關(guān)于４０ｍＴ梁濕接縫鋼筋連接方式的實(shí)驗(yàn)研究

阿布力米提　阿布都合力力

摘要：為了減少工作量，濕接縫連接筋可采用“隔一焊一”的方式。這種施工工藝可減少一半部分工程費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：40mT梁濕接縫；鋼筋連接；實(shí)驗(yàn)板加載；板體破壞

伊犁河大橋是新疆自治區(qū)、交通廳重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一。大跨徑剛構(gòu)一連續(xù)粱橋的施工在我區(qū)尚屬首次，橋梁的合攏及體系轉(zhuǎn)換為橋梁施工的核心部分，因此顯得尤為重要。其建設(shè)規(guī)模、技術(shù)含量復(fù)雜程度和政治經(jīng)濟(jì)地位均為疆內(nèi)近期橋梁建設(shè)項(xiàng)目之前列。從施工就始終保持科學(xué)合理的現(xiàn)場(chǎng)布局，嚴(yán)格要求的現(xiàn)場(chǎng)管理和規(guī)范完善的施工操作這樣的基本生產(chǎn)條件。遵從科研課題測(cè)試結(jié)果，充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力作用。把現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)貫穿入項(xiàng)目建設(shè)。

1 問題的提出

伊犁河大橋的引橋采用跨徑40m的“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁，北岸引橋7孔40m，分為兩聯(lián)。南岸引橋20孔40m，分為五聯(lián)。橋梁全寬27m，按一級(jí)公路要求設(shè)計(jì)為雙幅。每幅6片梁，T梁兩幅中心距2.20m，中間濕接縫寬度0.70m，全橋40mT梁總數(shù)為27×12=324片。

40m預(yù)應(yīng)力T梁的橫向濕接縫主筋為通常預(yù)應(yīng)力T梁（或箱梁）采用的ф12環(huán)形筋，通過套結(jié)的方式，將相鄰預(yù)應(yīng)力梁的外伸環(huán)筋一一對(duì)應(yīng)的連在一起。這種連接方式也是原30 m預(yù)應(yīng)力混凝土T梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖采用的，原標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并未提出關(guān)于焊接的要求。

隨著預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T形（或箱形）截面梁的普遍采用。人們對(duì)于采用濕接縫擴(kuò)大翼緣受荷寬度時(shí)，環(huán)形筋和外伸預(yù)埋筋的連接方式的認(rèn)識(shí)開始發(fā)生變化。對(duì)這種只采用綁扎的方法套結(jié)的可靠性產(chǎn)生懷疑。不少設(shè)計(jì)者在相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖的說明欄里要求預(yù)制梁外伸鋼筋與對(duì)應(yīng)的環(huán)形連接筋焊接，并且焊縫長(zhǎng)度不小于10d(單面焊)因?yàn)樗麄冇X得這樣做更“保險(xiǎn)”一些，“焊總比不焊強(qiáng)”。

由于外伸鋼筋要逐根與環(huán)形連接筋焊接，工作量太大，耗時(shí)費(fèi)力，質(zhì)監(jiān)部門體諒施工單位的困難，作出折中的規(guī)定：該連接筋可采用“隔一焊一”的方式，這樣橫向連接部分的焊接工作量減少了一半。

應(yīng)該說對(duì)于二級(jí)以下的公路橋，橋長(zhǎng)在200-300m時(shí)，這項(xiàng)焊接工作的總量并不太大，如果采用流水作業(yè)，適當(dāng)加大焊工的投入也不致在工期和效益上對(duì)工程有多大影響，但是如果是一級(jí)公路上的特大橋（橋長(zhǎng)超過千米），這焊接工作量就大得驚人。

以伊犁河大橋?yàn)槔阂龢蛎糠鶠?片梁，中間5道濕接縫，T梁外伸鋼筋間距為0.10m，每片梁的外伸筋多達(dá)400根，濕接縫中環(huán)形連接筋與外伸筋有4道焊縫（受拉區(qū)和受壓區(qū)各2道）采用“隔一焊一”時(shí)，每道濕接縫共有焊縫800道，兩幅橋面上的焊縫為8000道，焊縫控制在0.12m時(shí)，總長(zhǎng)達(dá)到960m，27孔引橋，這類焊縫總長(zhǎng)度為26km。

一個(gè)熟練的焊工，保質(zhì)保量地完成一道焊縫的時(shí)間為2分鐘。全橋27×8000=216000道焊縫需要花7200小時(shí)，按8小時(shí)工作制，約為900天，相當(dāng)于10個(gè)熟練焊工不間斷地焊接三個(gè)月。

如果一根電焊條可以焊兩道縫，這些縫僅焊條即需要6噸，當(dāng)然這樣巨大的焊接工作需耗費(fèi)的電能更是大的驚人。由于“先簡(jiǎn)支后連續(xù)”工藝，在預(yù)制梁安裝后縱向連接鋼筋和橫隔板現(xiàn)澆段的焊接工作量比較大，這種附加的要求使橋梁的焊接工作量成倍增加。

伊犁河大橋是自治區(qū)、交通系統(tǒng)的重點(diǎn)工程。該工程的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造處理的每個(gè)細(xì)節(jié)都必須采取慎重態(tài)度。引橋濕接縫中采用預(yù)制梁環(huán)形自閉合外伸筋與環(huán)形連接筋在已實(shí)現(xiàn)套接后是否真的需要焊接才能保證受力需要，在這里采用焊接和綁扎（或點(diǎn)焊定位）對(duì)板的強(qiáng)度和剛度有多大影響，這樣的問題只能通過實(shí)驗(yàn)來作出客觀的說明。

2 實(shí)驗(yàn)的策劃與理論準(zhǔn)備

2.1 實(shí)驗(yàn)的目的

檢測(cè)完全相同的外伸鋼筋與連接鋼筋在采用焊接或僅采用點(diǎn)焊定位（主要采用綁扎）這兩種連接方式對(duì)板的極限承載力和板體剛度的影響。

2.2 實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)的操作、數(shù)據(jù)的采集必須遵循部頒的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)規(guī)程的要求。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)提供如下數(shù)據(jù)：

2.3.1 采用不同連接方式時(shí)，板的力學(xué)特征值、板的開裂彎矩、板的極限承載力，板的破環(huán)彎矩。

2.3.2 采用不同連接方式時(shí)，板的荷載一撓度曲線。

2.3.3 對(duì)于不同連接方式板受力特征的對(duì)比。

3 實(shí)驗(yàn)板的設(shè)計(jì)與加載方式

3.1 根據(jù)實(shí)驗(yàn)策劃，我們按照濕接縫內(nèi)的鋼筋布置方式設(shè)計(jì)了兩種板共6塊。

其中：A類板3塊，板中部的鋼筋以“隔一焊一”的方式，兩兩相對(duì)的與外伸鋼筋焊在一起，在受拉區(qū)和受壓區(qū)分別以10d焊接長(zhǎng)度連接。

B類板3塊，板中部鋼筋用鐵絲綁扎，僅有1/4的節(jié)點(diǎn)用點(diǎn)焊固定位置。

3.2 加載方式，按純彎方式進(jìn)行加載。實(shí)施時(shí)用橡膠支座支撐板體，反力架、千斤頂施荷。

4 力學(xué)特征值的理論計(jì)算

板體理論計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：（按照規(guī)范JTG62-2004規(guī)定選?。?/p>

混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，Ec=3.45×104，ff=2.65Mpa

fcd=22.4 Mpa

鋼筋等級(jí)為HRB335 ， Es=2.0×105 Mpa ，fsd=280Mpa

n=Es/Ec=20/3.45=5.8

4.1 板的開裂彎矩Mcr

板的上下緣均設(shè)有ф12主筋10根，鋼筋截面積均為：

As=1.13×10-3m2，板的換算截面慣矩Io應(yīng)考慮鋼筋部分：

Io=1.0×0.23/12+2×1.13×（5.8-1）×0.07352×10-3Mpa=725.3×10-6Mpa

Wo=2Ioh=2×Io0.2=7.25×10-3m3

板的開裂彎矩按下式計(jì)算：

Mcr=rm Wo ff

式中：rm——塑性系數(shù)，采用rm=1.55

Mcr=1.55×7.25×10-3×2.65×103=29.8KN-m

4.2 板的極限承載力Mn

按材料強(qiáng)度計(jì)算極限承載力作用下，板的受壓區(qū)高度x值

fsd As=fcd b x

則：x=fsd As/fcd b

代入各基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：b=1.0m（板寬）As=1.13×10-3m2

計(jì)算得x=280×1.13×10-322.4=0.014m

X值小于受壓區(qū)鋼筋距截面上緣的距離，極限承載力不考慮受壓鋼筋的作用，則：

Mn=fcd bx（ho-x/2）ho=0.20-0.0265=0.174m

Mn=22.4×103×0.014×（0.174-0.014/2）=52.4KN-m

4.3 板的實(shí)驗(yàn)預(yù)算

如果忽略板的自身彎矩，板體承受的荷載從0開始按30 KN的遞增量施加荷載P值直至破壞，各級(jí)荷載Pi對(duì)應(yīng)的板跨中彎矩Mi如下：

P0=0M0=0

P1=30 M1=7.5 KN-m

P2=60 M2=15 KN-m

P3=90 M3=22.5 KN-m

P4=120 M4=30KN-m（開裂彎矩）

以上五項(xiàng)對(duì)比數(shù)字來看，板處于彈性工作階段，板體撓度與荷載成正，板的撓度值小。

P5=150M5=37.5 KN-m

P6=180M6=45 KN-m

P7=210M7=52.5 KN-m （極限承載力）

以上三項(xiàng)對(duì)比數(shù)字來看，受拉區(qū)混凝土不承擔(dān)拉應(yīng)力，鋼筋應(yīng)力增大板體撓度加大。

P8=240M8=60.0 KN-m（板體破壞，受拉鋼筋屈服，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，發(fā)生板頂混凝土崩裂剝落現(xiàn)象）。

5 結(jié)語

以上課題研究通過實(shí)驗(yàn)完全達(dá)到目的，具有足夠承受設(shè)計(jì)荷載的能力，不僅保證規(guī)范里的各項(xiàng)質(zhì)量要求同時(shí)要保證線形，并大面積減少勞動(dòng)力和工程費(fèi)用。另一個(gè)方面加大提高我們的技術(shù)素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 041-2000） 北京：人民交通出版社，2000.

作者簡(jiǎn)介：阿布力米提（1972年出生），男，維吾爾族，新疆烏魯木齊市人，工程師，主要從事橋梁與公路建設(shè)項(xiàng)目。