高速铁路预应力混凝土T梁下挠问题研究

高速铁路预应力混凝土T梁下挠问题研究

王海锋

中铁七局集团西安铁路工程有限公司  陕西西安  710000

摘要:伴随着时代发展水平的不断进步，高速铁路工程的数量逐年增加，质量也不断提升。在开展高速铁路工程施工的过程中，预应力混凝土T梁下挠问题是困扰了许多技术人员的一大难题，本文以这一问题为切入点，结合高速铁路预应力混凝土T梁下挠的现象，通过调查、试验、分析等方式，实现对于梁的使用性能和安全性能的合理评价。

关键词:高速铁路；预应力混凝土；T梁下挠问题

一、引言

近年来，高速铁路工程领域的发展水平明显进步，有关部门相继推行了《铁路桥涵钢筋混凝土和运营力混凝土结构设计规范》以及《铁路桥梁鉴定规范》等一系列规章制度，要求在高速铁路中必须杜绝预应力混凝土T梁下挠问题的出现。根据以往的工程经验，之所以会出现预应力混凝土T梁下挠问题，无外乎与制梁工艺和中位型控制不合理有关。在下文中，主要以某地区一实际存在的高速铁路工程为例，结合该铁路预应力混凝土T梁下挠问题的现象，开展一系列的调研、试验和分析工作，希望能够为同类型工程施工工作的顺利推进积累更加丰富的经验。

二、预应力混凝土T梁下挠问题的研究内容

本次研究选取的案例工程为某地区一实际存在的高速铁路桥梁工程，在进行桥梁架设的过程中，发现梁部存在着一定程度的下挠现象，但为了工程能够如期竣工，同时也为了节约工程资金，未能及时予以治理。后续再开展运营养护工作的过程中，专业技术人员发现工程梁部存在着明显的下挠现象，经过测量发现桥梁的确存在着不同程度的下挠情况。技术人员通过在施工现场开展测验，了解该工程的制梁工艺，并对目前所掌握的数据进行分析，锁定了导致下挠问题的原因。同时，技术人员也对可能影响预应力混凝土T梁下挠问题的参数进行了深层剖析，以便充分掌握量的使用性能和安全性能。最后，技术人员从前期的设计、中期的施工以及后续的管控等三大方面着手，为桥梁结构的设计积累更加丰富的经验。

具体来说，首先，技术人员运用了有限元分析法对于梁体结构的精力特征和动力特征开展分析，然后再进入该工程的施工现场，对桥梁的外观进行检测，以动载和静载等不同方式进行现场分析，获得有价值的数据信息，明确桥梁结构的使用性能。其次，由技术人员对质量工艺开展分析，锁定导致梁下挠问题的原因。最后，有技术人员提取量的应力金张拉开展分析，判断梁的应力工艺能否满足规范要求，判断预应力水平能否满足使用要求。最后由技术人员根据各项测定所得的结果，得出导致梁下挠的限值范围，最终得出梁下挠问题的原因。

三、预应力混凝土T梁下挠问题的测试方法

技术人员对该案例工程的桥梁开展了静力特性测验和动力特性测验，加载的方式为以线上运营的车辆实施荷载。技术人员主要以该桥梁的五片T梁为研究对象，振动测点的布置主要选取在各跨中截面处。开展尽力特性测验时，主要采取双击连挂的方式。值得注意的是，由于测试方式主要为运营线上试验，因此难免会受到外在条件产生的影响，在获得测定结果时，应当将这些影响考虑在内。

截至本次研究开展之时，该案例工程已经正式投入运营一年有余，案例工程的结构非弹性变形基本完全消除。静力特性测验未采取常规的分级加载和预加载的方法，而是采取了直接进行加载试验的方式。加载时间的控制需要参考整体结构的变形情况，大约在20分钟左右。在完成卸载之后，进行初次读数，掌握变形值。

四、预应力混凝土T梁下挠问题的测试结果

根据静力特性试验所得的结果，一号梁实际测量的相对挠度值为7.04，挠度修正值为0.21，修正之后再进行实际测量，测得的挠度值为7.25；二号梁实际测量的相对挠度值为7.12，挠度修正值为0.22，修正之后再进行实际测量，测得的挠度值为7.34；三号梁实际测量的相对挠度值为6.82，挠度修正值为0.21，修正之后再进行实际测量，测得的挠度值为7.03；四号梁实际测量的相对挠度值为6.95，挠度修正值为0.21，修正之后再进行实际测量，测得的挠度值为7.16；五号梁实际测量的相对挠度值为6.88，挠度修正值为0.20，修正之后再进行实际测量，测得的挠度值为7.08，对比发现，案例工程的实测挠度结果明显小于按照该案例工程的设计图纸计算所得的理论挠度，挠度的结构校验系数相对于规范值而言更小，去往工程现场测得的挠跨比也明显小于规范值，这意味着该案例工程的实际结构与设计结构相比出现了一个明显的超纲有情况，而导致此类问题的原因多半与工程桥梁结构的正常效应有关，但难免也会受到外界因素的干扰，实际测得的结构钢度明显超过了设计结构的要求。

根据动力特性试验所得的结果，实际测得车辆经过桥梁时，桥跨结构跨中截面的振幅能够满足《铁路桥梁检定规范》提出的各项要求。针对桥跨结构频率的测试主要采取脉动法进行，并对于车辆经过桥梁后产生的余波开展测试，得出结论，该案例工程中涉及的五片T梁在截止研究工作开展前，运营列车作用下的最大振幅小于相应规范中的限值，但横向的刚度和竖向的刚度远远超出了规范限值，究其原因，可能与工程线路及其铺装导致桥梁整体结构刚度提高有关，这才使得实际测量的树枝明显超过了理论值。总的来说，该案例工程桥梁结构虽然出现了T梁下挠的情况，但能够满足现有规范的要求以及案例工程设计的需求。

表一 挠度计算结果

表二 跨中挠度计算结果

五、结论

在本次研究工作开展的过程中，在了解一系列与案例工程相关的信息后，对该案例工程的桥梁开展了静力特性测验和动力特性测验，并进行了有限元建模分析，对该桥梁预应力混凝土T梁下挠问题得出了以下结论。

首先，根据静力特性测验所得的结果，发现桥梁结构存在着明显的超高度情况，深层分析后确定导致该现象的原因多种多样，但主要与墙面防水保护层的设置的刚度情况有着直接的关系。与前期的工程设计要求相比，弹性的模量有所加大，结构的尺寸也相对偏大。在排除上述影响因素后，测得的修正理论值明显超出了试验的实际测量值，这意味着试验测得的结果是精准、有效的。

其次，针对该案例工程中的五片梁进行常规运营状态下的动力特性测验，根据所得结果，可以判定该桥梁结构的动力性能能够满足国家现有的规范标准的要求，并且通过观察桥梁结构的外形，并未发现出现明显的开裂情况，这意味着该桥梁目前出现的形变情况与平截面的变形规律相契合，结构处也能够保持较为稳定的弹性工作状态。

最后，分析导致该桥梁出现预应力混凝土T梁下挠的原因，由于该桥梁在投入使用的一年多时间中并未出现严重的损伤情况，而通过测定也未发现该桥梁存在力学方面不足的情况。因此，可以断定T梁下挠主要与制梁工艺有关，例如，制梁台车的轨道出现了形变、制梁台车运设下的挠度与该案例工程的设计要求不符、混凝土的弹性模量超出了设计值的要求等有关。

在未来的发展过程中，为了从根本上杜绝预应力混凝土T梁下挠问题的出现，应当汲取该案例工程的施工经验，如果在架设桥梁的过程中已经发现梁出现下挠的情况，应当第一时间予以治理，避免埋下安全隐患，充分保障高速铁路工程的施工质量。

参考文献:

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