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2011公路監(jiān)理師考試輔導(dǎo)之預(yù)應(yīng)力在連續(xù)梁橋的應(yīng)用(2)

發(fā)表時(shí)間:2011/2/22 10:49:02 來源:互聯(lián)網(wǎng) 點(diǎn)擊關(guān)注微信:關(guān)注中大網(wǎng)校微信
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3.3、梁的開裂

5片試驗(yàn)梁的第一條裂縫均為彎曲裂縫。PCL10-0.0在第一靜載的第2.5級(jí)荷載下即在跨中下緣位置產(chǎn)生第一條裂縫。其寬度為0.01mm,高度為3cm,其余各梁(PFRC梁)的下翼緣在前二次靜力加載、卸載的過程中均未發(fā)現(xiàn)裂縫,第一條裂縫均在第三次加載下產(chǎn)生,其寬度為0.02-0.03mm,高度2-3cm,試驗(yàn)表明,PF梁下翼緣第一條裂縫出現(xiàn)的位置與先澆梁體預(yù)留槽口的位置并無必然的聯(lián)系。不難得到PFRC梁的抗裂彎Mf為:

Mf=My rR1Wox?。?)

其中:My為預(yù)加載產(chǎn)生的彎矩;r為塑性影響系數(shù);Wox為扣除梁腹已裂部分的換算截面對(duì)受控邊緣的抵抗矩;R1為下緣鹼的抗拉強(qiáng)度。試驗(yàn)表明,梁的實(shí)測(cè)抗裂變矩與按(6)式得到的計(jì)算相吻合,從而在理論和試驗(yàn)兩方面都證實(shí)了:通過預(yù)加載條件下二次澆注受拉邊翼緣砼的處理后的梁,可以推遲受控翼緣砼的開裂至希望程度。

3.4、粱的撓度

PCL 梁在第一次靜力加載后的殘余撓度數(shù)值因故未獲得,在第二次靜載后測(cè)得殘余撓度為0.18cm(不包含第一次靜載后殘余撓度),據(jù)結(jié)構(gòu)承受靜力循環(huán)荷載的一般規(guī)律可以推知,其第—次靜載后的殘余撓度將大于0.18cm,該梁在第二次靜載時(shí)各級(jí)荷載的撓度較第一次靜載時(shí)對(duì)應(yīng)的撓度值有大幅度的增加,第三次靜載的撓度亦大于第一次撓度,說明該梁的彈性恢復(fù)能力較差,此為RC梁的一大缺點(diǎn),而4根PF粱在第一次靜載后的殘余撓度均在0.10-0.08cm,第二次卸載至0后幾乎未發(fā)現(xiàn)新的殘余撓度產(chǎn)生。且三次靜載下各級(jí)荷載對(duì)應(yīng)的撓度無明顯差異,表明PF梁在下翼緣開裂前具有較強(qiáng)的彈性恢復(fù)能力,即具有常規(guī)預(yù)應(yīng)力砼梁的特點(diǎn)。

綜上所述,PFRC不僅具有較強(qiáng)的彈性恢復(fù)能力,而且具有足夠大的剛度,保持了常規(guī)預(yù)應(yīng)力鹼梁的優(yōu)越性,且避免了常規(guī)預(yù)應(yīng)力砼粱因預(yù)應(yīng)力度過大而引起的一些矛盾。

3.5、長(zhǎng)期受載情況

在靜載試驗(yàn)的同期,還做了2片梁的室外長(zhǎng)期加載試驗(yàn),梁的截面同靜載試驗(yàn)梁,主筋為冷拔鋼絲,所受荷載為該梁預(yù)計(jì)使用荷載的75%(相當(dāng)于橋梁恒載),經(jīng)長(zhǎng)達(dá)—年的長(zhǎng)期觀測(cè)表明,梁的撓度和腹部裂縫寬度元明顯變化,梁的下翼緣未發(fā)現(xiàn)裂縫。

四、PFRC在連續(xù)梁橋中的應(yīng)用

4.1、橋梁概況

民生橋位于四川省名山縣城中心,為跨越名山河連接兩岸主街道的城市橋梁,橋?qū)?0m,橋軸線與河床軸線的交角為45°,主梁全長(zhǎng)61m,設(shè)計(jì)荷載為-20,掛-100,人群400km/m2.原設(shè)計(jì)上部結(jié)構(gòu)為3跨20m跨徑的后張預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支斜梁嬌,橋梁橫斷面由12片T形梁構(gòu)成,下部構(gòu)造為重力式墩臺(tái)。

4.2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

經(jīng)綜合考慮用材的經(jīng)濟(jì)性,施工的簡(jiǎn)易性及良好的使用性,本橋更改為三跨連續(xù)斜粱橋,橋梁橫斷面由4片現(xiàn)澆砼T型梁構(gòu)成,主梁間距380cm,高130cm。

設(shè)計(jì)中著意減小了主粱彎矩粱段的剛度,增大了負(fù)彎短梁的剛度,從而減小了正彎矩粱段的長(zhǎng)度及彎矩峰值,增大了負(fù)彎矩粱段的長(zhǎng)度及彎矩峰值,故在正彎矩梁段按普通鋼筋砼粱設(shè)計(jì),避免了在下翼緣進(jìn)行二次澆注砼,在負(fù)彎矩梁段按PFRC粱設(shè)計(jì),預(yù)應(yīng)力鋼筋采用冷拉Ⅳ級(jí)鋼筋,預(yù)加載下需在主梁頂面進(jìn)行的二次澆注砼可與橋面鋪裝同期進(jìn)行,施工工序與普通鋼筋砼相近,卻節(jié)省了大量鋼材并增加了橋梁的使用性能。

主梁內(nèi)力分析采用橋粱專用程序計(jì)算,正彎矩梁段按普通鋼筋砼梁(RC 梁)設(shè)計(jì),負(fù)彎矩梁按PFRC梁設(shè)計(jì),其極限承載力滿足規(guī)范的要求,梁在施工及使用階段的應(yīng)力驗(yàn)算滿足《橋規(guī)》的要求,預(yù)加載階段的計(jì)算截面為扣除受拉區(qū)砼面積的換算截面,卸除預(yù)加載及其以后的使用階段的計(jì)算截面為扣除梁腹己裂部分砼面積(計(jì)人后澆砼面積)的換算截面。主梁斜截項(xiàng)按普通鋼筋砼梁進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

4.3、施工要點(diǎn)

為減少旋工費(fèi)用,避免大型起吊設(shè)備的使用,本橋主梁擬定為就地支架立模現(xiàn)澆砼,其主要步驟如下:

(1)、支架立模澆注主梁及RC梁段的橋道板砼;

(2)、待主梁砼達(dá)到14d齡期和80%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除支架;

(3)、安裝人行道板及澆注RC梁段的橋面鋪裝;

(4)、對(duì)橋進(jìn)行預(yù)加載;

(5)、用微膨脹砼澆注PFRC梁段的橋道板和橋面料裝砼,要求灌滿全部預(yù)留槽口;

(6)、待砼達(dá)14d齡期后,卸除預(yù)加荷載,該橋于1995年12月18日建成通車。

五、效益分析

目前國(guó)內(nèi)外常用的預(yù)應(yīng)力砼有兩種,即常規(guī)預(yù)應(yīng)力砼梁(簡(jiǎn)記為TPC;通過張拉綱筋使砼獲得所需的預(yù)應(yīng)力)和預(yù)彎復(fù)合梁(簡(jiǎn)記為PFRC;借助受載后的鋼梁在卸載時(shí)的彈性恢復(fù)并獲得砼所需的預(yù)應(yīng)力)。

PFRC 梁較TPC梁簡(jiǎn)化了施工工藝,省去了TPC所必須的留孔、穿索、錨固、灌漿、封錨等一系列復(fù)雜的工藝,且不用張拉機(jī)具,降低了施工技術(shù)要求,無需錨具及錨下墊板和局部加強(qiáng)鋼筋,受拉主箭可根據(jù)強(qiáng)度要求在適當(dāng)?shù)奈恢们袛?,放可?jié)省材料:PFRC中砼所獲得的預(yù)應(yīng)力與梁抵抗外荷載所需的預(yù)應(yīng)力的分布及大小相吻合,其預(yù)加載方式與使用階段梁受載情況一致,預(yù)加載過程即對(duì)梁進(jìn)行一次質(zhì)量檢驗(yàn),故受力合理,使用安全。

與PFSC相比PFRC用鋼量顯著減少,施工更為簡(jiǎn)便,適用性廣。

在名山民生橋應(yīng)用PFRC 技術(shù),與原設(shè)計(jì)常規(guī)預(yù)應(yīng)力砼梁相比,節(jié)省XM157-7型鋼絞線群錨240套,φ65波紋管2500m,省去了張拉設(shè)備,簡(jiǎn)化了施工工藝,全橋所需人工減少2953個(gè)工日,因采用連續(xù)梁橋減小了支座數(shù)量,使橋梁墩臺(tái)圬工數(shù)量減少約670m3,總計(jì)使橋梁造價(jià)降低38萬元,占全橋總造價(jià)的21.6%。連續(xù)梁橋方案在梁高不變的條件下增大了主孔跨徑,利于排洪和與環(huán)境的協(xié)調(diào),具有明顯的社會(huì)效益。

六、結(jié)論

(1)試驗(yàn)研究和理論分析表明:PFRC梁通過預(yù)加豎向荷載條件下后澆受拉力翼緣砼的工藝處理后、能夠達(dá)提高梁的正截面抗裂度和抗彎剛度之目的,且較常規(guī)應(yīng)力砼梁施工簡(jiǎn)便,受力合理,較預(yù)復(fù)合梁節(jié)省鋼材,故PFRC技術(shù)是合理可行的;

(2)PFRC梁不僅在名山縣民生橋三跨連續(xù)梁上得到成功應(yīng)用,而且在四川德陽(yáng)旌湖大橋和永川市通興橋上也成功應(yīng)用,表明其在工程實(shí)踐中切實(shí)可行,并取得明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益;

(3)PFRC梁在設(shè)計(jì)理論和施工工藝方面尚有待于進(jìn)一步的研究和完善。

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(責(zé)任編輯:中大編輯)

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