关于40mT梁湿接缝钢筋连接方式的实验研究

关于４０ｍＴ梁湿接缝钢筋连接方式的实验研究

作者：阿布力米提阿布都合力力

来源：《中国新技术新产品》2009年第13期

摘要：为了减少工作量，湿接缝连接筋可采用“隔一焊一”的方式。这种施工工艺可减少一半部分工程费用。

关键词：40mT梁湿接缝；钢筋连接；实验板加载；板体破坏

伊犁河大桥是新疆自治区、交通厅重点工程项目之一。大跨径刚构一连续粱桥的施工在我区尚属首次，桥梁的合拢及体系转换为桥梁施工的核心部分，因此显得尤为重要。其建设规模、技术含量复杂程度和政治经济地位均为疆内近期桥梁建设项目之前列。从施工就始终保持科学合理的现场布局，严格要求的现场管理和规范完善的施工操作这样的基本生产条件。遵从科研课题测试结果，充分发挥科学技术生产力作用。把现代先进科学技术贯穿入项目建设。

1 问题的提出

伊犁河大桥的引桥采用跨径40m的“先简支后连续”预应力混凝土T形梁，北岸引桥7孔40m，分为两联。南岸引桥20孔40m，分为五联。桥梁全宽27m，按一级公路要求设计为双幅。每幅6片梁，T梁两幅中心距2.20m，中间湿接缝宽度0.70m，全桥40mT梁总数为

27×12=324片。

40m预应力T梁的横向湿接缝主筋为通常预应力T梁（或箱梁）采用的ф12环形筋，通过套结的方式，将相邻预应力梁的外伸环筋一一对应的连在一起。这种连接方式也是原30 m 预应力混凝土T梁标准设计图采用的，原标准设计并未提出关于焊接的要求。

随着预应力简支T形（或箱形）截面梁的普遍采用。人们对于采用湿接缝扩大翼缘受荷宽度时，环形筋和外伸预埋筋的连接方式的认识开始发生变化。对这种只采用绑扎的方法套结的可靠性产生怀疑。不少设计者在相应的设计图的说明栏里要求预制梁外伸钢筋与对应的环形连接筋焊接，并且焊缝长度不小于10d(单面焊)因为他们觉得这样做更“保险”一些，“焊总比不焊强”。

由于外伸钢筋要逐根与环形连接筋焊接，工作量太大，耗时费力，质监部门体谅施工单位的困难，作出折中的规定：该连接筋可采用“隔一焊一”的方式，这样横向连接部分的焊接工作量减少了一半。

应该说对于二级以下的公路桥，桥长在200-300m时，这项焊接工作的总量并不太大，如果采用流水作业，适当加大焊工的投入也不致在工期和效益上对工程有多大影响，但是如果是一级公路上的特大桥（桥长超过千米），这焊接工作量就大得惊人。

以伊犁河大桥为例：引桥每幅为6片梁，中间5道湿接缝，T梁外伸钢筋间距为0.10m，每片梁的外伸筋多达400根，湿接缝中环形连接筋与外伸筋有4道焊缝（受拉区和受压区各2道）采用“隔一焊一”时，每道湿接缝共有焊缝800道，两幅桥面上的焊缝为8000道，焊缝控制在0.12m时，总长达到960m，27孔引桥，这类焊缝总长度为26km。

一个熟练的焊工，保质保量地完成一道焊缝的时间为2分钟。全桥27×8000=216000道焊缝需要花7200小时，按8小时工作制，约为900天，相当于10个熟练焊工不间断地焊接三个月。

如果一根电焊条可以焊两道缝，这些缝仅焊条即需要6吨，当然这样巨大的焊接工作需耗费的电能更是大的惊人。由于“先简支后连续”工艺，在预制梁安装后纵向连接钢筋和横隔板现浇段的焊接工作量比较大，这种附加的要求使桥梁的焊接工作量成倍增加。

伊犁河大桥是自治区、交通系统的重点工程。该工程的结构和构造处理的每个细节都必须采取慎重态度。引桥湿接缝中采用预制梁环形自闭合外伸筋与环形连接筋在已实现套接后是否真的需要焊接才能保证受力需要，在这里采用焊接和绑扎（或点焊定位）对板的强度和刚度有多大影响，这样的问题只能通过实验来作出客观的说明。

2 实验的策划与理论准备

2.1 实验的目的

检测完全相同的外伸钢筋与连接钢筋在采用焊接或仅采用点焊定位（主要采用绑扎）这两种连接方式对板的极限承载力和板体刚度的影响。

2.2 实验操作

实验的操作、数据的采集必须遵循部颁的实验检测规程的要求。

2.3 实验结果

根据实验目的确定整个实验过程应提供如下数据：

2.3.1 采用不同连接方式时，板的力学特征值、板的开裂弯矩、板的极限承载力，板的破环弯矩。

2.3.2 采用不同连接方式时，板的荷载一挠度曲线。

2.3.3 对于不同连接方式板受力特征的对比。

3 实验板的设计与加载方式

3.1 根据实验策划，我们按照湿接缝内的钢筋布置方式设计了两种板共6块。

其中：A类板3块，板中部的钢筋以“隔一焊一”的方式，两两相对的与外伸钢筋焊在一起，在受拉区和受压区分别以10d焊接长度连接。

B类板3块，板中部钢筋用铁丝绑扎，仅有1/4的节点用点焊固定位置。

3.2 加载方式，按纯弯方式进行加载。实施时用橡胶支座支撑板体，反力架、千斤顶施荷。

4 力学特征值的理论计算

板体理论计算的基础数据如下：（按照规范JTG62-2004规定选取）

混凝土强度等级为C50，Ec=3.45×104，ff=2.65Mpa

fcd=22.4 Mpa

钢筋等级为HRB335 ， Es=2.0×105 Mpa ，fsd=280Mpa

n=Es/Ec=20/3.45=5.8

4.1 板的开裂弯矩Mcr

板的上下缘均设有ф12主筋10根，钢筋截面积均为：

As=1.13×10-3m2，板的换算截面惯矩Io应考虑钢筋部分：

Io=1.0×0.23/12+2×1.13×（5.8-1）×0.07352×10-3Mpa=725.3×10-6Mpa

Wo=2Ioh=2×Io0.2=7.25×10-3m3

板的开裂弯矩按下式计算：

Mcr=rm Wo ff

式中：rm——塑性系数，采用rm=1.55

Mcr=1.55×7.25×10-3×2.65×103=29.8KN-m

4.2 板的极限承载力Mn

按材料强度计算极限承载力作用下，板的受压区高度x值

fsd As=fcd b x

则：x=fsd As/fcd b

代入各基础数据：b=1.0m（板宽）As=1.13×10-3m2

计算得x=280×1.13×10-322.4=0.014m

X值小于受压区钢筋距截面上缘的距离，极限承载力不考虑受压钢筋的作用，则：

Mn=fcd bx（ho-x/2）ho=0.20-0.0265=0.174m

Mn=22.4×103×0.014×（0.174-0.014/2）=52.4KN-m

4.3 板的实验预算

如果忽略板的自身弯矩，板体承受的荷载从0开始按30 KN的递增量施加荷载P值直至破坏，各级荷载Pi对应的板跨中弯矩Mi如下：

P0=0M0=0