混凝土簡支粱橋橋面標(biāo)高的控制

混凝土簡支粱橋橋面標(biāo)高的控制隨著我國公路建設(shè)事業(yè)的日益發(fā)展,越來越多的橋梁展現(xiàn)在人們面前,為人們生產(chǎn)、生活提供了安全快速的交通條件。這些橋梁在營運過程中,有的橋面鋪裝層過早地出現(xiàn)損壞,嚴(yán)重影響了行車的舒適性。本地區(qū)河川縱橫,橋梁部分占公路的比例較大,筆者曾在本區(qū)國道線上觀察,發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)橋梁鋪裝層都存在著不同程度的損壞,有些甚至使用不到一年時間,這些鋪裝層的損壞與施工質(zhì)量有很大關(guān)系。本地區(qū)的橋梁大部分是中、小跨徑,鋼筋混凝土簡支橋,本文主要探討中、小跨徑的鋼筋混凝土簡支橋在施工中橋面標(biāo)高的控制。1撓曲分析在橋梁施工中,如何正確控制好橋面標(biāo)高,以滿足設(shè)計要求的線形流暢,保證橋面鋪裝層厚度及大梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度,首先應(yīng)嚴(yán)格控制墩臺帽設(shè)計標(biāo)高和預(yù)制大梁厚度,其次應(yīng)著重考慮大梁的預(yù)拱度設(shè)置問題。對于預(yù)應(yīng)力梁,由于施加預(yù)應(yīng)力的作用處于梁截面中性軸下方的偏心位置,導(dǎo)致大梁上拱,其值大于梁自重產(chǎn)生的下?lián)现?。上拱值與梁長、預(yù)應(yīng)力大小、混凝土收縮徐變和外界溫度有關(guān)。如在施工中忽略了這個上拱值的影響,跨中橋面鋪裝層厚度將難以保證設(shè)計厚度,呈現(xiàn)兩端厚中間薄的現(xiàn)象。為了保證大梁安全,不得不采取下列措施:①對橋面進(jìn)行調(diào)坡處理,以保證跨中橋面鋪裝厚度;②提高橋面鋪裝混凝土強度等級和加密橋面鋼筋網(wǎng)等措施。第一種方法雖然保證了跨中橋面鋪裝層厚度,但增加了大橋兩端混凝土高度,既增大了恒載,又增加了混凝土方量,增加了成本。第二種方法加大整個橋面的成本,不經(jīng)濟。對于普通鋼筋混凝土梁橋,由于大梁自重,將出現(xiàn)向下?lián)锨默F(xiàn)象,若不設(shè)置上拱值,安裝好的大梁將出現(xiàn)橋面鋪裝兩端薄中間厚的現(xiàn)象,增大了簡支梁跨中恒載產(chǎn)生的彎矩,對橋梁受力不利。橋面標(biāo)高的控制,實際上就是如何避免由于預(yù)應(yīng)力大梁上拱造成橋面鋪裝層標(biāo)高超高,以及普通鋼筋混凝土大梁中下?lián)弦饦蛎婊炷脸d。2撓度值計算橋梁的撓度,按產(chǎn)生的原因分成恒載撓度和活載撓度,按產(chǎn)生撓曲變形的方向分成向下?lián)锨拖蛏蠐锨?造成梁向下?lián)锨脑蛑饕孝僦髁鹤灾丶皺M隔板重(前期恒載),②橋面鋪裝重(后期恒載)③活載向上撓曲主要因素有:①預(yù)應(yīng)力;②徐變。2.1撓度計算(1)恒載產(chǎn)生的撓度(均布荷載產(chǎn)生的撓度)δd=MdL2/(916EhIh)式中:δd—恒載產(chǎn)生的撓度;Md—梁恒載產(chǎn)生的彎矩;L—梁計算跨徑;Eh—混凝土彈性模量;Ih—混凝土截面換算慣性矩。(2)活載產(chǎn)生的撓度δi=MeL2/(918EhIh)式中:δi—活載產(chǎn)生的撓度;Me—活載產(chǎn)生彎矩,由設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)而定;Ih—混凝土開裂截面換算慣性矩(簡支梁)。2.2先張法大梁上拱度計算(1)由于先張法大梁沿梁軸方向直線配筋,因而撓度計算可采用公式:δp=MpL2/(918EcIc)式中:Mp—等截面上相同彎矩,MP=Pt×Ep;Ep—預(yù)應(yīng)力鋼材截面重心與混凝土表面重心距離;Pt—剛施加預(yù)應(yīng)力后作用于預(yù)應(yīng)力鋼材上的拉力;Ec—混凝土彈性模量;Ic—混凝土截面換算慣性矩。(2)徐變產(chǎn)生的拱度δΦ=Φ[(1+n)/2δp+δd]式中:Φ—在某時間內(nèi)的徐變系數(shù),一般為115～210;n—預(yù)應(yīng)力有效系數(shù),n=pe/pt;pe—作用于預(yù)應(yīng)力鋼材上的有效拉力;其余符號意義同前。(3)先張法上拱值的計算:上拱值△=(δΦ+δp)-δd2.3后張法大梁反拱值計算當(dāng)梁為等載面,Mp(預(yù)應(yīng)力鋼材內(nèi)跨中向支點彎成曲線)時,彈性撓度:δp=MpL2/(9EcIc)上拱度:Δ=(δΦ+δp)-δd對于后張法大梁反拱值的計算,Mp隨梁中位置不同而變化(預(yù)應(yīng)力束一般為曲線布置),且受收縮徐變等因素的影響,計算較復(fù)雜,一般可由設(shè)計單位向施工單位提供,以獲得較為準(zhǔn)確的值來控制施工。3施工控制3.1普通鋼筋混凝土橋梁普通鋼筋混凝土大梁在自重和外載作用下,梁的跨中向下?lián)?呈下凹的二次拋物線,這種跨中下?lián)蠣顟B(tài),可使跨中的橋面鋪裝層厚度大于兩端,使混凝土恒載增加,對大梁受力不利。為避免超載保證結(jié)構(gòu)安全,可將預(yù)制大梁的臺座頂面設(shè)置成上拱拋物曲線,這種臺座上拱可取其恒載與活載共同作用下大梁下?lián)现档囊话?。這樣預(yù)制出的大梁在荷載作用下,梁下緣基本上呈水平狀態(tài)受力,橋面鋪裝保持等厚,橋面標(biāo)高得到有效控制,橋梁的整體線性順直美觀。3.2先張法施工的預(yù)應(yīng)力橋先張法空心板常見跨徑為10m,13m,16m,一般設(shè)置50～100m的長線臺座,一個臺座多片預(yù)制,且常變換不同的跨徑,因此在長線臺座難以設(shè)置向下的反拱。由此可見,先張法大梁產(chǎn)生的上拱度是不可避免的,但這種上拱值又是不容忽視的。若將上述大梁安裝到墩臺帽上,即使墩臺帽標(biāo)高嚴(yán)格控制在施工規(guī)范誤差范圍內(nèi),即±1cm,由于上拱值達(dá)3cm左右,造成梁跨中頂面標(biāo)高超高2～5cm,若橋面混凝土鋪裝層設(shè)計厚度為10cm,則跨中處鋪裝層厚度僅有5～8cm,明顯不能滿足設(shè)計要求。加之施工單位在墩臺帽施工中,將這項誤差標(biāo)高控制在±1cm范圍內(nèi),具有一定難度,將進(jìn)一步造成跨中重超標(biāo)。為保證鋪裝層厚度和大梁結(jié)構(gòu)安全可靠,雖可采用對橋面進(jìn)行調(diào)坡處理,以滿足跨中鋪裝層厚度的要求,但造成改變設(shè)計線形。為避免上述不利影響,在先張法橋梁施工中,將墩臺帽標(biāo)高在設(shè)計標(biāo)高的基礎(chǔ)上,降低2～3cm,保證墩臺帽厚度不變,相應(yīng)降低墩柱標(biāo)高。這樣,由于上拱值造成跨中超高的現(xiàn)象能夠避免,跨中鋪裝層厚度能得到保證。此種橋面標(biāo)高控制方法不利的地方在于增加了墩臺頂處橋面鋪裝厚度,但所增加的這部分恒載不會使梁的負(fù)荷水平有顯著的降低。3.3后張法施工的橋梁后張法一般在數(shù)個單獨臺座上重復(fù)預(yù)制,預(yù)制好的大梁同先張法一樣向上拱起,跨中的上拱值大小與梁跨徑、載面特性、預(yù)加力、混凝土強度等諸多因素有關(guān)。《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定梁跨徑大于20m時,應(yīng)按設(shè)計設(shè)置反拱。①臺座法,一般將臺座設(shè)計成向下?lián)系那€,預(yù)應(yīng)力筋張拉以后,使梁向上拱起,梁的上、下緣拱出水平線的數(shù)值大大減小,從而達(dá)到安裝好的大梁跨中不會超高,保證橋面鋪裝層厚度和橋面標(biāo)高的正確。②模板法與臺座不一樣,模板法是將臺座設(shè)置成水平,而考慮將大梁模板上緣設(shè)計成曲線,模板兩端高,跨中低,其差值δ為設(shè)計上拱值。張拉后,梁向上拱起,梁上緣呈水平狀,下緣呈曲線狀,梁端所超標(biāo)混凝土的高應(yīng)在墩帽標(biāo)高相應(yīng)扣除δ,即施工控制標(biāo)高標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)減去δ值,同樣能保證得到第一種方法的目的。4結(jié)語(1)對于普通混凝土梁,在臺座上設(shè)置上凸線反拱度,避免自重下?lián)袭a(chǎn)生的不利影響。對于橋面標(biāo)高的控制除上述因素應(yīng)重點考慮外,施工中應(yīng)嚴(yán)格控制墩臺帽標(biāo)高和梁板預(yù)制厚度。(2)對于先張法梁,因施加預(yù)應(yīng)力要產(chǎn)生上拱值,且受徐變影響,上拱值將加大,其值在施工和設(shè)計時不容忽視,一般因長線臺的施工工藝難以在