混凝土T梁有效预应力与预拱度之间的联系与影响（精编版）

1、混凝土 T 梁有效预应力与预拱度之间的联系与影响苏 玲，王永平(北京市建设工程质量第三检测所重庆分 公司重庆市400074)摘 要： 混凝土 T 梁预拱度的设置能够有效综合后期自重及短期荷载引起的正弯矩，T 梁的拱度主要在 T 梁预制期间完成， 拱度的大小能够间接反应T 梁有效预应力的大小。 针对云南某高速， 采用 Midas/Civil软件对施工期间 T 梁预拱度进行模拟分析，并与现场实测预拱度进行比对，分析有效预应力及其他因素对预拱度的影响，从而在 T 梁施工过程中， 通过预拱度的大小判断有效预应力的大小，为施工提供指导。关键词： 混凝圭 T 梁；有效预应力； 预拱度简支梁桥在我国已经具有

2、很成熟的技术和理论，在运营中的很多桥都会因为预拱度不够导致桥梁在后期出现 开裂等现象，更为严重的也出现过桥梁垮塌等。目前新建项目简支梁或者连续梁桥一般都采用预制T 梁。在施工过程中多采用后张法预制混凝土T 梁， 影响预拱度最大的因素就是预应力的施加了，所以本文针对云南某高速公路预制T 梁， 通过 Midas/Civil软件模拟施工过程中预拱度与有效预应力之间的关系， 并且分析其他因素对T 梁预拱度的影响。1预拱度桥梁在后期运营时受到车辆及自重等荷载影响，会向下产生弯曲也就是正弯矩。预拱度的设置是通过张拉预埋钢绞线使梁体向上弯曲产生负弯矩，以综合后期所产生的正弯矩。这样一来混凝土梁底部就不会处于

3、受拉状态，混凝土梁会处于一个安全的状态。2影响预拱度的因素(1) 预应力影响 钢绞线的张拉力即预应力是预拱度的主要影响因素，预应力施加小于设计值预拱度不够，在后期荷载作用下梁体底部会出现受拉情况，从而使梁底部出现裂缝降低有效面积； 预应力施加大于设计值，会使顶板承受过大的拉力，混凝土 可能会出现裂缝，此外会造成桥面线形不平顺给行车带来颠 簸。(2) 收缩徐变影响除了预应力对预拱度有较大的影响， 混凝土收缩徐变也会对预拱度有一定的影响。在荷载作用下 随着时间的变化梁体会发生收缩徐变，使得梁体的预拱度减 小导致梁体底部受拉开裂。混凝土收缩徐变是无法克服的因 素，在混凝土梁设计的时候就已经予以考虑。

4、为了有效控制 收缩徐变对预拱度的影响，施工时需要严格按照设计图纸进 行选材浇筑。(3) 其他影响因素因为预拱度主要是靠钢绞线的张拉力实现，如果预应力由于某种原因造成损失，那么这 种因素也会间接影响梁体预拱度。主要有温度、湿度、管道 摩阻力、锚具变形回缩、锚圈口摩阻损失、原材料、水灰比 等诸多因素，其主要是通过影响混凝土预应力造成预应力损 失进而会使预拱度减小。所以在施工过程中一定要严格控制每一个环节，这样才可以保证梁体有足够的预拱度。3模型建立依托于云南某条高速， 使用 Midas/Civil软件对 30mT梁在张拉过程中进行模拟分析并与现场测试进行对比。主梁采用 C50混凝土，钢绞线采用fp

5、k=1860MPa，钢绞线张拉力控制值 1395MPa，管道摩擦系数为0.155 ，孔道偏位系数为 0.0115 ，断面布置3 束钢绞线，顶部N1为 9 根钢绞线， 底部两根 N2 、N3 平行布置每束8 根钢绞线，张拉顺序：N1( 一次张拉到控制力的100%) N2( 一次张拉至控制张拉力的50%) N3( 一次张拉至控制力的100%) N2( 二次张拉到控制力的 100%) 。工况 1：张拉 N1至 100% ；工况 2 ：张拉N2 至 50% ；工况 3：张拉 N3 至 100% ；工况 4：张拉 N2 至 100% 。图 1 为简化模型图，图2 为位移等值线图。图 1 30mT梁简化模

6、型图图 2 30mT梁位移等值线图3.1预应力对预拱度的影响针对不同工况分析各工况对预拱度的影响，具体见图3 。 图 3不同工况对预拱度影响图从图 3 中可以看出，随着不同工况的发生，T 梁预拱度开始发生变化并且随着预应力的增加预拱度也在增加。其中工况一最大预拱度为 10.27mm，工况二最大预拱度为14.89mm；工况三 最大预拱度为23.98mm；工况四最大预拱度为29.68mm。其中工况一预应力荷载为1758kN ，工况 2 预应力荷载为781 kN，累计荷载为2539kN，工况三预应力荷载为1562kN， 累计荷载为4101kN ，工况四预应力荷载为781 kN， 累 计 荷载为 48

7、82kN 。具体见表1 。 表 1不同工况下预应力荷载 及竖向位移表工况一二三四荷载/kN17587811562781累计荷载/kN1758253941014882位移 /mm10.274.629.095.7累计位移 /mm10.2714.8923.9829.68根据图 4 回归分析可知， 梁体的预拱度与预应力有很好的相关性。由分析可知预应力是影响预拱度的主要因素。图 4预应力荷载与预拱度回归分析由表 1 及图 4 可以知道，随着预应力的不断增加梁体的预拱度值也会不断增加。所以在施工过程中可以在每个张拉阶段去量测梁底跨中预拱度的起拱值，与张拉力进行相互比对， 从而可以更加精确地控制张拉力与起拱

8、度。3.2收缩徐变对预拱度的影响混凝土收缩徐变会对梁体产生体积上的变化，从而会影响到梁体的预拱度。图5 中分析了在施工阶段不同工况下混凝土收缩徐变对梁体的预拱度的影响。 从图 5 中可以看出，在不施加预应力时自重荷载作用下会使梁体产生向下的竖向位移，最大位移值为8.129mm，在工况一的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为8.088mm，在工况二的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为8.027mm，在工况三的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为7.928mm， 在工况四的情况下收缩徐变产生的竖向最大位移为7.805mm。并且由图可见随着预应力荷载的增大，有效的减 少了收缩徐变对梁体竖向产生的位移。3

9、.3现场实测数据通过对现场30片 30m混凝土预制T 梁进行有效预应力及其对应的起拱度进行测试，现场测试发现每片T 梁有效预应力普遍偏低 250 375kN ，因为施工单位在施工过程中没有考2 现场实测数据，利用现场实虑锚圈口摩阻损失。具体见表测起拱度按照图4 中回归公式进行回归分析得出相应有效预应力，将实测有效预应力与回归分析得出有效预应力进行对 比分析， 利用 SPSS软件对二者之间差值进行统计分析具体见表 3 及图 6。 图 5不同工况下收缩徐变对预拱度影响图表 2现场预拱度及有效预应力测试值与回归分析值对比表编号 123456789101112131415现场有效预应力测试/kN462

10、9452445114568455845514563456445984563453 64539456345314563现场跨中位移/mm27.227.226.627.526.926.726.827.526.727.126.727.427.426.926.8回归分析有效预应力/kN456445604472461945114484449446154480454744824605460045124508测试值与计算值差值/kN-6536-3951-47-67-6950-118-16-546637-19-55测试值与计算值偏差/%-1.40.8-0.91.1-1.0-1.5-1.51.1-2.6-0.3

11、-1.21.40.8-0.4-1.2编号 161718192021222324252627282930现场有效预应力测试kN45374613452346274624460045514565460545954623 4534453345474597现场跨中位移/mm26.827.526.727.427.527.526.926.727.526.727.527.426.926.927.0回归分析有效预应力/kN449746134483459946174619452444804611448946244594452545134541测试值与计算值差值/kN-400-40-28-719-28-866-10

12、6160-8-34-56测试值与计算值偏差/%-0.90.0-0.9-0.6-0.20.4-0.6-1.90.1-2.40.01.3-0.2-0.8-1.2表 3描述统计量N 极小值极大值均值标准差误差百分比30-0.026430.01429-0.00490280.01063426有效的 N(列表状态 )30图 6不同工况下收缩徐变对预拱度影响图将实测值与回归分析值进行做差比较，回归分析值与实际测试值之间差距在±2%以内，标准差为 0.0106 。由此可见回归分析数值与现场实测数值之间有一定的相关性，且数据合理性均在 有效范围。4结论通过分析可知，预应力是影响预拱度的主要因素，而且两

13、者之间有较好的相关性。在张拉过程中我 们可以通过T 梁起拱度使用回归分析对有效预应力进行比对从而更加有利于现场施工控制。此外预拱度影响因素较多，本文主要对钢绞线张拉值及混凝土收缩徐变对预拱度的影 响进行了分析。施工现场影响因素较多，希望广大工作者能够根据现场实际情况灵活把控，掌握主要关键性因素不断完善及改进预应力张拉准确度。参考文献1耿波.预应力混凝土梁的起拱度控制方法及试验研究D.武汉:武汉理工大学,2004. 3. 2谢峻 ,王国亮 ,郑晓华 .大跨度预应力混凝土 箱梁桥长期下挠问题的研究现状J.公路交通科技,2007(1):47-50. 3王雪玲 .大跨度 PC 桥梁梁体结构下挠成因分析

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16、ruction Engineering Quality Third Test Institute Chongqing Branch,Chongqing 400074， China) Abstract The setup of pre-camber of concrete T-beam caneffectively synthesize the positive bending moment causedby dead load at later period and short-term load. The camber of T-beam is mainly finished during

17、the prefabrication period of T-beam, and the size of camber can indirectly reflect the size of effective prestress ofT-beam. Aiming at an expressway in Yunnan, the simulation analysis on the pre-camber of T-beam during the construction is made by adopting Midas/Civil software, the comparison is made with field measurementpre-camber, and the influence of effective prestress andother factors on pre-camber is analyzed, so as to provide guidance