丹江口汉江大桥T梁张拉顺序对梁体变形的影响分析

李湘华　张新华　汪　伟　张亚昆　何振华湖北省路桥集团有限公司（430056）



丹江口汉江大桥T梁张拉顺序对梁体变形的影响分析

李湘华张新华汪伟张亚昆何振华
湖北省路桥集团有限公司（430056）

摘要：40 mT梁钢绞线的张拉顺序对T梁预应力及T梁的侧向变形有着重要的影响。通过对T梁不同的张拉顺序进行对比分析，调整张拉顺序后T梁应力基本不受影响，产生的侧向变形远小于按设计张拉顺序产生的变形，因此按调整后的张拉顺序施工更有利于保证T梁的变形、安装和桥梁线性控制。

关键词：T梁；张拉顺序；梁体变形

丹江口汉江公路大桥引桥位于丹江口市新港开发区陈家港码头，大桥总长度780 m，桥跨组合为（3×40+4×40）m连续T梁+（145+260+85）m高低塔双索面混凝土斜拉桥，大桥起点里程桩号K1+ 122，终点里程桩号K1+902，主桥长490 m，为特大桥。大桥采用双向四车道一级公路标准，路基宽度为主桥27.50 m，引桥24.50 m。设计车速80 km/h，兼顾城市道路功能，两侧设人行道。桥型布置如图1。全桥采用公路-Ⅰ级荷载进行设计，最大纵坡为2.5％，桥面横坡为双向2％。

图1　丹江口汉江公路大桥桥型图

引桥上部构造采用（3×40+4×40）m连续预应力T梁结构，桥面宽24.5 m。引桥段1～6#墩帽梁横桥向长23.5 m，高度为1.6 m，顺桥向宽2.0 m（连续墩）、2.4 m（3号交界墩）。0号桥台桩径1.5 m，桥台桩长20 m。1#～6#为柱式墩，桩径1.8 m，桩长25 m、30 m两种规格。1#～6#墩柱高度1.64～10.48 m，系梁高1.5 m、宽1.5 m。帽梁横桥向全长24.5 m，高1.5 m。

1　T梁介绍

T梁指横截面形式为T型的梁。两侧挑出部分称为翼缘，中间部分称为梁肋。T梁相当于将矩形梁中对抗弯强度不起作用的受拉区混凝土挖去后形成的。与原有矩形抗弯强度完全相同外，T梁既可以节约混凝土，又可以减轻构件的自重，提高了跨越能力。T梁结构是我国中、小跨径桥梁常用的结构，常见的T梁长度为30 m和40 m［1］。

2　T梁制作过程

T梁是采用后张法施工的预应力混凝土梁。施工具体方法是：先穿钢绞线，采用卷扬机拖拉的方法进行穿孔。钢绞线穿入孔道后，两端伸出一定的长度作为工作段，伸出长度为80 cm。再进行钢绞线的张拉，待混凝土达到设计张拉强度后（一般为混凝土强度的85％），才可以进行预应力钢绞线的张拉。张拉过程一般为：0→20％σ（持荷2 min）→50％σ。（持荷2 min）→100％σ（持荷2 min）→103％σ（持荷5 min）→锚固。在张拉过程中还应当测量钢绞线的伸长量，钢绞线张拉一般采用伸长量和张拉应力双指标控制，且采用对称张拉的顺序进行张拉［2］。张拉完毕后，为防止钢绞线腐蚀和预应力损失，须在48小时内进行压浆。压浆采用真空辅助压浆，压浆顺序为先下后上，同一管道压浆连续进行，一次完成。记录好压浆时间、环境温度、浆的温度、浆的流动度、真空度等。压浆结束后须在24 h内完成封端［3］。

3　T梁张拉过程分析

T梁预应力施工是T梁施工的重要环节，也是T梁承载能力的关键。T梁每一束钢绞线张拉顺序一般为：采用0→20％σ（持荷2 min）→50％σ（持荷2 min）→100％σ（持荷2 min）→103％σ（持荷5 min）→锚固。

3.140 mT梁情况介绍

图2　40mT梁张拉位置示意图

汉江公路大桥引桥上部构造为（3×40+4×40）m，7孔40 m预应力T梁组成，共计70片T梁。T梁长40 m，顶宽175 cm，底宽60 cm，梁肋20 cm。整片T梁（以中梁为例）设计布置了5束钢绞线，这5束钢绞线分别为N1a、N1b、N2、N3、N4，采用高强度低松弛钢绞线，钢绞线抗拉强度fpk=1 860 MPa，波纹管采用金属波纹管，具体断面型式如图2。

3.240 mT梁张拉模拟分析

设计图纸提供的T梁张拉顺序为：50％N2→50％N3→100％N1a→100％N1b→100％N2→100％ N3→100％N4。采用MIDAS CIVIL 2012有限元程序模拟的40 mT梁张拉顺序的全过程。计算结果如表1所示，模型计算如图3所示。

图3　按设计张拉的结构模型图

表1　采用设计的张拉顺序的T梁各工况下的变位和受力状态表

按照设计提供的张拉顺序进行了2片中跨中梁的张拉，发现T梁张拉后起拱高度为30 mm，起拱效果良好，但侧向偏位达到15 mm，且张拉完成后不可恢复，这种侧向变形影响T梁质量及其安装。

图4　调整张拉顺序后的结构模型图

表2　调整张拉顺序后的T梁各工况下的变位和受力状态表

针对上述问题，合理调整张拉顺序，调整后的张拉顺序为：100％N2→100％N3→50％N1a→100％ N1b→100％N1a→100％N4。该顺序可有效减小侧向偏位。通过结构计算得到调整张拉顺序后各个部位的最大应力，与设计给出的张拉顺序相比较为接近，最终的压应力比设计张拉顺序的压应力略小，且侧向位移可大幅度降低。

采用有限元模拟计算后的张拉顺序对40 mT梁进行张拉，选取一片中梁采用调整后的张拉顺序进行张拉，其情况如表3所示。

表3　调整张拉顺序后的记录表

由表3可知采用调整后的张拉顺序进行张拉，40 m T梁侧向变形明显减少，即侧向变形由15 mm变为3 mm。调整后张拉顺序起拱高度为34 mm，设计要求张拉顺序起拱高度为33 mm，两种张拉顺序的起拱高度基本一致。

在实际施工中，采用调整后的张拉顺序共实施了40片T梁，其中起拱高度均超过30 mm，侧向位移均小于4 mm。采用设计张拉顺序共实施了9片T梁，其中起拱高度均超过30 mm，侧向位移均大于等于15 mm。

4　结论

40 mT梁钢绞线采用设计提供的张拉顺序可以满足40 mT预应力的施工要求，但是采用此种张拉顺序进行40 mT梁预应力的张拉会引起梁体的侧向产生15 mm的变形，变形过大影响结构的使用。

40 mT梁钢绞线采用调整后的张拉顺序，可以满足40 mT梁预应力的施工要求，同时40 mT梁产生的侧向变形非常小，几乎可以忽略不计。

40 mT梁钢绞线采用设计提供的张拉顺序跨中预应力可以达到18.01 MPa，可以保证40 mT预应力的施工要求。采用调整后的张拉顺序预应力可以达到17.66 MPa，两者相比基本是一致的。

通过对两种张拉顺序进行比较可知，两种张拉顺序均可以满足预应力施工的要求，且不会对梁体造成破坏。但是采用调整后的方案更有利于保证T梁的变形、安装和桥梁线性控制。

参考文献：

［1］JTG/T F50- 2011，公路桥涵施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］张泽云.桥梁施工中T梁梁板安装方案［J］.交通世界（建养机械），2012（11）.

［3］陈子涵.白果树特大桥T梁混凝土质量的控制［J］.武汉工业学院学报，2011（03）.