梁桥在施工过程中存在明显的体系转换,受力复杂,施工过程中的质量与安全控制就显得分外重要。因此,本文结合具体的工程实际,在施工阶段理论分析及验算的基础上,提出控制施工质量的方法与措施,从而确保简支转连续预应力混凝土T梁桥的施工质量和施工安全。
2 施工阶段
某预应力混凝土连续T梁桥,跨径布置为3×30m,桥面宽度为0.5m(防撞栏)+15.5m(行车道)+0.5m(防撞栏)=16.5m。该桥横向上布置7片T梁,梁高2.0m,翼板宽1.80m,肋厚0.2m。T梁横向间距2.3833m,翼板中间湿接缝宽度为0.5833m。该预应力混凝土连续梁桥的每一跨布置7片横隔板,纵向间距为5.0m,横隔板厚度为0.17m。
从施工过程中结构体系的角度来讲,简支转连续梁桥的大体施工程序可分为两种,第一种是先将每一片简支梁转换为连续梁后,再进行横向整体化;第二种是先将每一跨的简支梁横向整体化后,再进行纵向的连续化[2]。本文所研究的预应力混凝土连续T梁桥采用第二种施工程序,其具体细分为5个施工阶段:1预制安装每一跨的T梁并现浇横隔梁;2现浇纵向湿接缝混凝土;3现浇连续段混凝土并张拉负弯矩区预应力钢筋;4拆除临时支座进行体系转换、5桥面铺装和桥面设施施工。
3 施工分析验算
3.1 施工阶段受力分析www.tmgc8.com
基于预应力混凝土连续T梁桥实际的施工阶段划分,在合理模拟结构和边界的基础上建立各个施工阶段的空间有限元模型,分析得到各个施工阶段结构的受力情况。
通过分析,得到各个施工阶段受力最不利的一片T梁的受力状态如图1~图5所示。其中在第1和第2施工阶段,结构处于简支状态,因此仅以一跨来表达结构的受力状态,在第3施工阶段及以后结构整体受力,因此以三跨来表达结构的受力状态。
图1 第1施工阶段T梁受力图
图2 第2施工阶段T梁受力图
图3 第3施工阶段T梁受力图
图4 第4施工阶段T梁受力图
图5 第5施工阶段T梁受力图
从图1~图5可以看出,随着施工阶段的不断推进简支梁桥逐渐变为连续梁桥,跨中附近梁段弯矩逐渐减小,靠近支点附近的梁端弯矩符号发生变化,支点截面逐渐由负弯矩变化为正弯矩并且不断增大。因此支点及支点附近梁端受力情况复杂,在施工过程中应加强控制。
3.2 施工阶段验算
上述分析说明随着施工阶段的不断推进,结构的受力状态不断发生变化;很明显结构的应力状态也必然随着受力状态的改变而发生变化,为了保证结构的安全,必须对结构的应力状态进行验算,根据规范规定[3],各施工阶段受力最不利的各控制截面的应力验算如表1~表5所示,其中应力符号规定为“压‘+’拉‘-’”。
表1 第1施工阶段控制截面应力验算表(单位:MPa)
截面
法向应力
主应力
上缘
最大
上缘
最小
下缘
最大
下缘
最小
最大
www.tmgc8.com主压
最大
主拉
跨中
0.551
0
14.8
0
7.66
-0.002
支点
2.86
0
9.79
0
6.36
-0.02
规范
限值
满足?
满足
满足
满足
满足
满足
满足
表2 第2施工阶段控制截面应力验算表(单位:MPa)
截面
法向应力
主应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大主拉
跨中
0.94
0
13.8
0
7.39
www.tmgc8.com-0.003
支点
2.84
0
9.7
0
6.28
-0.01
规范
限值
σkp≤0.65fck=21.1MPa
σkt≥-0.5ftk=-1.33MPa
σcp≤19.4MPa
σtp≥-1.33MPa
满足?
满足
满足
满足
满足
满足
满足
表3 第3施工阶段控制截面应力验算表(单位:MPa)
截面
法向应力
主应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大
主拉
1跨跨中
0
-1.65
14
0
6.16
-0.003
中支点
4.71
0
www.tmgc8.com-1.26
0
2.06
-0.34
2跨跨中
0
-3.19
14.2
0
5.5
-0.001
规范
限值
σkp≤0.65fck=21.1MPa
σkt≥-0.5ftk=-1.33MPa
σcp≤19.4MPa
σtp≥-1.33MPa
满足?
满足
满足
满足
满足
满足
满足
表4 第4施工阶段控制截面应力验算表(单位:MPa)
截面
法向应力
主应力
上缘最大
上缘
最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大
主拉
1跨跨中
0.27
0
www.tmgc8.com15
0
7.63
-0.001
中支点
6.01
0
0.77
0
3.95
-0.56
2跨跨中
0
-0.66
16.6
0
7.99
-0.001
规范
限值
σkp≤0.65fck=21.1MPa
σkt≥-0.5ftk=-1.33MPa
σcp≤19.4MPa
σtp≥-1.33MPa
满足?
满足
满足
满足
满足
满足
满足
表5 第5施工阶段控制截面应力验算表(单位:MPa)
截面
法向应力
主应力
上缘最大
上缘
最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大主拉
www.tmgc8.com1跨跨中
1.22
0
13.2
0
7.2
-0.005
中支点
4.88
0
3.03
0
4.78
-0.83
2跨跨中
0
-0.206
15.8
0
7.78
-0.001
规范
限值
σkp≤0.65fck=21.1MPa
σkt≥-0.5ftk=-1.33MPa
σcp≤19.4MPa
σtp≥-1.33MPa
满足?
满足
满足
满足
满足
满足
满足
由表1~表5可以看出,在各个不同的施工阶段各控制截面的最大法向应力及最大主应力会发生变化,而且中支点截面的应力变化幅度比较大,但总的来说均没有超过规范规定的限值,因此在施工的过程中截面应力是安全的。
4 施工质量控制
从施工阶段的受力分析、应力分析及验算可以看出,结构在理论上是处于应力安全的状态,截面上的最大法向应力和最大主应力均未超过规范规定的限值。但是应当看到,随着施工阶段的发展,简支转连续预应力混凝土连续T梁桥的受力状态和应力状态不断发生变化,尤其在两个施工阶段的衔接处结构的应力状态变化较大。因此,为了确保桥梁施工安全和施工质量,还必须在施工现场加强对施工的指导和施工质量的控制,并将理论分析与施工实践更好的结合起来。
因此,在理论分析的基础上,基于预应力混凝土连续www.tmgc8.comT梁桥的具体特点,在总结工程实践经验的基础上,应做好以下施工质量控制工作:
(1)考虑到简支转连续预应力混凝土连续T梁桥在施工过程中内力状态和应力状态不断发生变化,因此施工前应有完善的施工组织计划和详细的施工方案步骤,合理安排预制、架设等各施工环节的工期,达到施工连续不间断;
(2)当每一跨的预制T梁安装完成之后,应尽快现浇横隔板,使每一跨的各片梁之间形成整体,以保证结构整体受力和施工安全;
(3)从图2和图1的对比可以看出,现浇纵向湿接缝施工完成以后结构的负弯矩减小,因此在现浇纵向湿接缝混凝土的施工阶段应注意控制立模精度和混凝土的超方量,以防对结构受力造成不利影响;
(4)从图3和图2的对比以及表3和表2的对比可以看出,在现浇连续段混凝土并张拉负弯矩区预应力钢筋之后,整个结构体系的受力状态和应力状态变化比较剧烈,因此一定要保证负弯矩区混凝土的浇筑质量和养护质量,以确保该段结构的应力安全;
(5)为了保证结构的整体受力,使外荷载可以均匀地分布到结构的各个部分,主梁翼板湿接缝处及连接端头的砼表面必须凿毛、冲洗,以保证新老砼的良好结合;
(6)由图4、图3和图2的比较以及表4、表3和表2的比较可以看出,结构的负弯矩区的受力和应力在相应的施工阶段会出现变化,相应地临时支座的受力也会不断变化,因此必须严格控制临时支座的制作及安装质量,保证有足够的强度和刚度富裕;另一方面临时支座拆除应同步、对称、均匀,尽量减少振动,以免对结构和永久支座的受力产生不利影响;
(7)由图5、图4的对比以及表5、表4的对比可以看出,在桥面铺装阶段结构的负弯矩会减小,截面上的压应力也减小,但在这个施工阶段应该注意严格控制桥面上的临时施工荷载,以防结构的应力超限而使结构受到损伤。
5 结论
通过对简支转连续预应力混凝土连续T梁桥进行施工阶段的受力分析及应力分析验算,在理论分析与施工实践相结合的基础上对简支转连续施工方法的施工经验进行总结,得到简支转连续施工方法应注意的施工质量控制重点,对当前简支转连续预应力混凝土T梁桥的施工具有一定的指导意义。
参考文献
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[6] 卞龙,邓通发.先简支后连续梁桥施工技术简介[J].山西建筑,2007,33(6):323-324
截面
法向应力
主应力
上缘最大
上缘最小
下缘最大
下缘最小
最大主压
最大主拉
跨中
0.94
0
13.8
0
7.39
-0.003
支点
2.84
0
9.7
0
6.28
-0.01
www.tmgc8.com规范
限值
满足?
满足
满足
满足
满足
满足
满足