结合变形计算的预制T梁桥施工技术要点

李纯

（佛山市广佛肇高速公路有限公司，广东 佛山 528000）

1 工程概况

某高速公路跨线桥梁在K26+510附近上跨西二环高速，为减少施工期间对西二环高速的影响，采用预制T梁跨越，左右幅错孔布置。该桥上部采用左幅（15×25+20+25+55+2×30+15×25+35+21×25）m预应力混凝土简支小箱梁、T梁，右幅（15×25+2×20+55+35+30+15×25+35+21×25）m预应力混凝土简支小箱梁、T梁，下部桥墩采用π形墩、门架墩、桩基础。桥梁全长1 470m，主线桥梁起点桩号为K26+064.000，终点桩号为K27+534.000。该桥区段内未见岩溶等不良地质，但覆盖层厚，下层为粉砂、粗砂、圆砾、全-强风化泥岩、砂岩等，基岩主要为中风化泥岩、砂岩，埋深较深，基本约为50m，该桥桩基为摩擦桩设计。

施工前为充分了解施工中预制构件的力学性能和变形情况，方便施工人员清楚施工要点和施工现场的初步监测。首先开展预制梁体的初步施工计算，并确定其主要变形区域，结合预制梁的施工程序，为相关程序制定施工注意事项。

2 预制T梁施工过程

预制T梁的施工过程主要分为T梁桥墩施工、T梁主体预制、T梁现场吊装、T梁的横向连接四个部分[1-2]。

2.1 T梁桥墩施工

T梁架设所用桥墩采用π形墩，由于硬岩层埋深较深的缘故，该π形桥墩的摩擦桩设计容易导致底座施工中标高精度失准。桥墩施工前对该建造区域场地开展场地的清理和夯实，桩基的钢筋笼制作和混凝土浇筑根据施工规范依次开展。桥梁墩体和盖梁混凝土浇筑的整个过程中按时段测量盖梁横向各点的水平标高，由此判断是否存在由于天气或土体的原因导致桥墩发生小角度偏转或部分倾斜。此外，相邻两桥墩也需要按照设计要求保持一致。桥墩的施工精度对T梁桥各预制梁体构件的吊装拼接精度具有重要影响。

2.2 T梁主体预制

T梁主体预制主要包括预制场地建设、预制模板安装、混凝土浇筑、预应力张拉四部分。

（1）由于施工场地的限制以及防止雨季积水浸泡导致地基的不均匀沉降，施工场地在建设前应加强地基处理工作。在地基夯实处理后一次性整体浇筑表层混凝土，并搭设施工敞篷及龙门吊开始预制T梁的制作。

（2）T梁模板采用按照特定尺寸定制的钢模，钢模的底模板和侧模板采用特制的拉螺杆锁口和锁脚。将钢筋绑扎到位后放置在钢模中，并将预应力管道安装在钢模的设计尺寸位置，最后将波纹管锚垫板安装在指定位置即可。

（3）混凝土浇筑按照相关规范及标准开展[5]，在准备开始批量生产T梁预制构件前，浇筑多个批次的混凝土，并且测试其力学性能，应重点关注抗压强度、坍落度等，待混凝土各项指标值趋于稳定且达到规范要求的界限，即可批量生产大型预制T梁构件。在浇筑过程中应保持混凝土的流动性能，并使用振动设备在浇筑过程中不断保持混凝土的自流平以及消除气泡。

（4）浇筑的混凝土养护龄期达到8d后，且混凝土强度达到要求后即可开始预应力钢束的张拉。T梁的预应力钢索张拉主要使用电动油泵、千斤顶、灰浆搅拌机、压浆机、锚具等工具。预应力索的目标锚下应力为1 395MPa，主要根据压力表的读数确定预应力钢束的预应力大小。在钢绞线张拉后的一定时间内，预应力基本不存在损失即可开始孔道压浆。孔道压浆使用的水泥、水灰比、浆液黏稠度等均满足相关要求[3]。

2.3 T梁的现场吊装

通过预制场地的龙门吊将预制完成的T梁吊装至运梁平车上。整个运输过程中为保证梁体平稳性，梁体以方木为垫块并用摩擦布条稳固以防止梁体出现侧翻。梁体抵达施工现场后采用钢索兜底吊装的方法将梁体升空。随起升量的逐步增加，待T梁逐步转变为稳定的状态后以缓慢的速度向上提升。与此同时，由现场测量人员同步开展T梁的定位工作，待梁体位置满足要求则以缓慢的速度落梁。但必须注意，在落梁的同时尽量保证梁体两端同时落下，且不出现明显的局部碰撞。

2.4 T梁的横向连接

一跨的各个预制T梁构件在按照顺序吊装且对准完成后，需尽快开张T梁预制构件的横向连接施工工序。主要包括横向接缝处的钢筋绑扎，模板搭建以及混凝土现场浇筑。T梁的横向连接将各预制T梁连接成整体，以开展后续的桥面铺装施工。

3 预制T梁变形计算

预制构件的施工工序繁多，存在拼装的精度问题。同时，尺寸变形对预制T梁的现场施工以及整体桥面的力学性能都会造成影响。因此，在了解施工的同时，也为了更加清楚施工误差对整跨预制T梁桥的影响，开展了用于指导施工的预制T梁变形的初步数值计算，并分析相关施工误差带来的变形影响。

3.1 单个预制T梁模型

单个T梁的模型建立如图1所示。该计算主要考虑梁体的变形，因此整个计算模型采用弹性计算。混凝土梁体为标准的20m跨径T梁，其中以4个横隔梁为界限，划分的尺寸为0.6m+5.9m+7m+5.9m+0.6m。混凝土的弹模为36GPa，钢筋网和预应力筋的弹模为200GPa。其中，预应力筋的初始应力为1 395MPa[4]。

图1 单个预制T梁模型

图2为预应力作用下的T梁竖向位移，正值代表向上。

图2 预应力筋作用下的T沿跨径的预拱度

由图2可知，T梁的跨中为最大竖向位移，当预应力筋的锚固应力不发生损伤时，跨中的位移量为3.42cm，若预应力发生损失，预应力损失10%、20%、30%对应力的跨中位移量分别为3.08cm、2.74cm、2.40cm。

3.2 T梁桥体模型及施工误差分析

图3为T梁桥的整体模型。其中，预制T梁构件从左到右的编号为#1—#5。

图3 5个预制T量横向连接后的整跨桥体

为计算由于单个梁体的变形位移带来的整体桥梁的变形，主要分析T梁中两横隔梁顶处产生的竖向位移以及T梁两支点处产生的竖向位移带来的整体桥梁变形。为方便产生的竖向变形进行比较和产生明显可比较的竖向位移，所有施加的位移荷载统一采用5cm的加载方式。此外，后续主要分析边跨（#1或#5）和中跨（#3）的T梁产生变形时其他梁体的变形。

（1）T梁横隔梁顶处产生竖向位移的影响

当边跨或中跨预制梁体的横隔梁顶处受竖向位移荷载时全桥的竖向位移如图4和图5所示。

图4 T梁横隔梁顶处施加竖向位移的变形云图

图5 T梁横隔梁顶处受荷时各梁体沿跨径的竖向位移

边跨受竖向位移时产生的全桥最大竖向变形位移时施加位移的1.18倍。当边跨受竖向位移时，对其他预制T梁的影响程度随着距离的增大而变弱，且跨中区域的位移量基本相差不大，距离越远的T梁该现象表现得越发明显。中跨受竖向位移时与边跨存在明显的不同。其中，所有预制T梁的竖向变形基本一致，全桥梁体的变形比较均匀。此外，中跨受竖向位移时产生的全桥最大竖向变形位移时施加位移的1.18倍。

（2）T梁支点处产生竖向位移的影响

图6和图7分别为边跨或中跨的预制梁体的支点处受竖向位移荷载时全桥的变形云图和沿跨径梁底的竖向位移。与横隔梁处受位移荷载相似的是，中跨受荷情况下各梁体的变形都比较均匀，边跨也随着距离的变大而影响减弱。不同的是，针对整体竖向变形位移而言，支点受荷载带来的变形影响远没有横隔梁处受荷载带来的影响大。

图6 T梁支点处施加竖向位移的变形云图

图7 T梁支点处受荷时各梁体沿跨径的竖向位移

3.3 结合变形计算的施工要点

由上述计算结果可知，单根T梁预应力的损失会带来明显的预拱度损失，因此，在张拉预应力时必须注意预应力施加过程的损失变化，且对不同的预应力损失设置的预拱度存在差异，将影响T梁的受力性能。此外，通过分别在横隔梁和支点处施加位移来模拟施工误差，发现横隔梁处或跨中处的施工误差带来的影响更大。其中，边跨受竖向位移时造成的影响更加明显。因此，在施工时需要更加注意边跨T梁跨中的变形情况。

4 结语

本文结合工程实例，分析了预制T梁桥的施工过程。T梁桥施工过程中存在许多不确定因素带来的施工误差，且预制拼接过程中对尺寸较为敏感。为能够清楚不同的尺寸误差对全桥的变形影响，建立了单个预制T梁模型分析预应力损失，也建立了T梁全桥桥体模型分析两种误差工况的变形影响。结果得到在单根T梁跨中变形时对其他梁的影响更大，且边跨受荷载时影响更为明显。因此，在预制T梁施工过程中需要更加注意跨中以及变跨T梁的竖向变形。