預(yù)應(yīng)力新技術(shù)在連續(xù)梁橋的應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共2頁(yè)
3 試驗(yàn)研究簡(jiǎn)況
3.1 試驗(yàn)梁的制作
第一批試驗(yàn)梁共5片，用于短期靜載試驗(yàn)，其中4片為
PFRC梁，余下的一片為與之比較，鋼筋砼梁（一次澆成，不作預(yù)加載處理），編號(hào)為RCL10-00.0.在 PFRC先澆粱體中，以高5cm，厚2-3cm的楔形木板形成預(yù)留槽口，在預(yù)加載條件下4片PF梁的純彎段及其附近區(qū)域內(nèi)每一個(gè)預(yù)留槽口的頂端都對(duì)應(yīng)有一條裂縫（其寬度＜0.04cm），在兩相鄰預(yù)留槽口之間未發(fā)現(xiàn)新的裂縫產(chǎn)生，表明預(yù)留槽口達(dá)到了人為控制裂縫出現(xiàn)的位置及間距的目的，對(duì)梁下緣砼表面進(jìn)行打毛后邦扎受拉翼緣構(gòu)造鋼筋（縱筋和插入式馬蹄箍箭），用高流動(dòng)性普通水泥砼（坍度為10cm）灌注受拉翼緣砼，并對(duì)此砼加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、直到卸除預(yù)加載時(shí)均未發(fā)現(xiàn)后澆砼表面有收縮裂縫產(chǎn)生。
3．2 試驗(yàn)方法
本次試驗(yàn)的目的在于考查瑯梁通過預(yù)加載條件下二次澆注受校邊翼緣砼的處理，是否能夠達(dá)到推遲開裂和提高粱的抗彎剛度效果，為此開裂荷載和梁的變形成為試驗(yàn)觀測(cè)的重要內(nèi)容。同時(shí)考慮到工程實(shí)踐中多數(shù)結(jié)構(gòu)都承受循環(huán)荷載的作用，故首先對(duì)每梧梁進(jìn)行三次靜力循環(huán)加載試驗(yàn)，借以獲取一些梁在多次重復(fù)荷載下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，之后即對(duì)梁繼續(xù)加載至破壞。
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：網(wǎng)
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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。
4 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)?/P>
20m，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：
?。?）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；
?。?）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；
?。?）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。
5 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)奈恢们袛啵趴晒?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(wàn)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。
6 結(jié)論
?。?）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。
?。?）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。
