一种防止T形梁桥中梁产生侧向弯曲变形的方法

摘要

一种防止T形梁桥中梁产生侧向弯曲变形的方法，在中梁的两侧面通过边横隔板和中间横隔板布体外预应力钢筋；体外预应力钢筋按计算的张拉力张拉后将中梁预应力钢筋一次张拉到设计张拉力Np。该方法利用体外预应力可有效防止中梁在施工中向任何一侧发生侧向弯曲变形；可省去多次循环张拉中梁预应力钢筋的繁杂工序；按照计算的张拉力张拉体外预应力钢筋，可确保张拉力大小合适，既能有效防止中梁施工中发生侧向弯曲变形，又不会对中梁结构造成损害。

权利要求

1.一种防止T形梁桥中梁产生侧向弯曲变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、预制T形梁桥的中梁

T形梁桥的中梁(1)的结构为：在中梁的两侧面前后两端部分别有边横隔板(2)，两边横隔板之间有中间横隔板(3)，边横隔板和中间横隔板与中梁成一体，并与中梁的侧面垂直，其外缘与中梁的上部外缘齐平；在边横隔板的根部和中间横隔板的外侧端部有转向器(5)，转向器与中梁质心(6)在同一个与中梁侧面垂直的平面内；

按上述结构预制T形梁桥的中梁时，在依次完成架设模板、绑扎钢筋、布置中梁的波纹管、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，然后浇筑中梁、边横隔板和中间横隔板的混凝土；

步骤2、安装和张拉体外预应力钢筋

在步骤1的混凝土强度达到90％设计强度后，在中梁两侧的边横隔板和中间横隔板的转向器中分别穿体外预应力钢筋(4)，然后同时张拉，张拉后将体外预应力钢筋的两端暂时锚固在边横隔板上；

体外预应力钢筋的张拉力Fp通过下式求得：

式中

Ec：中梁所采用混凝土的弹性模量；

Ixx：中梁的侧向抗弯刚度；

θ：体外预应力钢筋在中间横隔板的转向器处的夹角；

l：中梁的跨径；

步骤3、张拉中梁预应力钢筋

完成步骤2后，将中梁预应力钢筋一次性张拉到设计张拉力；

步骤4、吊装施工

将完成步骤3的中梁吊装就位，通过浇筑湿接缝混凝土进行横向联结，使中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形梁桥中梁的施工操作。

说明书

一种防止T形梁桥中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形梁桥中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，其中梁施工时易产生侧向弯曲变形，其原因是：

[0003] (1)受结构形式的影响：T形梁桥的中梁长细比大，侧向抗弯刚度小。

[0004] (2)受预应力钢筋张拉工艺的影响：中梁底部断面为“马蹄”形部分的横向尺寸较小，不能在梁端并排放置两个千斤顶同时张拉“马蹄”形部分的两根预应力钢筋，先张拉预应力钢筋将在中梁产生侧向弯矩，该侧向弯矩可使中梁发生侧向弯曲变形。

[0005] (3)受预应力钢筋定位偏差的影响：施工中难以避免出现预应力钢筋定位偏差，如预应力钢筋偏向某一侧，会造成该侧先张拉预应力钢筋在中梁施工时产生侧向弯矩，该侧向弯矩可使中梁产生侧向弯曲变形。

[0006] 在以上因素影响下，如在中梁龄期较小时张拉预应力钢筋，其侧向弯曲变形程度较龄期较大时张拉预应力钢筋要大许多；如存梁时间长，则中梁的侧向弯曲变形会随存梁时间的延长而逐渐增大。

[0007] 根据工程统计，T形梁桥中梁的侧向弯曲变形值Δ最大可达l/700，l为T形梁桥的跨径。

[0008] 中梁如果产生侧向弯曲变形，会使中梁产生细微裂缝，严重影响桥梁的施工质量和耐久性。

[0009] 目前，T形梁桥施工过程中防止中梁产生侧向弯曲变形主要靠以下几种方法：

[0010] (1)对中梁“马蹄”形部分的对称预应力钢筋采用分级、循环进行张拉。即不是一次张拉到要求的设计张拉力Np，而是分多次进行循环张拉，如先将左边的预应力钢筋张拉到Np/4后，再将右边的预应力钢筋拉到Np/4；然后以Np/4张拉力递增，依次循环进行，直至达到设计张拉力Np为止。用这种方法减小非对称张拉预应力钢筋引起的中梁侧向弯矩。

[0011] (2)采取措施提高预应力钢筋定位的准确度，减小定位偏差。

[0012] (3)在中梁混凝土强度达到设计要求后张拉预应力钢筋，不可过早张拉。

[0013] (4)张拉完成后，完成预制的中梁在厂内存放时间不超过60天；在架设完毕后，尽快联结各梁之间的横隔板，以增加其横向约束，防止侧向弯曲变形继续发展。

[0014] T形梁桥施工中采取上述方法虽能在一定程度上减小中梁侧向弯曲变形，但存在以下技术问题：

[0015] (1)采取多次张拉预应力钢筋来减小中梁侧向弯曲变形，工序繁杂，影响工期；

[0016] (2)采取多次张拉预应力钢筋来减小中梁侧向弯曲变形，并不能消除其它引起中梁侧向弯曲变形的不利因素，在其他因素影响下，一旦发生侧向弯曲变形，则缺乏减小侧向弯曲变形的有效措施；

[0017] (3)预应力钢筋的定位很大程度上依赖制度规范和操作人员的技术素质，即使采取措施，也难以避免出现定位偏差现象。

发明内容

[0018] 本发明的目的是针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种简单、有效的防止T形梁桥中梁产生侧向弯曲变形的方法。

[0019] 为实现上述目的，本发明提供的防止T形梁桥中梁产生侧向弯曲变形的方法，包括以下步骤：

[0020] 步骤1、预制T形梁桥的中梁

[0021] T形梁桥的中梁的结构为：在中梁的两侧面前后两端部分别有边横隔板，两边横隔板之间有中间横隔板，边横隔板和中间横隔板与中梁成一体，并与中梁的侧面垂直，其外缘与中梁的上部外缘齐平；在边横隔板的根部和中间横隔板的外侧端部有转向器(一种弯曲的钢管)，转向器与中梁质心在同一个与中梁侧面垂直的平面内；

[0022] 按上述结构预制T形梁桥的中梁时，在依次完成架设模板、绑扎钢筋、布置中梁的波纹管、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，然后浇筑中梁、边横隔板和中间横隔板的混凝土；

[0023] 步骤2、安装和张拉体外预应力钢筋

[0024] 在步骤1的混凝土强度达到90％设计强度后，在中梁两侧的边横隔板和中间横隔板的转向器中分别穿体外预应力钢筋，然后同时张拉，张拉后将体外预应力钢筋的两端暂时锚固在边横隔板上；

[0025] 体外预应力钢筋的张拉力Fp通过下式求得：

[0026]

[0027] 式中

[0028] Ec：中梁所采用混凝土的弹性模量(MPa)；

[0029] Ixx：中梁的侧向抗弯刚度(mm4)；

[0030] θ：体外预应力钢筋在中间横隔板的转向器处的夹角(rad)；

[0031] l：中梁的跨径(mm)；

[0032] 步骤3、张拉中梁预应力钢筋

[0033] 完成步骤2后，将中梁预应力钢筋一次性张拉到设计张拉力；

[0034] 步骤4、吊装施工

[0035] 将完成步骤3的中梁吊装就位，通过浇筑湿接缝混凝土进行横向联结，使中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形梁桥中梁的施工操作。

[0036] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0037] (1)通过在中梁两侧布置体外预应力钢筋并同时施加张拉力Fp，可有效防止中梁在施工中向任何一侧发生侧向弯曲变形。

[0038] (2)T形梁桥中梁预应力钢筋可一次张拉到设计张拉力，省去多次循环张拉的繁杂工序，使施工简单、快捷，施工周期缩短。

[0039] (3)按照计算的张拉力Fp值张拉体外预应力钢筋，可确保张拉力大小合适，既能有效防止中梁侧向弯曲变形，又不会对中梁结构造成损害。

[0040] (4)所用体外预应力钢筋可周转使用，节省材料费用。

附图说明

[0041] 图1为本发明张拉体外预应力钢筋后的T形梁桥中梁结构侧视图；

[0042] 图2为图1中C-C断面图；

[0043] 图3为图1中A-A断面图；

[0044] 图4为图1中B-B断面图。

[0045] 图中：1–中梁，2–边横隔板，3–中间横隔板，4–体外预应力钢筋，5–转向器，6–中梁质心。

具体实施方式

[0046] 以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

[0047] 本实施例为采用本发明方法防止某简支T形梁桥施工过程中中梁发生侧向弯曲变形。

[0048] 结合图1至图4，该简支T形梁桥，中梁1的跨径l＝47000mm，中梁采用C50混凝土，C50混凝土的弹性模量Ec＝3.45×104MPa，中梁的侧向抗弯刚度Ixx＝7.84×1010(mm4)，中梁有N1～N5预应力钢筋5根，设计张拉力Np均为3710.7kN。

[0049] 防止中梁发生侧向弯曲变形的施工按下述步骤进行：

[0050] 步骤1、预制中梁

[0051] 如图1所示，中梁1的结构为：在中梁距其前后两端8.5m的两侧面上分别有厚度为60cm、与中梁成一体、竖向与中梁侧面垂直、外缘与中梁上部外缘齐平的边横隔板2，两边横隔板正中间有一尺寸和结构与边横隔板相同的中间横隔板3。

[0052] 按上述结构预制中梁时，依次进行架设模板；在模板中绑扎中梁和边横隔板及中间横隔板的钢筋；布置中梁波纹管；在绑扎的边横隔板钢筋上距中梁腹板侧面23cm处和在绑扎的中间横隔板钢筋上距中梁腹板侧面63cm处分别预埋供体外预应力钢筋穿越的转向器5，并使转向器与中梁质心6在与中梁侧面垂直的同一平面内，此时中间横隔板的转向器与边横隔板的转向器的横向高度差e＝400mm；然后在波纹管中穿中梁预应力钢筋；最后浇筑中梁、边横隔板和中间横隔板的混凝土。

[0053] 根据中间横隔板的转向器与边横隔板的转向器的横向高度差e和两个边横隔板的距离计算出体外预应力钢筋在中间横隔板的转向器处的夹角θ为176.9°，θ/2＝1.543744(rad)。

[0054] 步骤2、安装和张拉体外预应力钢筋

[0055] 在混凝土强度达到90％设计强度后，在中梁两侧的边横隔板和中间横隔板的转向器中分别穿体外预应力钢筋4，并利用千斤顶同时张拉两侧体外预应力钢筋，

[0056] 体外预应力钢筋的张拉力为：

[0057]

[0058] 张拉后，将体外预应力钢筋的两端分别暂时锚固在边横隔板上。

[0059] 步骤3、张拉中梁预应力钢筋

[0060] 完成步骤2后，按常规方法将中梁的N1～N5预应力钢筋一次性张拉到设计张拉力值3710.7kN。

[0061] 步骤4、吊装施工

[0062] 将预应力钢筋张拉后的中梁吊装就位，通过浇筑湿接缝混凝土进行横向联结，使中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形梁桥中梁的施工操作。