楊東
摘 要:為解決了橋梁預(yù)應(yīng)力小箱梁預(yù)制斜度錯誤,造成箱梁報廢等重大經(jīng)濟損失的問題,本文結(jié)合工程實例論述了采用箱梁反向布置和橋臺蓋梁、背墻局部改造及軸線不變的方法,解決橋梁預(yù)應(yīng)力小箱梁預(yù)制斜度錯誤。并提出結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工要點,且對橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和變形進行了驗算,結(jié)果表明各項指標均滿足規(guī)范要求,本方法安全、經(jīng)濟,對于預(yù)應(yīng)力同類橋梁施工問題具有指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)箱梁; 施工; 斜度錯誤; 改造方法
1.前言
隨著橋梁施工專業(yè)化水平的不斷提高,業(yè)主為保證工程質(zhì)量和便于質(zhì)量控制,通常把橋梁上部箱梁預(yù)制劃分單獨合同段,因此,造成一座橋梁由兩個獨立的施工單位施工,形成橋梁上部構(gòu)造與下部構(gòu)造的施工相脫節(jié),加上箱梁預(yù)制場常遠離現(xiàn)場,缺少直接的現(xiàn)場橋梁角度校核,因而,時有預(yù)制箱梁時箱梁角度與實際斜度相反,預(yù)制箱梁安裝時,才發(fā)現(xiàn)角度相反問題,并由于預(yù)應(yīng)力箱梁構(gòu)造的特殊性,在箱梁體上糾正斜度極困難,往往施工單位只有報廢箱梁或作為它用,造成很大的經(jīng)濟損失,本文結(jié)合工程實踐,探索出預(yù)應(yīng)力箱梁預(yù)制錯誤斜度的改造方法。實踐證明該方法安全、經(jīng)濟、可操作性強,效果顯著,現(xiàn)將該方法作一介紹,供同行借鑒。
2.橋梁斜度的定義及表示
表證斜梁橋偏斜程度的斜角有二種方法,一種是用圖中的α角表示,它是指中軸線與支撐線構(gòu)成的小于90度的角,另一種是用圖中的φ角表示,它是指中軸線的垂線與支撐線構(gòu)成的角,角α與角φ互余,我國交通部頒布的橋涵標準圖以及橋梁設(shè)計手冊均定義φ角為斜交角。
3.工程實例
3.1橋梁概況
公路橋位于新鄉(xiāng)市干線公路跨南水北調(diào)項目總干渠,該橋設(shè)計方案為:橋梁寬度凈10.5m+2×0.5m防撞護欄。上部結(jié)構(gòu)采用3-25m先簡支后連續(xù)后張法預(yù)應(yīng)力砼箱梁,下部結(jié)構(gòu)采用樁柱式墩臺,鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。橋梁全長81.00m,路水夾角103°,橋臺采用GYZF4d250×65mm的圓板式橡膠支座,橋墩采用GYZd350×66mm的圓板式橡膠支座,兩橋臺各設(shè)置一道QSF-D120仿毛勒伸縮縫,設(shè)計荷載:公路-Ⅰ級。
3.2問題的出現(xiàn)
該工程2012年3月上部箱梁預(yù)制完畢。經(jīng)監(jiān)理工程師檢查,發(fā)現(xiàn)箱梁預(yù)制斜度錯誤,將主梁偏角103°預(yù)制成77°,此時下部結(jié)構(gòu)橋臺蓋梁尚未施工,橋墩蓋梁施工完畢。
4.改造方案及主要技術(shù)措施
4.1箱梁改造方案
4.1.1原設(shè)計平面布置
見圖2。
4.1.2本方案平面布置
將預(yù)制斜度錯誤的預(yù)應(yīng)力小箱梁按原設(shè)計位置布置,并保持原設(shè)計橋梁軸線和支承線不變,見圖3。
4.2主要技術(shù)措施
4.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計要點
1)按照圖3進行布梁,橋臺背墻沿邊跨箱梁布置呈鋸齒狀,橋臺蓋梁加寬,設(shè)計牛腿型,以減少自重并增加有利偏心彎矩(向岸),這樣原樁基位置不變,箱梁完整不破壞;箱梁支座軸線不變;
2)為了保證橫向聯(lián)系的完整性,增加結(jié)構(gòu)的整體性能,中橫梁及端橫梁均采用與相鄰箱梁進行植筋的方式進行連接;
3)橋臺背墻沿邊跨箱梁布置呈鋸齒狀,采用分段現(xiàn)澆;
4)永久性支座由原主梁腹板之下二個支座,變?yōu)橥ㄟ^箱梁軸線支承在蓋梁上的一個支座,支座規(guī)格加大以滿足承載力要求;
5)伸縮縫呈鋸齒狀分布,選擇鋸齒形仿毛勒伸縮縫或便于施工的TST彈性體填充式伸縮縫;
6)橋臺搭板分塊現(xiàn)澆,橋面鋪裝在鋸齒狀處根據(jù)設(shè)計布筋。
4.2.2施工要點
1)在箱梁腹板相應(yīng)位置鉆孔,鉆孔最小直徑d+(2-6)mm、鉆孔埋深,錨栓間距、位置等按照后錨固技術(shù)規(guī)程要求。必要時可用鋼筋混凝土保護層測試儀查明混凝土鋼筋布置,然后鉆孔,應(yīng)避免鉆孔打盲孔時碰及鋼筋,鉆孔若碰到鋼筋時,孔位可上、下適當移動調(diào)整。
2)用硬毛刷刷孔壁再用干凈無油的壓縮空氣吹出灰塵,如此反復(fù)進行不少于3次。必要時可用干凈棉布沾少量丙酮或酒精擦凈孔壁。
3)采用適當?shù)姆椒ㄏ蛑步羁變?nèi)從孔底逐步向孔口填膠,每孔注膠量應(yīng)略大于其理論需膠量。填膠方法可采用膠槍法如軟膠槍加PVC管、黃油槍加金屬延長管等。
4)將鋼筋旋轉(zhuǎn)插入至孔底(達到鋼筋標記),保證孔口溢膠并注意防止漏膠。膠層是否飽滿,將直接影響錨固力的大小。
5)凝膠后于室溫固化1~3天,在固化過程中避免擾動。
6)耳背墻混凝土澆筑順序:橋臺耳墻應(yīng)與背墻同時澆筑,耳墻澆筑時應(yīng)由懸臂端向背墻根部依次進行,拆除模板時應(yīng)避免振動引起耳墻開裂。
7)背墻分為八段現(xiàn)澆,八段的縱向直通筋在交叉部位點焊連接,背墻采用C30混凝土。
8)墩、臺蓋梁頂面支座墊石高度減去支座的高度,從而保證原有橋面標高不變,支座墊石頂面必須保持水平,墊石配筋做相應(yīng)調(diào)整,高程控制必須準確。
9)支座由原主梁腹板之下二個支座,變?yōu)橥ㄟ^箱梁軸線支承在蓋梁上的一個支座,支座距離梁端距離不變,本次支座上墊板與箱梁底預(yù)埋調(diào)平鋼板采用環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)牢固。
4.3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及變形驗算
4.3.1 上部結(jié)構(gòu)計算原則
1)本橋結(jié)構(gòu)體系為先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu),按A類預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計。
2)結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載橫向分配系數(shù)采用剛接梁法計算,進行橫向分布系數(shù)的驗算。
3)橋面板按單向板和懸臂板進行計算。
4)一片梁梁端支點最大反力(汽車荷載考慮沖擊系數(shù)):
4.3.2支座
改造后橋臺支座采用GYZF4 d400×71mm的四氟滑板橡膠支座,橋墩采用GYZ d500×70mm圓板式橡膠支座,經(jīng)驗算滿足以上承載力及穩(wěn)定性的要求,橡膠物理性能均應(yīng)滿足中華人民共和國交通行業(yè)標準《公路橋梁板式橡膠支座》(JT/T4-2004)的要求。
(1)橋臺支座驗算
橋臺GYZF4 d400×71mm支座:支座的最大承壓力Rck=1195KN,平面形狀系數(shù)S=8.86,支座總厚度t=71mm,橡膠層總厚度te=49mm,抗滑最小承壓力RGk=528KN,中間橡膠層厚度t1=11mm,單層橡膠層厚度t0=4mm,四氟滑板厚度tf=2mm;支座反力Rck=964KN,RGk=586KN;支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=423.9 Mpa。
1)驗算支座的承壓強度δc=8073.8Kpa<[δc]=10000Kpa。
2)從滿足剪切變形要求,驗算橡膠支座橡膠層總厚度te,溫差變形由兩端橋臺的支座均攤,則每個支座承不計汽車制動力:te≥2Δg=33.2mm<49mm,計入汽車制動力:te≥2Δg=26.9mm<49mm滿足要求。
3)驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.108cm≤0.07*4.9=0.343cm 滿足規(guī)范要求。
4)驗算支座的抗滑穩(wěn)定性μRCK=0.2×586=117.2KN,則1.4Ht+Fbk=79.86KN<117.2KN(支座不會發(fā)生相對滑動)。
經(jīng)驗算,橋臺選用GYZF4 d400×71mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。
式中:μ為摩擦系數(shù),Ht-溫度變化引起的水平力,F(xiàn)bK—支座受的水平力,Δg為支座承受的水平位移,αc溫縮系數(shù),Δt主梁的計算溫差,L橋梁長度。其余符號同上。
(2)橋墩支座驗算
橋墩GYZd500×70mm支座:支座的最大承壓力Rck=1886KN,平面形狀系數(shù)S=8.17,支座總厚度t=70mm,橡膠層總厚度te=50mm,中間橡膠層厚度t1=15mm,單層橡膠層厚度t0=5mm,支座反力Rck=1816KN RGk=1305KN;支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=360.44Mpa。1)驗算支座的承壓強度δc=9630.17Kpa<[δc=10000Kpa 2)從滿足剪切變形要求,驗算橡膠支座橡膠層總厚度:不計汽車制動力: te≥2Δg=22mm<50mm;計入汽車制動力:te =17mm<50mm;3)驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.151cm≤0.07*5=0.35cm;4)驗算支座的抗滑穩(wěn)定性:μRCK=261KN,1.4Ht+Fbk=81.1KN<261KN(支座不會發(fā)生相對滑動);
經(jīng)驗算,橋墩選用GYZd500×70mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。符號同上。
(3)伸縮縫計算
該橋為3-25m預(yù)應(yīng)力砼箱梁,橋梁伸縮量0點取橋梁中點,一端伸縮梁長L=37.5m;當?shù)刈罡哂行鉁刂礣max=34 ℃, 最低有效氣溫值Tmin=-10 ℃;砼線膨脹系數(shù)a=0.00001;收縮應(yīng)變ε=20×10-5;徐變系數(shù)φ=1.99;彈性模量(C50混凝土)Ec=3.45×104Mpa;砼收縮、徐變折減系數(shù)β=0.4;預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面平均軸向應(yīng)力σp=4.85 Mpa;1)安裝溫度T=20℃:梁體伸長量△Lt+=aL(Tmax-T)=5.25mm,梁體縮短量△Lt-=aL(T-Tmin)=11.25mm;2)砼收縮產(chǎn)生的梁體縮短量△Ls=εβL=3mm;3)砼徐變產(chǎn)生的梁體縮短量△Lc-:=(σp/Ec)φβL=4.2mm;
從以上看出,梁體的伸長量為5.25mm,縮短量為11.25+3+4.2=18.4mm?;旧炜s量為5.25+18.4=23.7,考慮30%的富裕量;則設(shè)計伸縮量為1.3×23.7=30.8mm。相應(yīng)的伸縮裝置設(shè)計閉口量為1.3×5.25=7mm;設(shè)計開口量為1.3×18.4=23.92mm;
故本方案選擇的TST彈性體填充式伸縮縫,縫寬80mm滿足該橋梁的伸縮要求。
5.結(jié)束語
采用本改造布梁方法及措施,箱梁完整不破壞;箱梁支座軸線、支座形式不變;結(jié)構(gòu)的受力體系不變,并經(jīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等技術(shù)指標的計算,均滿足技術(shù)規(guī)范要求,表明安全有效的利用該批箱梁,節(jié)省了投資,方便施工,同時為獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻
[1] JTG B01-2003,公路工程技術(shù)標準[S].
[2] JTG/T J22-200,公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范[S].
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[4] JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].
[5] JTT 663-2006,公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列[S].
[6] JGJ 145-2004,混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程[S]
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【文章編號】1627-6868(2014)08-0025-03
(1)橋臺支座驗算
橋臺GYZF4 d400×71mm支座:支座的最大承壓力Rck=1195KN,平面形狀系數(shù)S=8.86,支座總厚度t=71mm,橡膠層總厚度te=49mm,抗滑最小承壓力RGk=528KN,中間橡膠層厚度t1=11mm,單層橡膠層厚度t0=4mm,四氟滑板厚度tf=2mm;支座反力Rck=964KN,RGk=586KN;支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=423.9 Mpa。
1)驗算支座的承壓強度δc=8073.8Kpa<[δc]=10000Kpa。
2)從滿足剪切變形要求,驗算橡膠支座橡膠層總厚度te,溫差變形由兩端橋臺的支座均攤,則每個支座承不計汽車制動力:te≥2Δg=33.2mm<49mm,計入汽車制動力:te≥2Δg=26.9mm<49mm滿足要求。
3)驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.108cm≤0.07*4.9=0.343cm 滿足規(guī)范要求。
4)驗算支座的抗滑穩(wěn)定性μRCK=0.2×586=117.2KN,則1.4Ht+Fbk=79.86KN<117.2KN(支座不會發(fā)生相對滑動)。
經(jīng)驗算,橋臺選用GYZF4 d400×71mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。
式中:μ為摩擦系數(shù),Ht-溫度變化引起的水平力,F(xiàn)bK—支座受的水平力,Δg為支座承受的水平位移,αc溫縮系數(shù),Δt主梁的計算溫差,L橋梁長度。其余符號同上。
(2)橋墩支座驗算
橋墩GYZd500×70mm支座:支座的最大承壓力Rck=1886KN,平面形狀系數(shù)S=8.17,支座總厚度t=70mm,橡膠層總厚度te=50mm,中間橡膠層厚度t1=15mm,單層橡膠層厚度t0=5mm,支座反力Rck=1816KN RGk=1305KN;支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=360.44Mpa。1)驗算支座的承壓強度δc=9630.17Kpa<[δc=10000Kpa 2)從滿足剪切變形要求,驗算橡膠支座橡膠層總厚度:不計汽車制動力: te≥2Δg=22mm<50mm;計入汽車制動力:te =17mm<50mm;3)驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.151cm≤0.07*5=0.35cm;4)驗算支座的抗滑穩(wěn)定性:μRCK=261KN,1.4Ht+Fbk=81.1KN<261KN(支座不會發(fā)生相對滑動);
經(jīng)驗算,橋墩選用GYZd500×70mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。符號同上。
(3)伸縮縫計算
該橋為3-25m預(yù)應(yīng)力砼箱梁,橋梁伸縮量0點取橋梁中點,一端伸縮梁長L=37.5m;當?shù)刈罡哂行鉁刂礣max=34 ℃, 最低有效氣溫值Tmin=-10 ℃;砼線膨脹系數(shù)a=0.00001;收縮應(yīng)變ε=20×10-5;徐變系數(shù)φ=1.99;彈性模量(C50混凝土)Ec=3.45×104Mpa;砼收縮、徐變折減系數(shù)β=0.4;預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面平均軸向應(yīng)力σp=4.85 Mpa;1)安裝溫度T=20℃:梁體伸長量△Lt+=aL(Tmax-T)=5.25mm,梁體縮短量△Lt-=aL(T-Tmin)=11.25mm;2)砼收縮產(chǎn)生的梁體縮短量△Ls=εβL=3mm;3)砼徐變產(chǎn)生的梁體縮短量△Lc-:=(σp/Ec)φβL=4.2mm;
從以上看出,梁體的伸長量為5.25mm,縮短量為11.25+3+4.2=18.4mm?;旧炜s量為5.25+18.4=23.7,考慮30%的富裕量;則設(shè)計伸縮量為1.3×23.7=30.8mm。相應(yīng)的伸縮裝置設(shè)計閉口量為1.3×5.25=7mm;設(shè)計開口量為1.3×18.4=23.92mm;
故本方案選擇的TST彈性體填充式伸縮縫,縫寬80mm滿足該橋梁的伸縮要求。
5.結(jié)束語
采用本改造布梁方法及措施,箱梁完整不破壞;箱梁支座軸線、支座形式不變;結(jié)構(gòu)的受力體系不變,并經(jīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等技術(shù)指標的計算,均滿足技術(shù)規(guī)范要求,表明安全有效的利用該批箱梁,節(jié)省了投資,方便施工,同時為獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
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【文章編號】1627-6868(2014)08-0025-03
(1)橋臺支座驗算
橋臺GYZF4 d400×71mm支座:支座的最大承壓力Rck=1195KN,平面形狀系數(shù)S=8.86,支座總厚度t=71mm,橡膠層總厚度te=49mm,抗滑最小承壓力RGk=528KN,中間橡膠層厚度t1=11mm,單層橡膠層厚度t0=4mm,四氟滑板厚度tf=2mm;支座反力Rck=964KN,RGk=586KN;支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=423.9 Mpa。
1)驗算支座的承壓強度δc=8073.8Kpa<[δc]=10000Kpa。
2)從滿足剪切變形要求,驗算橡膠支座橡膠層總厚度te,溫差變形由兩端橋臺的支座均攤,則每個支座承不計汽車制動力:te≥2Δg=33.2mm<49mm,計入汽車制動力:te≥2Δg=26.9mm<49mm滿足要求。
3)驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.108cm≤0.07*4.9=0.343cm 滿足規(guī)范要求。
4)驗算支座的抗滑穩(wěn)定性μRCK=0.2×586=117.2KN,則1.4Ht+Fbk=79.86KN<117.2KN(支座不會發(fā)生相對滑動)。
經(jīng)驗算,橋臺選用GYZF4 d400×71mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。
式中:μ為摩擦系數(shù),Ht-溫度變化引起的水平力,F(xiàn)bK—支座受的水平力,Δg為支座承受的水平位移,αc溫縮系數(shù),Δt主梁的計算溫差,L橋梁長度。其余符號同上。
(2)橋墩支座驗算
橋墩GYZd500×70mm支座:支座的最大承壓力Rck=1886KN,平面形狀系數(shù)S=8.17,支座總厚度t=70mm,橡膠層總厚度te=50mm,中間橡膠層厚度t1=15mm,單層橡膠層厚度t0=5mm,支座反力Rck=1816KN RGk=1305KN;支座的抗壓彈性模量Ee=5.4GeS2=360.44Mpa。1)驗算支座的承壓強度δc=9630.17Kpa<[δc=10000Kpa 2)從滿足剪切變形要求,驗算橡膠支座橡膠層總厚度:不計汽車制動力: te≥2Δg=22mm<50mm;計入汽車制動力:te =17mm<50mm;3)驗算板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δcm=0.151cm≤0.07*5=0.35cm;4)驗算支座的抗滑穩(wěn)定性:μRCK=261KN,1.4Ht+Fbk=81.1KN<261KN(支座不會發(fā)生相對滑動);
經(jīng)驗算,橋墩選用GYZd500×70mm支座滿足支座的抗滑穩(wěn)定性、壓縮變形等要求。符號同上。
(3)伸縮縫計算
該橋為3-25m預(yù)應(yīng)力砼箱梁,橋梁伸縮量0點取橋梁中點,一端伸縮梁長L=37.5m;當?shù)刈罡哂行鉁刂礣max=34 ℃, 最低有效氣溫值Tmin=-10 ℃;砼線膨脹系數(shù)a=0.00001;收縮應(yīng)變ε=20×10-5;徐變系數(shù)φ=1.99;彈性模量(C50混凝土)Ec=3.45×104Mpa;砼收縮、徐變折減系數(shù)β=0.4;預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的截面平均軸向應(yīng)力σp=4.85 Mpa;1)安裝溫度T=20℃:梁體伸長量△Lt+=aL(Tmax-T)=5.25mm,梁體縮短量△Lt-=aL(T-Tmin)=11.25mm;2)砼收縮產(chǎn)生的梁體縮短量△Ls=εβL=3mm;3)砼徐變產(chǎn)生的梁體縮短量△Lc-:=(σp/Ec)φβL=4.2mm;
從以上看出,梁體的伸長量為5.25mm,縮短量為11.25+3+4.2=18.4mm?;旧炜s量為5.25+18.4=23.7,考慮30%的富裕量;則設(shè)計伸縮量為1.3×23.7=30.8mm。相應(yīng)的伸縮裝置設(shè)計閉口量為1.3×5.25=7mm;設(shè)計開口量為1.3×18.4=23.92mm;
故本方案選擇的TST彈性體填充式伸縮縫,縫寬80mm滿足該橋梁的伸縮要求。
5.結(jié)束語
采用本改造布梁方法及措施,箱梁完整不破壞;箱梁支座軸線、支座形式不變;結(jié)構(gòu)的受力體系不變,并經(jīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等技術(shù)指標的計算,均滿足技術(shù)規(guī)范要求,表明安全有效的利用該批箱梁,節(jié)省了投資,方便施工,同時為獲得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。
參考文獻
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[4] JTG D60-2004,公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].
[5] JTT 663-2006,公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列[S].
[6] JGJ 145-2004,混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程[S]
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【文章編號】1627-6868(2014)08-0025-03