CN105755961B - 一种防止t形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法 - Google Patents

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    • E01D21/00Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges

Abstract

一种防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法,在边梁内悬臂侧腹板侧面通过边横隔板和中间横隔板布设体外预应力钢筋,逐根张拉边梁预应力钢筋时,当外悬臂最大悬臂处的应变值ε达到应变容许值[ε]时暂停张拉,然后张拉体外预应力钢筋,利用体外预应力钢筋产生的侧弯矩使边梁跨中的侧向弯曲变形值归零;直至最后一根边梁预应力钢筋张拉后在跨中产生的侧向弯曲变形被消除为止。该方法利用体外预应力钢筋平衡边梁预应力钢筋张拉时因边梁质心偏离腹板中心线而引起的侧向弯矩,可有效防止边梁施工中产生侧向弯曲变形。

Description

一种防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及公路桥梁,特别是一种防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法。
背景技术
[0002] T形梁桥是一种常见的公路桥梁,T形梁桥在建造过程中,其边梁因长细比大,侧向 抗弯刚度小,且边梁的质心向外悬臂侧偏离边梁腹板中心线(见图1),导致在施工中边梁预 应力钢筋张拉后,边梁容易发生向外悬臂侧弯曲变形。尤其是在边梁龄期较小时张拉预应 力钢筋比龄期较大时张拉预应力钢筋侧向弯曲变形程度要大许多。存梁时间长,边梁的侧 向弯曲变形程度会随存梁时间的延长而逐渐增大。
[0003] T形梁桥的边梁在施工中发生侧向弯曲变形,会使边梁(1)产生裂缝,严重影响边 梁的施工质量和边梁的耐久性。
[0004] 目前,防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法主要包括:
[0005] 1、在预制T形梁桥的边梁时,增加侧向支撑,减小T形梁桥边梁的长细比;
[0006] 2、严格按设计要求进行边梁预应力钢筋张拉控制,不过早张拉预应力钢筋;
[0007] 3、完成预应力钢筋张拉后,预制的边梁在厂内存放时间不超过60天,且架设完毕 后应尽快联结各边梁之间的横隔板,以增加其横向约束,防止其侧向弯曲变形继续发展。
[0008] 以上方法因均未考虑边梁的质心偏离边梁腹板中心线这一引起边梁侧向弯曲变 形的主导因素,故其具有一定的局限性,对减轻边梁的侧向弯曲变形只能起一定作用;而且 方法1只能临时解决脱模前边梁的侧向弯曲变形,在拆模后边梁依然会产生侧向弯曲变形; 方法2会延长施工周期。
发明内容
[0009] 针对现有技术存在的技术问题,本发明的目的是提供一种简单、有效的防止T形梁 桥边梁产生侧向弯曲变形的方法。
[0010] 为实现上述目的,本发明提供的防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法,包括 下述步骤:
[0011] 步骤1、在预制的边梁上安装体外预应力钢筋
[0012] 预制边梁时,在边梁内悬臂侧的腹板侧面上增设竖向、与边梁成一体的边横隔板 和中间横隔板,边横隔板分别位于边梁内悬臂侧侧面的前后两端部,中间横隔板位于两边 横隔板正中间,边横隔板和中间横隔板与边梁的腹板侧面垂直,其外缘与边梁的内悬臂外 缘齐平;在边横隔板的根部和中间横隔板的外侧边部安装转向器(一种带有一定弧度的钢 管),边横隔板和中间横隔板中的转向器与边梁的质心在同一个与边梁的腹板侧面垂直的 平面内;
[0013] 在依次完成架设模板、绑扎钢筋、布置边梁的波纹管、预埋边横隔板和中间横隔板 中的转向器工序后,在波纹管中穿预应力钢筋,然后浇筑边梁、边横隔板和中间横隔板的混 凝土;在混凝土强度达到90%设计强度后,在边梁的边横隔板和中间横隔板的转向器中穿 体外预应力钢筋,将体外预应力钢筋的两端暂时固定在边横隔板上;
[0014] 步骤2、张拉边梁预应力钢筋和体外预应力钢筋
[0015] 先在边梁跨中外悬臂侧对应边梁的质心安装千分表,用来记录张拉边梁预应力钢 筋过程中边梁跨中的侧向弯曲变形值;在边梁跨中外悬臂最大悬臂处贴应变片,用来监测 张拉边梁预应力钢筋过程中边梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε ;
[0016] 然后以设计的张拉力逐根张拉边梁预应力钢筋,张拉过程中,边梁向外悬臂侧弯 曲变形,当应变片监测到应变值ε达到应变容许值[ε]时(此时可能只张拉了一根预应力钢 筋,也可能张拉了 一根以上预应力钢筋),暂停张拉预应力钢筋,用千分表记录此时边梁跨 中的侧向弯曲变形值A ;然后张拉体外预应力钢筋,利用体外预应力钢筋产生的弯矩使边 梁跨中的侧向弯曲变形值A归零,△归零后保持体外预应力钢筋张拉力不变;然后按以上 相同方法继续张拉下一根预应力钢筋(如果张拉前一根边梁预应力钢筋的张拉力未达到设 计张拉力,此时对其继续张拉,使张拉力达到设计张拉力后再张拉下一根边梁预应力钢 筋);如此反复,直至最后一根边梁预应力钢筋张拉后在跨中的侧向弯曲变形值被体外预应 力钢筋继续张拉后归零为止;然后将体外预应力钢筋锚固在边横隔板上;
[0017] 所述应变容许值[ε]通过下式求得:
Figure CN105755961BD00041
[0019] 式中
[0020] Ec:边梁所采用混凝土的弹性模量(MPa),
[0021] ftk:边梁所采用混凝土抗拉强度的标准值(MPa),可通过《公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62)查询得到;
[0022] 步骤3、将完成步骤2的边梁吊装就位,通过浇筑湿接缝混凝土进行横向联结,使边 梁横向被边横隔板和中间横隔板约束,不能再发生侧向弯曲变形,然后将体外预应力钢筋 拆除,完成T形梁桥边梁的施工操作。
[0023] 与现有防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法相比,本发明的有益效果是:
[0024] (1)通过体外预应力钢筋可有效平衡张拉边梁预应力钢筋时因边梁的质心偏离边 梁腹板中心线产生的侧向弯矩,起到防止边梁施工中产生侧向弯曲变形的作用。
[0025] (2)按照计算得出的边梁外悬臂最大悬臂处的应变容许值[ε]张拉边梁预应力钢 筋,可确保在张拉过程中边梁不会出现裂缝。
[0026] (3)所用体外预应力钢筋可周转使用,节省材料费用。
附图说明
[0027] 图1为边梁的侧视图;
[0028] 图2为安装体外预应力钢筋的边梁内悬臂侧的正面视图;
[0029] 图3为图2中C-C断面图;
[0030] 图4为图2中A-A断面图;
[0031] 图5为图2中B-B断面图。
[0032] 图中:1-边梁,Ia-外悬臂,Ib-内悬臂,Ic-腹板,2-边梁的质心,3-边梁腹板中心 线,4-应变片,5-体外预应力钢筋,6-中间横隔板,7-边横隔板,8-转向器,9-千分表。
具体实施方式
[0033] 以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0034] 本实施例为采用本发明方法防止某简支T形梁桥施工过程中边梁发生侧向弯曲变 形。
[0035] 结合图1至图5,该简支T形梁桥跨径为47m,边梁1采用C50混凝土浇筑,C50混凝土 的弹性模量E。= 3.4 5 X 10 4M P a,查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(J T G D62-2004)可得混凝土抗拉强度的标准值f tk = 2.65MPa;边梁的侧向抗弯刚度Ixx = 16.71 X 101() (mm4),边梁的外悬臂Ia横向宽度为1200mm,内悬臂Ib横向宽度为750mm,边梁的质心2向 外悬臂侧偏离边梁腹板中心线3,边梁的质心离边梁底端的高度为1667mm,边梁共有Nl〜N5 预应力钢筋5根,设计张拉力Np均为3710.7kN。
[0036] 防止边梁侧向弯曲变形的施工方法,步骤如下:
[0037] 步骤1、预制边梁并安装体外预应力钢筋5:
[0038] 如图2所示,边梁1的结构为:在边梁内悬臂Ib侧的腹板Ic侧面上有竖向、与边梁成 一体、厚度为60cm的边横隔板7和中间横隔板6,边横隔板位于边梁内悬臂侧腹板侧面距前 后两端8.5m处,中间横隔板位于两边横隔板的正中间;边横隔板和中间横隔板与边梁的腹 板侧面垂直,其外缘与边梁的内悬臂外缘齐平;在边横隔板的根部和中间横隔板的外侧端 部有预埋的转向器8 (—种带有一定弧度的钢管),转向器与边梁的质心2在同一个与边梁的 腹板的侧面垂直的平面内。
[0039] 预制边梁时,按边梁的上述结构依次架设模板;在模板中绑扎边梁和边横隔板及 中间横隔板的钢筋;布置边梁波纹管;在绑扎的边横隔板钢筋上距边梁腹板中心线73cm处 和在绑扎的中间横隔板钢筋上距边梁腹板中心线33cm处分别预埋供体外预应力钢筋穿越 的转向器,此时边横隔板的转向器与中间横隔板的转向器的横向高度差为400_;然后在波 纹管中穿边梁预应力钢筋;最后浇筑边梁、边横隔板和中间横隔板的混凝土;在混凝土强度 达到90%设计强度后,将体外预应力钢筋穿过边横隔板和中间横隔板的转向器,将两端暂 时固定在边横隔板上。
[0040] 步骤2、张拉边梁预应力钢筋和体外预应力钢筋
[0041] 先在边梁跨中外悬臂侧对应边梁的质心位置处安装千分表9,用来记录张拉边梁 预应力钢筋过程中边梁跨中的侧向弯曲变形值;在边梁跨中外悬臂最大悬臂处贴应变片4, 用来监测张拉边梁预应力钢筋过程中边梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε;边梁跨中外 悬臂最大悬臂处的应变容许值[ε]为
Figure CN105755961BD00051
[0042] 然后以设定的张拉力3710.7kN按照Nl〜Ν5的次序逐根张拉边梁预应力钢筋,张拉 过程中,边梁向外悬臂侧弯曲变形,张拉前两根边梁预应力钢筋N1、N2后,应变片监测到边 梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε达到了应变容许值[ε],此时暂停张拉下一根边梁预应 力钢筋,用千分表记录边梁跨中产生的侧向弯曲变形值A为41.8_;然后张拉体外预应力 钢筋,利用体外预应力钢筋产生的侧弯矩使边梁跨中产生的侧向弯曲变形值A归零,A归 零后保持体外预应力钢筋张拉力不变;然后按以上相同方法继续逐根张拉后面的边梁预应 力钢筋,当张拉到第四根边梁预应力钢筋M后,边梁跨中的外悬臂最大悬臂处的应变值ε再 次达到应变容许值[ε],此时停止张拉后面的边梁预应力钢筋,记录边梁跨中的侧向弯曲变 形值Δ为
[0043] 32.3mm,然后对体外预应力钢筋在第一次张拉力的基础上增加张拉力,至边梁跨 中第二次产生的侧向弯曲变形值A归零后,保持此时体外预应力钢筋的张拉力不变;最后 张拉第五根边梁预应力钢筋N5,N5张拉后,边梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε并未达到 应变容许值[ε],此时对体外预应力钢筋在第二次张拉力的基础上增加张拉力,将ε值归零 后将体外预应力钢筋暂时锚固在边横隔板上。
[0044] 步骤3、边梁预应力钢筋张拉完毕后将边梁吊装就位,通过浇筑湿接缝混凝土进行 横向联结,使边梁横向被边横隔板和中间横隔板约束,不能再发生侧向弯曲变形,然后将体 外预应力钢筋拆除,完成T形梁桥边梁的施工。

Claims (1)

  1. I. 一种防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法,其特征在于,包括下述步骤: 步骤1、在预制的边梁⑴上安装体外预应力钢筋(5) 预制边梁时,在边梁内悬臂(Ib)侧的腹板(Ic)侧面上增设竖向、与边梁成一体的边横 隔板⑺和中间横隔板(6),边横隔板分别位于边梁内悬臂侧侧面的前后两端部,中间横隔 板位于两边横隔板正中间,边横隔板和中间横隔板与边梁的腹板侧面垂直,其外缘与边梁 的内悬臂外缘齐平;在边横隔板的根部和中间横隔板的外侧边部安装转向器(8),边横隔板 和中间横隔板中的转向器与边梁的质心(2)在同一个与边梁的腹板侧面垂直的平面内; 在依次完成架设模板、绑扎钢筋、布置边梁的波纹管、预埋边横隔板和中间横隔板中的 转向器工序后,在波纹管中穿预应力钢筋,然后浇筑边梁、边横隔板和中间横隔板的混凝 土;在混凝土强度达到90%设计强度后,在边梁的边横隔板和中间横隔板的转向器中穿体 外预应力钢筋,将体外预应力钢筋的两端暂时固定在边横隔板上; 步骤2、张拉边梁预应力钢筋和体外预应力钢筋 先在边梁跨中外悬臂侧对应边梁的质心安装千分表(9),用来记录张拉边梁预应力钢 筋过程中边梁跨中的侧向弯曲变形值;在边梁跨中外悬臂最大悬臂处贴应变片⑷,用来监 测张拉边梁预应力钢筋过程中边梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε ; 然后以设计的张拉力逐根张拉边梁预应力钢筋,张拉过程中,边梁向外悬臂侧弯曲变 形,当应变片(4)监测到应变值ε达到应变容许值[ε]时,暂停张拉预应力钢筋,用千分表记 录此时边梁跨中的侧向弯曲变形值Δ ;然后张拉体外预应力钢筋,利用体外预应力钢筋产 生的弯矩使边梁跨中的侧向弯曲变形值A归零,Δ归零后保持体外预应力钢筋张拉力不 变;然后按以上相同方法继续张拉下一根预应力钢筋;如此反复,直至最后一根边梁预应力 钢筋张拉后在跨中的侧向弯曲变形值被体外预应力钢筋继续张拉后归零为止;然后将体外 预应力钢筋锚固在边横隔板上; 所述应变容许值M通过下式求得: 式中 Ec:边梁所采用混凝土的弹性模量, ftk:边梁所采用混凝土抗拉强度的标准值,可通过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥 涵设计规范》查询得到; 步骤3、将完成步骤2的边梁吊装就位,通过浇筑湿接缝混凝土进行横向联结,使边梁横 向被边横隔板和中间横隔板约束,不能再发生侧向弯曲变形,然后将体外预应力钢筋拆除, 完成T形梁桥边梁的施工操作。
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