预制梁张拉向上挠曲的梁端防损

2017-01-09赵德海周路露重庆城建控股集团有限责任公司重庆40000重庆景帝园林艺术有限公司重庆4047重庆黎昌园林有限责任公司重庆40004

四川建筑 2016年6期

赵德海，张涛，周路露，胡娟(.重庆城建控股(集团)有限责任公司，重庆 40000； .重庆景帝园林艺术有限公司，重庆 4047；.重庆黎昌园林有限责任公司，重庆 40004)

预制梁张拉向上挠曲的梁端防损

赵德海1，张涛1，周路露2，胡娟3
(1.重庆城建控股(集团)有限责任公司，重庆 400010； 2.重庆景帝园林艺术有限公司，重庆 401147；3.重庆黎昌园林有限责任公司，重庆 400014)

预制梁是在台座上浇筑成型，台座面平齐，作为梁体的支撑面。预应力张拉时，改变了预制梁的状态，中部向上挠曲后，梁端成为支点，既有向中部的变形，又成为承受整片预制梁的受力支点。梁端混凝土容易破损、拉裂，影响预制梁的成型质量，对耐久性、外观也不利。阆中嘉陵江四桥预制梁采取了配合比优化、梁端台座处理、工艺措施加以控制，成效明显。

预制梁；破损；台座处理；调平钢板

公路桥梁预制梁是在预制场制作成型，用架梁设备架设安装，具有能克服地形困难、免于搭设支架、半工厂化制作、加快进度的特点，在公路桥梁中应用广泛。

预制梁在台座上浇筑成型，施加预应力后，压浆封锚，再架设安装。预制梁预应力钢束布置于腹板，呈两头高中部底的竖向弯曲状。施加预应力后，弯曲应力会使预制梁中部竖向向上挠曲，挠曲度受混凝土配合比、龄期、振捣、养护等因素影响，与预制梁的跨径成正比。即使在预制台座上设有反拱作为张拉挠曲的预防措施，也仅仅是使预制梁腹板在挠曲后呈水平直线，预制梁本身受弯曲应力挠曲不可避免，这是预制梁生产中存在的普遍现象。

预制梁竖向向上挠曲后，中部脱空与预制台座产生间隙，两端成为支点。梁体竖向向上挠曲，两端头势必有向中部变形发生，改变了梁体水平平展与台座的贴合搁置状态。梁端头在向中部变形、向上挠曲的情况下，成为承受整片预制梁的受力支点，应力集中且与台座产生滑移，梁端混凝土会被拉裂、产生裂纹、掉块缺角、破损、以致被破坏，影响预制梁的成型质量，伤害预制梁耐久性，影响桥梁外观。

在阆中嘉陵江四桥预制梁(T梁)生产过程中，从混凝土配合比、张拉龄期、施工工艺、预制台座梁端处治等方面入手，制定针对性的措施，使预制梁在制作过程中避免了张拉挠曲的梁端破损，成型质量得到有效控制。

1 预制(T)梁概况

阆中市嘉陵江四桥预制(T)梁为8跨，分左右幅，每跨12片，共96片。梁体跨径41.25 m，梁高2.5 m，混凝土强度等级C50。中部30 m范围内标准断面腹板宽20 cm、马蹄48 cm×40 cm(断面Ⅰ—Ⅰ)，两端各5.625 m渐变为(断面Ⅱ—Ⅱ)腹板宽32 cm、马蹄60 cm×70 cm。具体结构见图1。

预应力钢束N1～N5，其中N5为2束，共6束，每束由9φ15.2钢绞线组成，采用后拉法施工。N1～N4由下而上依次布置于腹板内，N5并排布置于腹板底。预应力钢束自中部向两端翘起，锚固于梁体端头(图2)。

图1 预制梁构造

图2 预应力钢束布置

图3 预埋调平钢板

采用在桥上预制，浇筑混凝土台座。台座宽度与预制梁腹板宽尺寸一致，中部宽48 cm，端部渐变为60 cm。定型钢模板配附着式振动器。采用Midas Civil有限元分析，梁体在预应力施加后，中部会产生向上3.5 cm的挠度，梁体的端头因变形易受到损伤。

2 端头防损措施

分析了梁体在预应力下变形产生的原因，尽量减小梁体的受力变形；受力变形始终存在，且减小有限，重点是在减小梁体端头受力变形的阻力，并满足承受梁体自重的要求。

2.1 混凝土配合比

预制梁混凝土C50，强度等级高，胶凝材料需用量相应较大，在其他材料不变的情况下，会降低混凝土的弹性模量，在预应力施加后，变形有增大的趋势。配合比的设计原则，是增大混凝土的弹性模量，减小预制梁的受力变形，缩小梁端的变形量。在满足强度的情况下，控制胶凝材料总量。经多次试验验证，将胶凝材料总量控制在500 kg/m3。胶凝材料控制在一定范围内，能使混凝土在受力情况下，减小徐变。优选级配良好，属Ⅰ区范围的粗细骨料，增大粗骨料用量，减小砂率，使混凝土弹模有增大趋势[1]。掺入聚羧酸型高性能外加剂，减小水灰比，将水灰比控制在0.3，用水量减少，混凝土中的空隙相应减少，混凝土的收缩徐变相应减小。

2.2 台座端头处理

预制梁底设有支座调平钢板(图3)，调平钢板出露于梁底，在制作时埋入梁端，预先设置为与桥梁纵坡一致的坡度。在预制梁安装时，调平钢板搁于水平的支座上，调平钢板预设的坡度转换到梁体上，就能将梁体调整为桥梁设计纵坡一致，满足桥梁设计各种纵向坡度的变化。

针对梁底设有调平钢板的特点，可将梁体受预应力向上挠曲，端头支点受力转移到调平钢板上，就能防止混凝土的单点受力，调平钢板能满足成桥后的恒载与活载受力要求，也就足够承受梁体本身荷载。在调平钢板与台座钢板间涂抹润滑油脂，两者之间滑动变形阻力减小，既不限制调平钢板位移，也不损伤梁体混凝土及台座钢板。

2.2.1 穿带孔

要使调平钢板出露于梁体，需对台座梁端部位进行相应处理(图4)。台座在预制梁端横隔板附近设安装起吊索具的穿带孔。穿带孔顺梁体长40 cm，与调整钢板间隔20 cm，在梁体浇筑时用木楔支垫钢板1，使其与梁体底面平齐并支垫牢固。在预应力施加前将木楔松开，拆除钢板1。

图4 梁端台座处理

穿带孔将台座分隔为Ⅰ、Ⅱ区(靠近梁体中部为Ⅰ区，端部为Ⅱ区)。

2.2.2 调平钢板出露

台座Ⅰ区与梁底面平齐，台座Ⅱ区(梁端部位)低于台座Ⅰ区(梁体中部)2 cm，与梁底间隙2 cm。调平钢板搁置台座Ⅱ区上并敷上一层油脂，调整坡度，满足预制梁安装后的桥梁纵坡要求，在浇筑后，调平钢板便出露于梁体。

因台座Ⅱ区与梁底间隙2 cm，在调平钢板的前后设置木板2、3，木板2、3厚度2 cm，木板在受挤压时，自身变形能保护梁体混凝土免于受损。支垫于台座Ⅱ区上，使其梁底在成型后底面平齐。木板2、3与台座之间均敷上一层油脂，减小木板位移时的阻力。

2.2.3 混凝土及预应力

在浇筑过程中，坍落度应控制在配合比范围内，充分振捣，排出气泡，使梁体混凝土充分密实，并将浮浆清理排出。浇筑完成后，及时覆盖酒水养护，保证混凝土硬化需水量，充分硬化。

按设计要求，张拉龄期大于或等于5 d，强度达90 %再进行预应力张拉。张拉时，拆除穿带孔的木楔及钢板1，穿带孔梁体成为自由区段。台座Ⅱ区范围内的调平钢板、板2、板3在中部梁体向上挠曲，端头向下的变形影响下，木板2、木板3受挤压变形，调平钢板成为受为支点，穿带孔板1拆除后，向内的位移不受阻挡，与台座Ⅱ区面之间有润滑油脂，滑动也较自由。