浅谈后张梁的侧弯

浅谈后张梁的侧弯

40m后，张法预制混凝土预制梁的横向刚性仅为横向刚度的10%，梁体的横向稳定性差。因此,安装梁体时,在梁与梁之间以隔板相联结,以加强结构的整体刚度和梁体的稳定性。但在梁的制作和吊装过程中,由于梁体无横向约束,很容易产生侧弯现象,从而影响到梁的质量和施工进度。本文以湟水河分离式立交桥40m工型梁的施工为例,分析梁体产生侧弯的原因,在施工中采取必要的措施加以控制,确保施工顺利进行。1预应力筋张拉锚索西湟一级公路湟水河分离立交桥的上部结构采用计算跨度为40m的现场预制工字型简支梁,梁跨中截面尺寸见图1。张拉前梁全长为39.94m,张拉后为39.54m,制梁时梁的垫板位置应符合验标要求,梁体重76.3t。用C50混凝土;每片梁中设有6束预应力钢绞线,每个钢束采用8ϕj15.24低松弛钢绞线,其截面积Ay=1120mm2,标准强度Ryb=1860MPa,弹性模量Ey=1.95×105MPa。张拉锚下控制应力σk=0.605Ryb=1125MPa,每束钢绞线控制张拉力Ny=1259.9kN。制作过程中,梁体产生了比较严重的侧弯现象,跨中出现裂纹,最初施工的两片梁报废,给单位造成了一定的经济损失。2侧弯原因分析经过总结和分析,认为40m工型梁侧弯的原因有以下几个方面:(1)侧向挠曲值的确定假定6束钢绞线由于安装偏差均向一侧偏离,偏离其重心轴距离为e,经计算,在此偏心预压力作用下,梁跨中截面最大侧向挠曲值为fmax=ML2/8EI式中:EI=0.85EhIh,取跨中截面和支座截面EI的平均值;L—张拉时梁的长度;M—由于钢绞线的整体安装偏差引起的张拉附加弯矩,M=6Nye。代入数值后计算可得跨中侧向位移为fmax=1.82e,即预应力钢绞线整体安装每产生1cm的偏差,梁体在跨中将发生近2cm的侧向位移。(2)绕强轴x-x轴惯性矩经过计算,40m工型梁跨中截面绕弱轴(Y-Y轴)的惯性矩Iy=2724056cm4,绕强轴(X-X轴)方向惯性矩Ix=36431960cm4,即梁的竖向刚度与横向刚度之比高达13.4∶1。由于在预制梁安装施工阶段没有横向约束,当荷载(主要是冲击力)达到某一临界值时,梁体容易产生侧向弯曲并可能会发生扭转现象。(3)截面左右钢束张拉力不平衡由于施工机具的限制,进行张拉作业时,不可能同时张拉各对称钢束,只能是分批张拉。由于受到张拉设备和张拉工艺的影响,截面左右的钢束张拉力不平衡,也会使梁产生侧弯。油表上对称束张力相同时若其伸长量不同,则二者实际受力并不相同,由此也产生侧弯。(4)梁的侧弯能力孔道位置不准确或误差较大,都直接影响梁体的张拉受力,使梁产生侧弯。在制梁施工中,由于混凝土上料不对称的影响及振捣作用等,极易造成预留孔道的偏移,这也会使梁体在张拉过程中产生一定程度的侧弯。(5)张拉时混凝土的强度设计中,梁体张拉时混凝土应达到的强度一般都有明确的规定,然而施工现场混凝土试件的强度评定与梁体混凝土实际强度存在着一定的误差。尤其是弹性模量增速往往比强度增速慢。现场实测发现:混凝土强度和弹性模量越低,张拉时混凝土的非弹性变形越大,梁跨中侧弯值也越大;反之,混凝土强度和弹性模量越高,梁跨中侧弯值就越小。3预防和减少弯曲为了确保工程质量,经过分析和研究,我们在现场施工中采取了以下措施,比较好地解决了梁的侧弯问题。(1)定位钢筋的返工注意事项注意提高模板的加工精度,严格检查尺寸、平整度,使平面形状符合规范要求。严格控制预应力管道(波纹管)定位钢筋的加工、制作和安装,误差较大、尺寸不准等不合格的定位钢筋坚决返工;波纹管穿入后要反复检查、校正其纵、横坐标,尤其注意其横向位置,确保在施工中不移位。混凝土施工时,要避免插入式振捣器对波纹管及钢筋的横向扰动;在保证工程质量的前提下,采取使用早强剂、加强养生等措施尽量提高混凝土的早期强度和弹性模量。(2)采用“分级循环张拉法”一方面,梁体强度和弹性模量达到设计要求后,立即张拉钢束并按规范要求压浆和封端,防止梁体因横向刚度较小,张拉后长时间放置而产生侧弯。另一方面,张拉时严格按照先下后上、再调整的张拉顺序进行,同时改进张拉工艺,采用“分级循环张拉法”,对钢束进行对称张拉施工。方法为:在张拉各对称钢束时不一次张拉到位,而是分多次进行循环张拉,即先后将左右边束拉到Ny/4,再先后张拉到Ny/2,依次循环进行,直至拉到设计要求的应力为止,并尽量控制钢束的伸长值误差在5%以内,这样就减小了对偏心的影响。(3)梁安装梁的竖轴要尽量在铅垂方向;吊装下降速度要慢,且尽量在无风或风速较小时施工,以尽可能地减小对梁的冲击。并及时进行梁片的横向联结。4经济效益分析在湟水河大桥40