关于40m槽身贝雷桁架梁支架施工底板预拱度的确定

关于40m槽身贝雷桁架梁支架施工底板预拱度的确定

武义

中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西，西安 710065

[摘要] 海脉渡槽槽身采用收折式移动模架进行施工，为消除移动模架在施工中变形，通过前期理论计算得出理论变形量；通过预压验证预拱度；最后在实际浇筑过程中不断修正预拱值。最终确保混凝土浇筑实体满足设计图纸及相关规范要求。

[关键词] 挠度；预拱度；预压；贝雷桁架

1 渡槽概况

海脉渡槽为广西左江治旱驮英水库及灌区工程，驮英水库枢纽及灌区总干渠标段内，在桩号Z22+513.588~Z23+000.588区段间的一 座跨径15+10 X 40m的11跨简支渡槽，其中除第一跨(15m跨）为普通钢筋混凝土开口槽型渡槽外，其余10跨(40m跨）均为预应力混凝 土箱型渡槽，箱型渡槽的箱宽为6m,两侧翼缘各宽0.6m,全宽7.2m, 箱高4.3m, 箱型渡槽顶板厚0.28m, 底板与腹板厚0.5m, 底板在槽墩处局部加厚至0.6m,渡槽截面面积8.8m2, 每延米重229kN,一跨渡 槽重9240kNC含槽墩处局部加厚段重量），渡槽无横坡，但设有1/2000的纵坡（由小桩号往大桩号方向为降坡）。槽身设计流量为22.61m³/s，设计水深为2.45m，加大流量为27.13m³/s，加大水深为2.8m。

2预拱度的确定

2.1影响预拱度的因素

2.1.1弹性挠度

平台跨径为40m，根据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T FSO—2011 第5.2.7条第 3 项之规定，平台桁梁容许最大弹性挠度为：

[f] =L/400=40/400 =0.1m,

由附表1-1,查得工况l荷载下平台桁梁跨中73#节点挠度最大，其挠度

值为：

F1=0. 09227m<[f]=0.1m(满足)

（注：按照该规范第5.2.6条的规定，用 于刚度验算的荷载， 此处只需考虑：①模板、支架自重，②箱梁荷载，勿需考虑，③施工人员、施工设备、施工材料荷载，④振捣附加荷载，实际上此处验算偏安全的将第③、④项荷载亦考虑在内，仍能通过验算， 第③、④项荷载约占计算荷载的10%)。

2.1.2非弹性挠度

贝雷桁架的连接采用销接，由于销与孔间存在着设计间隙，桁架受载后两者间的相对位移会引起结构的非弹性挠度，即错孔挠度。孔与销间的设计间隙为0. 5 mm。

贝雷桁架非弹性挠度计算经验公式为：

ƒmax = 0.05×(n²-1)

n 为桁架节数， 此处n= 13,  

则ƒmax =0.05x(13²-1)=8.4cm=0.084m

但此值不能完全取用，因当桁梁拼装完成后，由于自重的作用，销子与孔壁间的错孔间隙会在一定程度上密合，但由于加工误差（主要是孔位偏差） 的存在，只会有一部分销子接触孔壁，一部份销子仍然脱空，尤其在承重杆系的竖杆位置附近，脱空间隙会更明显，故非弹性挠度近似取计算值的一半， 即儿= 0.084 I 2 = 0.042m。由于非弹性挠度难以准确计算， 施工规范对非弹性挠度未作具体规定，荷载试验会消除一定的非弹性挠度，此非弹性挠度在预拱度设置时应加以考虑。

2.2初期预拱度的确定

综合以上因素，预压时桁梁预拱度按0.095m进行控制，通过预压试验进行验证。并制定了预案方案、安全监测方案，确保预压实施过程安全有序。

3桁梁预压

3.3预压方案

根据现场施工情况，对槽身收折式移动平台进行预压，本方案采用钢筋（沙袋）进行预压。根据施工图纸：40m跨径渡槽槽身长38.5m+1.46（2*0.73m）封锚段长度，单跨长度39.96m。施工时单跨混凝土重（含钢筋）：880t，槽身模板及设备重量计：164t，施工人员重量计1t（15人），故全部施工荷载共1045t，安全系数取值1.1(考虑风荷载、动荷载的影响),故预压总重量为1149.5t。即1045*1.1*9.8/38.5=292.6KN/m。该数值小于收折式移动平台计算书281.4 KN/m*1.1=309.54 KN/m，满足要求。

3.4监测点布置

40m槽身由移动模架现浇混凝土长度为38.5m和两端为封锚长度0.75m二期混凝土组成。监测断面按间隔1/4L（L=38.5）进行布置，即采用5个监测断面分别为A断面（0/4L）、B断面（1/4L）、C断面（2/4L）、D断面（3/4L）、E断面（4/4L），每个断面分别布设监测点，同一段面监测点按照槽身宽度等距分布。监测点布置祥图1所示，共布设个监测点，各监测点编号分别为A1、A2、A3、……E3、E4、E5。

图1监测点平面布置图

3.5观测数据整理与分析

根据现场实测数据统计桁梁的实际变形情况，不同荷载等级预压时对应实测挠度值如表 1所示。

A断面为起点断面，预压平均沉降量为0.002m；B断面为9.625（1/4L）位置，平均沉降量为0.038m；C断面为19.25（2/4L）位置，平均沉降量为0.051m；D断面为

28.875（3/4L）位置，平均沉降量为0.038m；E断面为38.5（4/4L）位置，平均沉降量为0.002m。

根据实测数据，桁梁变形满足二次抛物线y=-ax²+b规律，且从表 1中得出移动模架主梁在预压（110%）挠度曲线如图 2 所示：

图2 桁梁预压变形值

3.6预压结果

本次预压实测最大挠度为0.051m与预期最大挠度0.095m存在较大差异；且根据设计要求，渡槽槽身应设置向下的二次抛物线反拱，槽身跨中成槽后最大反拱值为0.020m。经研究决定第一跨最大预拱度值按照0.060m进行控制，施工过程中根据现场实际情况进行再次修正调整，以保证满足施工质量要求。

4预拱度的实际应用

移动模架随着混凝土浇筑过程中荷载的增加，纵向两端至中部弯矩逐渐增加，跨中平均弯矩为54mm，基本与实际预压成果相适应。两端塑性变形为2~5mm之间，在下次校模调整时予以适当考虑。

5总结

预应力混凝土以受压为主，为充分发挥混凝土特性，模板预拱时略大于理论计算值。同时结合每次实际变形数据进行综合分析，根据实际情况适当修正预拱度。在最终浇筑完成时观测移动桁梁的塑性变形及实际弹性变形量，为后期该模架的应用提供支撑材料。

附表1-1：工况1节点位移