利用体外预应力防止T形梁桥边梁侧向弯曲变形的方法与流程

本发明涉及公路桥梁，特别是一种利用体外预应力防止T形梁桥边梁侧向弯曲变形的方法。

背景技术：
T形梁桥是一种常见的公路桥梁，T形梁桥在建造过程中，其边梁因长细比大，侧向抗弯刚度小，且边梁质心向外悬臂侧偏离边梁腹板中心线(见图1)，导致在施工中边梁预应力钢筋张拉后，边梁容易发生向外悬臂侧弯曲变形。尤其是在边梁龄期较小时张拉预应力钢筋比龄期较大时张拉预应力钢筋侧向弯曲变形程度要大许多。存梁时间长，边梁的侧向弯曲变形程度会随存梁时间的延长而逐渐增大。T形梁桥的边梁在施工中发生侧向弯曲变形，会使边梁产生裂缝，严重影响边梁的施工质量和边梁的耐久性。目前，防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法主要包括：1、在预制T形梁桥的边梁时，增加侧向支撑，减小T形梁桥边梁的长细比；2、严格按设计要求进行边梁预应力钢筋张拉控制，不过早张拉预应力钢筋；3、完成预应力钢筋张拉后，预制的边梁在厂内存放时间不超过60天，且架设完毕后应尽快联结各边梁之间的横隔板，以增加其横向约束，防止其侧向弯曲变形继续发展。以上方法因均未考虑边梁质心偏离边梁腹板中心线这一引起边梁侧向弯曲变形的主导因素，故其具有一定的局限性，对减轻边梁的侧向弯曲变形只能起一定作用；而且方法1只能临时解决脱模前边梁的侧向弯曲变形，在拆模后边梁依然会产生侧向弯曲变形；方法2会延长施工周期。

技术实现要素：
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的是提供一种简单、有效的利用体外预应力防止T形梁桥边梁侧向弯曲变形的方法。为实现上述目的，本发明提供的利用体外预应力防止T形梁桥边梁侧向弯曲变形的方法，包括下述步骤：步骤1、安装体外预应力钢筋在边梁外悬臂侧的腹板侧面两端部分别固定安装边支架，在两边支架中间固定安装中间支架，中间支架的横向高度大于边支架的横向高度，在边支架和中间支架的顶端分别安装转向器(一种弯曲的钢管)，并使边支架的转向器和中间支架的转向器与边梁质心在同一个与边梁的腹板侧面垂直的平面内；将体外预应力钢筋穿过中间支架和边支架的转向器后将其两端暂时固定在边支架上；步骤2、张拉边梁预应力钢筋和体外预应力钢筋先在边梁跨中内悬臂侧对应边梁质心处安装千分表，用来记录张拉边梁预应力钢筋过程中边梁跨中的侧向弯曲变形值；在边梁跨中的外悬臂最大悬臂处贴应变片，用来监测张拉边梁预应力钢筋过程中边梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε；然后以设定的张拉力逐根张拉边梁预应力钢筋，张拉过程中，边梁向外悬臂侧弯曲变形，当应变片监测到边梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε达到应变容许值[ε]时(此时可能只张拉了一根预应力钢筋，也可能张拉了一根以上预应力钢筋)，暂停张拉边梁预应力钢筋，用千分表记录此时边梁跨中的侧向弯曲变形值Δ；然后张拉体外预应力钢筋，利用体外预应力钢筋产生的侧弯矩使边梁跨中的侧向弯曲变形值Δ归零，Δ归零后保持体外预应力钢筋张拉力不变；然后按以上相同方法继续张拉下一根边梁预应力钢筋(如果张拉前一根边梁预应力钢筋的张拉力未达到设计张拉力，此时对其继续张拉，使张拉力达到设计张拉力后再张拉下一根边梁预应力钢筋)；如此反复，直至最后一根边梁预应力钢筋张拉后在跨中的侧向弯曲变形值归零为止；然后将体外预应力钢筋暂时锚固在边支架上；所述应变容许值[ε]通过下式求得：式中Ec：边梁所采用混凝土的弹性模量(MPa)；ftk：边梁所采用混凝土抗拉强度的标准值(MPa)，可通过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62)查询得到；步骤3、边梁预应力钢筋张拉完毕后将边梁吊装就位；然后按常规完成边梁的横向联结；最后将体外预应力钢筋、中间支架和边支架一起拆除，完成T形梁桥边梁防止侧向弯曲变形的施工操作。与现有防止T形梁桥边梁产生侧向弯曲变形的方法相比，本发明的有益效果是：(1)通过体外预应力钢筋可有效平衡张拉边梁预应力钢筋时因边梁质心偏离边梁腹板中心线产生的侧向弯矩，从而起到有效防止边梁侧向弯曲变形的作用。(2)按照计算得出的边梁外悬臂最大悬臂处的应变容许值[ε]张拉边梁预应力钢筋，可确保在张拉过程中边梁不出现裂缝。(3)该方法施工简单，施工周期短。(4)所用体外预应力钢筋、中间支架、边支架可周转使用，节省材料费用。附图说明图1为边梁的侧视图；图2为安装体外预应力钢筋的边梁外悬臂侧的正面视图；图3为图2中C-C断面图；图4为图2中A-A断面图；图5为图2中B-B断面图。图中：1–边梁，1a–外悬臂，1b–内悬臂，1c–腹板，2–边梁质心，3–边梁腹板中心线，4–应变片，5–体外预应力钢筋，6–中间支架，7–边支架，8–转向器，9–千分表，10–钢板。具体实施方式以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明。本实施例为采用本发明方法防止某简支T形梁桥施工过程中边梁发生侧向弯曲变形。结合图1至图5，该简支T形梁桥跨径为47m，边梁1采用C50混凝土浇筑，C50混凝土的弹性模量Ec＝3.45×104MPa，查《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)可得混凝土抗拉强度的标准值ftk＝2.65MPa；边梁的侧向抗弯刚度Ixx＝16.71×1010(mm4)，边梁的外悬臂1a横向宽度为1200mm，内悬臂1b横向宽度为750mm，边梁质心2向外悬臂侧偏离边梁腹板中心线3，边梁质心2离边梁底端的高度为1667mm，边梁共有N1～N5预应力钢筋5根，设计张拉力Np均为3710.7kN。防止边梁侧向弯曲变形的施工方法，步骤如下：步骤1、安装体外预应力钢筋5在边梁1外悬臂侧的腹板1c的侧面上距前后两端8.5m处利用在预制边梁时预埋的钢板10分别固定安装边支架7，在两边支架正中间的腹板侧面上固定安装中间支架6，边支架的横向高度比中间支架的横向高度小900mm，在边支架和中间支架的顶端分别安装转向器8(一种弯曲的钢管)，中间支架的转向器与边支架的转向器的横向高度差为900mm；将体外预应力钢筋穿过中间支架和边支架的转向器，然后将体外预应力钢筋暂时固定在边支架上。步骤2、张拉边梁预应力钢筋和体外预应力钢筋先在边梁跨中内悬臂侧对应边梁质心处安装千分表9，用来记录张拉边梁预应力钢筋过程中边梁跨中的侧向弯曲变形值；在边梁跨中的外悬臂最大悬臂处贴应变片4，用来监测张拉边梁预应力钢筋过程中边梁跨中的外悬臂最大悬臂处的应变值ε；边梁跨中的外悬臂最大悬臂处的应变容许值[ε]为：然后以设定的张拉力3710.7kN按照N1～N5的次序逐根张拉边梁预应力钢筋，张拉过程中，边梁向外悬臂侧弯曲变形，张拉前两根预应力钢筋N1、N2后，应变片监测到边梁跨中的外悬臂最大悬臂处的应变值ε达到应变容许值[ε]，此时暂停张拉边梁预应力钢筋，用千分表记录边梁跨中的侧向弯曲变形值Δ为40.9mm；然后张拉体外预应力钢筋，利用体外预应力钢筋产生的侧弯矩使边梁跨中产生的侧向弯曲变形值Δ归零，Δ归零后保持体外预应力钢筋张拉力不变；然后按以上相同方法继续逐根张拉后面的边梁预应力钢筋，张拉到第四根预应力钢筋N4后，边梁跨中的外悬臂最大悬臂处的应变值ε再次达到应变容许值[ε]，此时停止张拉后面的边梁预应力钢筋，记录边梁跨中的侧向弯曲变形值Δ为31.4mm，然后对体外预应力钢筋在第一次张拉力的基础上增加张拉力，至边梁跨中第二次产生的侧向弯曲变形值Δ归零，保持此时体外预应力钢筋的张拉力不变；最后张拉第五根边梁预应力钢筋N5，N5张拉后，边梁跨中外悬臂最大悬臂处的应变值ε并未达到应变容许值[ε]，此时对体外预应力钢筋在第二次张拉力的基础上再增加张拉力，将ε值归零；然后将体外预应力钢筋暂时锚固在边支架上。步骤3、边梁预应力钢筋张拉完毕后将边梁吊装就位；然后按常规完成边梁的横向联结；最后将中间支架、边支架和体外预应力钢筋一起拆除，完成T形梁桥边梁防止侧向弯曲变形的施工操作。