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摘要： 本文以新建衡阳至桂林铁路扩能改造工程一标衡阳制梁场的32mT梁[通桥（2005）2201]为例，系统的分析了预应力混凝土T梁张拉起拱与侧弯的原因，并提出了合理的控制措施。
关键词简支T梁；起拱；侧弯；控制措施
中图分类号：TU528文献标识码： A
1 工程概况
新建衡阳至桂林铁路扩能改造工程的DK13+500～DK93+300段为铺轨工程，桥梁总长10933.88折合双线米(16座，不含与武广客运专线同步建设的7座)，其中特大桥 9208.92折合双线米(9座),大桥916.26折合双线米(7座)；共预制单线简支T梁451单线孔，其中32m梁425孔，24m梁26孔；正线铺轨202.58km（含无碴轨道13.606km），站线铺轨16.036km，道岔69组、铺道碴57.1万m3。
工程中普遍使用32mT梁[通桥（2005）2201],如表1所示，这种类型的梁具有高跨比小、腹板薄、侧向刚度小，结构不对称等特点[1]。为了在施工过程中使混凝土预应力 T 梁在张拉后起拱和侧弯值满足桥梁变形控制的要求，本文从4个方面系统分析了T梁起拱和侧弯的原因，并且提出了一系列有效的控制方法，最终使 32.6 m 梁的起拱和侧弯值满足预先设计的要求。
表一 通桥（2005）2201T梁参数表
梁型 设计尺寸/m 砼量/m3 梁重/t 备注
(砼等级)
梁长 梁跨 梁高 顶宽 底宽
32mT梁(边梁) 32.6 32 2.724 2.33 0.88 56.17 146.31 C55
32mT梁(中梁) 32.6 32 2.724 1.9 0.88 56.52 146.37 C55
24mT梁(边梁) 24.6 24 2.224 2.33 0.88 39.08 102.13 C55
24mT梁(中梁) 24.6 24 2.224 1.9 0.88 39.12 101.61 C55
2预应力混凝土T梁张拉起拱与侧弯主要危害
如果预应力混凝土 T型梁的张拉起拱或者侧弯过大,将会造成预应力的从新分配,到时候不仅不会起到预应力的效果，反而可能影响梁结构受力，严重的可能导致工程事故[2]；预应力混凝土 T型边梁的侧弯过大,将会导致相邻梁片之间的横隔板和湿接缝间距发生变化,影响均布受力，应该工程寿命；由于T梁对桥的外边线线形影响较大（尤其是本桥位于平曲线上时），如果预应力混凝土T型边梁的侧弯过大, 将直接影响防撞墙施工,进而影响桥的外观质量[3]；当T型梁的侧弯和上拱过大时,将会导致梁上预埋的护拦钢筋和泄水孔的一定位置的偏移,这就会给以后的桥面系施工带来了麻烦。因此，控制T型梁的起拱和侧弯是施工过程应该重点关注的一个指标。
3.相关原因分析
3.1张拉起拱原因分析
对预应力混凝土T型梁而言，在整个施工和使用过程过程中主要回产生以下变形[4]：第一就是自重产生的挠度变形、第二是预应力反拱产生的变形、第三是随后铺装荷载作用下出现连续体系特征的变形、第四就是简支体系变为连续体系时产生的附加变形、第五就是工程使用状态下产生的变形，这种变形通常较小。
通过理论分析，本文认为预应力混凝土T梁的起拱主要包含两部分，1、T梁在钢筋预应力作用下，会产生一个向上的收缩作用，称之为弹性上拱；2、混凝土砼徐变作用产生的向上拱。弹性上拱是预应力张拉上拱和梁本身脱离支撑后上拱作用的叠加。通过计算可以知道，对于同一种类型梁梁长和梁截面惯性矩是一定值，例如本例中[通桥（2005）2201]梁的惯性值为定值，通常情况下，上拱的度数较自重绕度大许多。因此分析认为T梁的总的拱度大学主要由预加应力大小和梁本身材料特性决定的。并且考虑到了施工过程中施加了预应力的梁在预应力作用下长时间处于偏心受压的状态，通常为下缘压应力最大，上缘压应力按线形变化规律逐渐减少。因此在长时间的在不同预压应力作用下梁体的上下边沿缘会产生不同程度徐变压缩变形（与受力情况成正比），很显然可以知道徐变压缩变形从下缘至上缘逐渐减小，因此过一段时间可以看出，变形后全梁相对来讲是顶板长底板短，这就会出现向上拱起弯曲变形。
3.2側弯原因分析
导致 T 梁侧弯的原因比较多，有：T梁设计不合理，截面横向刚度小、底模纵轴线不顺直、侧模纵轴线的不顺直、预应力时张拉控制不均匀、偏心受压情况的存在等等[2]。
当底模纵轴线不顺直时，就会导致侧模纵轴线亦不顺直，此种条件下成型的 T 梁自身条件就不合格，经正常张拉程序后，很容易发生侧弯；另一种情况是底模顺直，并且合成的情况下，安装侧模的时候施工工艺的原因，导致纵轴线控制得并不好，以致出现侧模顶面的纵轴线与底模纵轴线不是一条平面或者侧模顶面纵轴线自身不顺直的现象。这两种条件下成型的 预应力混凝土T 梁自身条件也属于不合格，如果经正常张拉程序，就很容易发生侧弯；另外在后张法工字型预应力混凝土梁张拉时,难免会出现不对称(偏心)张拉的情况,就会在梁上会产生一个平面外弯矩,从而形成了侧弯变形,由于工型梁的侧向弯曲刚度比竖向弯曲刚度要小的多,因此,产生的侧弯变形是不容忽视的。
4预应力梁受力分析
预应力混凝土T型梁是一种长臂型构件，在张拉作用下，梁的受力如图 1（a）所示。在预应力处理过程中，当对 T 梁平弯束施加预应力时，钢绞线（此时受拉应力作用,预应力的来源）经过预留预应力孔道对梁体自身会产生一组收缩应力。本文为便于对梁进行受力分析，将 T 梁的受力情况简化为如图 1（b）所示的受力状态。
图1 T型梁受力情况
下面通过图1对T型梁的受力进行理论分析（弯矩应力和剪切应力）：
4.1 T型梁的弯矩应力
图1（c）所示，弯矩应力基本公式为σ，进而可以求出T型梁边缘最大应力为σ 。
由计算公式可以知道，T型梁的弯曲应力沿截面高度呈现三角形分布，在中和轴处应力为零；向上弯曲时中和轴以上为拉应力，中和轴以下为压应力，向下弯曲时两者刚好相反
4.2 T型梁的剪切应力
T型梁的剪应力在整个截面上分布也是不均匀的，整个截面平均剪应力为整个剪应力的值除以剪切面面积：，截面上的剪应力计算公式如下：，其中I代表截面惯性矩；S代表计算点以上截面对中和轴的面积矩。有公式可以知道剪应力在梁高方向的分布是中和轴处最大，并且以近抛物线的形状分布，在截面边沿处剪应力为零。沿梁长度方向，支座处剪力最大，剪应力也最大，中间处剪应力较小，相应剪应力也较小。在设计T型梁的时候，截面的抗剪主要靠腹板，即梁的截面中部。
在荷载作用下构件要产生弯曲，随之将产生弯曲变形，进而梁产生挠度。通常情况下，梁的挠度在跨中位置处最大。挠度的大小与梁的 E*I 成反比，与荷载作用成正比
5预应力混凝土T梁张拉起拱与侧弯控制技术
为了有效控制施预应力混凝土T梁张拉起拱与侧弯，本项目精心设计了如下施工工艺流程：1、台座基础处理；2、台座混凝土浇筑；3、钢底模制作、安装；4、底模打磨；5、梁肋钢筋绑扎；6、安装波纹管；7、安装Ｔ梁模板；8、绑扎顶板钢筋；9、Ｔ梁浇筑、养生；10、张拉、压浆；11、端跨梁封锚；12、Ｔ梁起吊、安装。实践证明，改工艺具有较好的效果。
施工中可以采取的措施：
1、在施工过程中应该利用定位钢筋网准确的定位波纹管（通常情况下用于定位钢筋网内尺寸回比波纹管外径大2mm），这样既可以保证波纹与设计位置相吻合、顺畅、左右对称，而且可以将用于定位的钢筋网固定，确保在预应力混凝土浇筑的过程中不回发生移位，达到设计规范的要求；
2、另一个关键点事在在张拉非中心线上的钢束时需要注意的。条件允许时，应该保证保证两者对称的情况下载在单端同时安装两台千斤顶的，并且要保证同步地张拉，这样预应力受力两端将会更加均匀，保证工程质量。
如果没有没有条件同时使用安装两台千斤顶进行对称张拉，为了保证工程质量，应该采用分级的交替对称张拉，张拉过程中，分级的控制应根据具体T梁特性进行设计，目前比较合理的张拉顺序为：50％N2、N3→100％N1→100％N2、N3→50％N4→50％N5→100%N4→100%N5。如果设计要求较高，按照50%的分级无法保证工程要求，就应该采用30%，甚至20%、10%的分级张拉顺序。并且此数据应充分考虑具体梁体截面刚度和材料特性，通常情况下，每次侧向变形不能大于2mm。
3、T梁張拉施工属于特殊施工工艺，除了要严格按照张拉操作规程进行操作外，还要要有专业人员进行张拉作业。
4、还需要注意的是由于混凝土强度随时间变化较大，还需要等到混凝土强度达到要求后方可进行下一步张拉，避免过早张拉。
施工要求：第一、和其他特殊工程一样，预应力施工方案须经主管部门的审批且应该在监理工程师在场的前提下进行施工，以确保工程质量；第二、施工工程中应考虑气温因素，确保混凝土能后达到强度，一般施工要求温度为5°~35°；第三、为施工时间点的控制，预制梁的强度至少应达到 90%的标准强度后方可张拉预应力钢束；第四、在张拉前应对预应力混凝土进行检查，确保预应力钢束在管道内移动正常，有漏浆的现象发生时，不可施工；第五、预应力张拉采用双控法时，应严格按照施工工艺的要求进行压力控制[5]。
参考文献
[1] 石险峰.大跨T型梁的起拱与侧弯控制技术[J].铁道建筑技术,2012(8):31-33+58.
[2] 蓝勇.预应力技术在“T”型梁施工中的技术要点[J].广东建材,2009(1):21-23.
[3] 郑宏,牟春林.50m预应力T梁张拉侧弯控制技术研究[J].西南公路,2012(3):37-41.
[4] 刘宁,黄永杰,王鑫,等.太佳黄河大桥50m预制T梁施工控制要点分析[J].公路,2013(6):75-78.
[5] 刘洪运.双控法张拉在后张预应力T型梁施工中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(5):251-252.
关键词简支T梁；起拱；侧弯；控制措施
中图分类号：TU528文献标识码： A
1 工程概况
新建衡阳至桂林铁路扩能改造工程的DK13+500～DK93+300段为铺轨工程，桥梁总长10933.88折合双线米(16座，不含与武广客运专线同步建设的7座)，其中特大桥 9208.92折合双线米(9座),大桥916.26折合双线米(7座)；共预制单线简支T梁451单线孔，其中32m梁425孔，24m梁26孔；正线铺轨202.58km（含无碴轨道13.606km），站线铺轨16.036km，道岔69组、铺道碴57.1万m3。
工程中普遍使用32mT梁[通桥（2005）2201],如表1所示，这种类型的梁具有高跨比小、腹板薄、侧向刚度小，结构不对称等特点[1]。为了在施工过程中使混凝土预应力 T 梁在张拉后起拱和侧弯值满足桥梁变形控制的要求，本文从4个方面系统分析了T梁起拱和侧弯的原因，并且提出了一系列有效的控制方法，最终使 32.6 m 梁的起拱和侧弯值满足预先设计的要求。
表一 通桥（2005）2201T梁参数表
梁型 设计尺寸/m 砼量/m3 梁重/t 备注
(砼等级)
梁长 梁跨 梁高 顶宽 底宽
32mT梁(边梁) 32.6 32 2.724 2.33 0.88 56.17 146.31 C55
32mT梁(中梁) 32.6 32 2.724 1.9 0.88 56.52 146.37 C55
24mT梁(边梁) 24.6 24 2.224 2.33 0.88 39.08 102.13 C55
24mT梁(中梁) 24.6 24 2.224 1.9 0.88 39.12 101.61 C55
2预应力混凝土T梁张拉起拱与侧弯主要危害
如果预应力混凝土 T型梁的张拉起拱或者侧弯过大,将会造成预应力的从新分配,到时候不仅不会起到预应力的效果，反而可能影响梁结构受力，严重的可能导致工程事故[2]；预应力混凝土 T型边梁的侧弯过大,将会导致相邻梁片之间的横隔板和湿接缝间距发生变化,影响均布受力，应该工程寿命；由于T梁对桥的外边线线形影响较大（尤其是本桥位于平曲线上时），如果预应力混凝土T型边梁的侧弯过大, 将直接影响防撞墙施工,进而影响桥的外观质量[3]；当T型梁的侧弯和上拱过大时,将会导致梁上预埋的护拦钢筋和泄水孔的一定位置的偏移,这就会给以后的桥面系施工带来了麻烦。因此，控制T型梁的起拱和侧弯是施工过程应该重点关注的一个指标。
3.相关原因分析
3.1张拉起拱原因分析
对预应力混凝土T型梁而言，在整个施工和使用过程过程中主要回产生以下变形[4]：第一就是自重产生的挠度变形、第二是预应力反拱产生的变形、第三是随后铺装荷载作用下出现连续体系特征的变形、第四就是简支体系变为连续体系时产生的附加变形、第五就是工程使用状态下产生的变形，这种变形通常较小。
通过理论分析，本文认为预应力混凝土T梁的起拱主要包含两部分，1、T梁在钢筋预应力作用下，会产生一个向上的收缩作用，称之为弹性上拱；2、混凝土砼徐变作用产生的向上拱。弹性上拱是预应力张拉上拱和梁本身脱离支撑后上拱作用的叠加。通过计算可以知道，对于同一种类型梁梁长和梁截面惯性矩是一定值，例如本例中[通桥（2005）2201]梁的惯性值为定值，通常情况下，上拱的度数较自重绕度大许多。因此分析认为T梁的总的拱度大学主要由预加应力大小和梁本身材料特性决定的。并且考虑到了施工过程中施加了预应力的梁在预应力作用下长时间处于偏心受压的状态，通常为下缘压应力最大，上缘压应力按线形变化规律逐渐减少。因此在长时间的在不同预压应力作用下梁体的上下边沿缘会产生不同程度徐变压缩变形（与受力情况成正比），很显然可以知道徐变压缩变形从下缘至上缘逐渐减小，因此过一段时间可以看出，变形后全梁相对来讲是顶板长底板短，这就会出现向上拱起弯曲变形。
3.2側弯原因分析
导致 T 梁侧弯的原因比较多，有：T梁设计不合理，截面横向刚度小、底模纵轴线不顺直、侧模纵轴线的不顺直、预应力时张拉控制不均匀、偏心受压情况的存在等等[2]。
当底模纵轴线不顺直时，就会导致侧模纵轴线亦不顺直，此种条件下成型的 T 梁自身条件就不合格，经正常张拉程序后，很容易发生侧弯；另一种情况是底模顺直，并且合成的情况下，安装侧模的时候施工工艺的原因，导致纵轴线控制得并不好，以致出现侧模顶面的纵轴线与底模纵轴线不是一条平面或者侧模顶面纵轴线自身不顺直的现象。这两种条件下成型的 预应力混凝土T 梁自身条件也属于不合格，如果经正常张拉程序，就很容易发生侧弯；另外在后张法工字型预应力混凝土梁张拉时,难免会出现不对称(偏心)张拉的情况,就会在梁上会产生一个平面外弯矩,从而形成了侧弯变形,由于工型梁的侧向弯曲刚度比竖向弯曲刚度要小的多,因此,产生的侧弯变形是不容忽视的。
4预应力梁受力分析
预应力混凝土T型梁是一种长臂型构件，在张拉作用下，梁的受力如图 1（a）所示。在预应力处理过程中，当对 T 梁平弯束施加预应力时，钢绞线（此时受拉应力作用,预应力的来源）经过预留预应力孔道对梁体自身会产生一组收缩应力。本文为便于对梁进行受力分析，将 T 梁的受力情况简化为如图 1（b）所示的受力状态。
图1 T型梁受力情况
下面通过图1对T型梁的受力进行理论分析（弯矩应力和剪切应力）：
4.1 T型梁的弯矩应力
图1（c）所示，弯矩应力基本公式为σ，进而可以求出T型梁边缘最大应力为σ 。
由计算公式可以知道，T型梁的弯曲应力沿截面高度呈现三角形分布，在中和轴处应力为零；向上弯曲时中和轴以上为拉应力，中和轴以下为压应力，向下弯曲时两者刚好相反
4.2 T型梁的剪切应力
T型梁的剪应力在整个截面上分布也是不均匀的，整个截面平均剪应力为整个剪应力的值除以剪切面面积：，截面上的剪应力计算公式如下：，其中I代表截面惯性矩；S代表计算点以上截面对中和轴的面积矩。有公式可以知道剪应力在梁高方向的分布是中和轴处最大，并且以近抛物线的形状分布，在截面边沿处剪应力为零。沿梁长度方向，支座处剪力最大，剪应力也最大，中间处剪应力较小，相应剪应力也较小。在设计T型梁的时候，截面的抗剪主要靠腹板，即梁的截面中部。
在荷载作用下构件要产生弯曲，随之将产生弯曲变形，进而梁产生挠度。通常情况下，梁的挠度在跨中位置处最大。挠度的大小与梁的 E*I 成反比，与荷载作用成正比
5预应力混凝土T梁张拉起拱与侧弯控制技术
为了有效控制施预应力混凝土T梁张拉起拱与侧弯，本项目精心设计了如下施工工艺流程：1、台座基础处理；2、台座混凝土浇筑；3、钢底模制作、安装；4、底模打磨；5、梁肋钢筋绑扎；6、安装波纹管；7、安装Ｔ梁模板；8、绑扎顶板钢筋；9、Ｔ梁浇筑、养生；10、张拉、压浆；11、端跨梁封锚；12、Ｔ梁起吊、安装。实践证明，改工艺具有较好的效果。
施工中可以采取的措施：
1、在施工过程中应该利用定位钢筋网准确的定位波纹管（通常情况下用于定位钢筋网内尺寸回比波纹管外径大2mm），这样既可以保证波纹与设计位置相吻合、顺畅、左右对称，而且可以将用于定位的钢筋网固定，确保在预应力混凝土浇筑的过程中不回发生移位，达到设计规范的要求；
2、另一个关键点事在在张拉非中心线上的钢束时需要注意的。条件允许时，应该保证保证两者对称的情况下载在单端同时安装两台千斤顶的，并且要保证同步地张拉，这样预应力受力两端将会更加均匀，保证工程质量。
如果没有没有条件同时使用安装两台千斤顶进行对称张拉，为了保证工程质量，应该采用分级的交替对称张拉，张拉过程中，分级的控制应根据具体T梁特性进行设计，目前比较合理的张拉顺序为：50％N2、N3→100％N1→100％N2、N3→50％N4→50％N5→100%N4→100%N5。如果设计要求较高，按照50%的分级无法保证工程要求，就应该采用30%，甚至20%、10%的分级张拉顺序。并且此数据应充分考虑具体梁体截面刚度和材料特性，通常情况下，每次侧向变形不能大于2mm。
3、T梁張拉施工属于特殊施工工艺，除了要严格按照张拉操作规程进行操作外，还要要有专业人员进行张拉作业。
4、还需要注意的是由于混凝土强度随时间变化较大，还需要等到混凝土强度达到要求后方可进行下一步张拉，避免过早张拉。
施工要求：第一、和其他特殊工程一样，预应力施工方案须经主管部门的审批且应该在监理工程师在场的前提下进行施工，以确保工程质量；第二、施工工程中应考虑气温因素，确保混凝土能后达到强度，一般施工要求温度为5°~35°；第三、为施工时间点的控制，预制梁的强度至少应达到 90%的标准强度后方可张拉预应力钢束；第四、在张拉前应对预应力混凝土进行检查，确保预应力钢束在管道内移动正常，有漏浆的现象发生时，不可施工；第五、预应力张拉采用双控法时，应严格按照施工工艺的要求进行压力控制[5]。
参考文献
[1] 石险峰.大跨T型梁的起拱与侧弯控制技术[J].铁道建筑技术,2012(8):31-33+58.
[2] 蓝勇.预应力技术在“T”型梁施工中的技术要点[J].广东建材,2009(1):21-23.
[3] 郑宏,牟春林.50m预应力T梁张拉侧弯控制技术研究[J].西南公路,2012(3):37-41.
[4] 刘宁,黄永杰,王鑫,等.太佳黄河大桥50m预制T梁施工控制要点分析[J].公路,2013(6):75-78.
[5] 刘洪运.双控法张拉在后张预应力T型梁施工中的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2011(5):251-252.