存梁时间及拼装工艺对拼宽T梁桥竖向线形的影响
0 引言
在收缩、徐变对拼宽桥结构性能影响研究方面, 目前研究主要集中于拼宽完成后由收缩、徐变引起的新旧梁结构受力及变形等方面。黄萍
对于收缩、徐变引起的结构线形问题, 张振东
图1 连续T梁跨中加宽示意 (单位:cm) Fig.1 Widening sections of continuous T beam in mid-span (unit:cm)
1 研究模型
选择某3×40m连续拼宽T梁桥工程的单幅桥为依托建立模型, 该桥由单幅2车道扩容为单幅4车道, 并按“原桥与拼宽部分共同受力”原则进行设计。拼宽方式为T梁单侧加宽、上部超刚接、下部不连接, 如图1所示。
2 存梁期内简支拼装
简支单梁 (30d预制期+存梁期) 在梁片预制完成后吊运至桥墩上放置, 待存梁期结束后进行横向拼宽, 如图2 a所示;简支拼装梁 (30d预制期+8d横隔板浇筑期+存梁期) 预制梁片吊运至桥墩上, 浇筑横隔板组成简支拼装梁后进行存放, 如图2b所示。分别计算上述2种梁体在恒载及预应力作用下, 收缩、徐变引起的最大上拱值, 计算结果如图3所示。
图2 收缩、徐变作用下简支梁 (有预压, 180d) Fig.2 Simply supported beams with shrinkage creep (with preloading, storage time 180d)
由图3可知, 随着存梁期增加, 简支单梁梁片上拱值逐渐增加, 有预压时上拱并不明显, 最大上拱值为12～13mm;无预压时由24.20mm增加至33.19mm。随着存梁期增加, 简支拼装梁梁片最大上拱值有预压时由5.26mm增加至8.41mm、无预压时由19.79mm增加至25.78mm。因此, 在简支拼宽桥梁片存梁期间, 建议对梁片预压, 减少收缩、徐变引起的上拱。
图3 存梁期内简支梁梁片最大上拱值Fig.3 The maximum upward deflection of simple supported beams
有预压时, 简支单梁在不同存梁期内梁片最大上拱值为12.72mm, 而简支拼装梁为8.42mm。因此, 施工单位可采用简支拼装梁有效缩短后续施工工期, 降低收缩、徐变的影响。
3 存梁期内连续拼装
连续单梁 (30d预制期+8d合龙期+存梁期) 为预制梁片直接吊装进行纵向合龙, 存梁后进行横向拼宽, 如图4a所示;连续拼装梁 (30d预制期+30d横隔板浇筑及合龙期+存梁期) 为预制梁片吊装合龙并浇筑横隔板, 组成简支拼装梁后进行存梁, 如图4b所示。分别计算上述2种梁体在恒载及预应力作用下, 收缩、徐变引起的最大上拱值, 计算结果如图5所示。
由图5可知, 在收缩、徐变作用下, 预制梁拼接成连续状态后边跨最大上拱值大于中跨。在存梁期内对上拱进行控制时, 主要控制边跨。随着存梁期增加, 连续单梁梁片上拱值逐渐增加, 有预压时, 边跨最大上拱值为22～25mm;无预压时, 边跨上拱较严重, 由22.71mm增加至34.08mm。有预压时, 连续拼装梁梁体边跨最大上拱值随着存梁期增加变化不明显, 稳定在19～20mm;无预压时, 边跨最大上拱值由24.56mm增加至29.57mm。因此, 在连续拼宽桥梁片存梁期间, 对梁片进行预压可减少收缩、徐变引起的上拱影响。
图4 收缩、徐变作用下连续梁 (有预压, 180d) Fig.4 Continuous beams with shrinkage creep (with preloading, storage time 180d)
图5 存梁期内连续梁梁片最大上拱值Fig.5 The maximum upward deflection of continuous beams
有预压时, 连续单梁在不同存梁期内梁片最大上拱值为24.37mm, 而连续拼装梁为19.87mm。因此, 施工单位可采用连续拼装梁有效缩短后续施工工期, 但在存梁期内应加强梁片上拱监测。
4 存梁期内整体拼装
将预制梁在存梁期内直接拼装成简支拼装梁和连续拼装梁, 分析收缩、徐变引起的梁片上拱情况 (见图6) 。
在收缩、徐变作用下, 随着存梁期增加, 简支拼装梁梁片上拱值增幅较大;采用连续拼装时, 边跨最大上拱值稳定在19mm左右。简支拼装梁梁片最大上拱值远小于连续拼装梁, 因此, 为加快施工进度, 选用连续拼装梁时, 预制梁反拱度设置应充分考虑不同拼装工艺下梁片上拱情况, 并在存梁期内加强上拱监控。
图6 整体拼装方式上拱情况Fig.6 Upward deflection of whole assemblies
5 结语
1) 存梁期间, 建议预压梁片, 降低收缩、徐变作用下的上拱影响。
2) 有预压时, 在不同存梁期内, 40m简支单梁梁片最大上拱值为12.72mm, 40m简支拼装梁梁片最大上拱值为8.42mm, 3×40m连续单梁梁片最大上拱值为24.37mm, 3×40m连续拼装梁梁片最大上拱值为19.87mm。因此, 在新旧梁拼宽前可将预制梁片提前拼装, 简支拼装梁控制梁片上拱效果最优。
3) 从加快拼宽速度角度考虑, 连续拼装梁效果最优, 施工单位可优先选用连续拼装梁。同时, 需在预制梁反拱度设置时充分考虑该拼装工艺受收缩、徐变影响引起的梁片上拱, 加强梁片上拱监控。
[2]高小妮.拓宽后桥梁结构相互作用分析[D].西安:长安大学, 2009.
[3]林天然, 王晓军, 柴春峰, 等.收缩徐变对拼宽桥梁影响的数值分析[J].城市道桥与防洪, 2017 (3) :121-123, 182, 14.
[4]赵海亮.混凝土收缩徐变效应对城市加宽桥梁的影响[J].天津建设科技, 2016, 26 (4) :64-65.
[5]张振东.预制T梁存梁期间上拱挠度影响因素分析[J].福建建筑, 2009 (9) :53-54.
[6]张建华, 赵海博, 喻泽红.考虑徐变的钢筋混凝土预制T梁上拱度影响因素分析[J].湖南科技大学学报 (自然科学版) , 2010, 25 (2) :50-54.
[7]茹毅, 刘其伟.收缩徐变作用下混凝土连续箱梁拼宽桥拼接段受力性能研究[J].中外公路, 2016, 36 (2) :196-200.
[8]徐钢.混凝土收缩徐变对混凝土T梁桥拼宽的影响分析[J].公路, 2011 (2) :59-64.
[9]徐强.高速公路改扩建工程桥涵结构物拼接技术[M].北京:人民交通出版社, 2011.