预应力混凝土连续梁桥应力验算数值模拟分析

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1、预应力混凝土连续梁桥应力验算数值模拟分析摘要：利用桥梁结构分析软件对跨度为40m+70m+40in的三跨预应力混凝土连续箱梁桥进行数值模拟分析，分别对施工阶段法向压应力、受拉区预应力钢筋的拉应力、使用阶段抗裂、使用阶段抗压进行验算，其验算结果均符合规范规定。关键词：预应力；混凝土；梁桥；验算；数值；阶段抗裂；阶段抗压；规范中图分类号：TU52&571文献标识码：A0前言预应力混凝土连续箱梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、抗震性能好，结构刚度大、变形小，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。加上这

2、种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小，在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。本文以40m+70m+40m的三跨预应力混凝土连续箱梁桥为例，其施工方法为悬臂浇筑法，通过分析对施工阶段法向压应力、预应力钢筋拉应力、使用阶段抗裂、使用阶段抗压进行验算，其计算结果仅供参考。1模型的建立主梁为变截面的混凝土空心箱梁，桥墩为圆形墩，桥墩之间用连系梁将两桥墩连接在一起，均采用C50混凝土；桥墩顶部与主梁的边界条件采用弹性连接中的刚性连接；桥墩底部边界条件采用一般支承，6个方向均被约束；桥台采用一

3、般支承模拟，约束Dx、Dy及Rx三个方向；主梁两端与桥台采用弹性连接中的刚性连接。截面的建立采用PSC截面设计，利用CAD软件将各梁截面转化为dxf文件，并将其导入到midascivil的截面特性值计算器中进行截面特性计算，并生成sec文件，再将其导入到midasciv订进行相应的结构计算。全桥模型如图1所示：图1全桥模型2结构计算分析结构分析时考虑的荷载类型包含梁体自重、二期恒载（60kN/m）、汽车车道荷载（双车道）、温度荷载（温度梯度，按《公路桥涵设计通用规范》100mm沥青混凝土铺装层（14°C/5.5°C））、挂

4、蓝荷载（按500kN集中力，偏心距离2.8m计算）、支座沉降（5mm）及预应力荷载。2.1施工阶段正截面法向压应力验算本桥采用悬臂浇筑对称施工，共计11个施工阶段，悬臂施工阶段各桥墩与主梁临时固结，形成T形结构，最后进行中跨合龙、体系转换、边跨合龙，每施工完一段便进行预应力钢筋张拉，施工过程中的最大双悬臂阶段为中跨合龙前一施工阶段，最大单悬臂阶段为边跨合龙前一阶段，且主墩上临时支撑已经拆除，完成体系转换。成桥阶段边跨已合龙,且已完成桥面铺装。某一施工阶段施工过程如图2所示，施工阶段法向压应力验算结果如表1所示，最大压应力为

5、各施工荷载作用下，所有点应力的最大值。图2某一施工阶段施工过程简图表1施工阶段法向压应力验算结果表1中所列的压应力，为各施工阶段施工荷载产生的最大压应力，从表1中可以看出最后一个施工阶段产生的正截面压应力是最大的，而且随着施工阶段的进行，越往后产生的正截面压应力越大。2.2受拉区预应力钢筋拉应力验算本模型中的梁为全预应力混凝土构件，采用1860钢绞线，张拉控制应力为1395Mpa,张拉方法采用后张法进行张拉，遵循对称、同步地进行施工，施工阶段预应力钢筋拉应力验算结果见表2,使用阶段预应力钢筋拉应力验算结果见表3,表中只列出

6、比较有代表性的钢束，表中Sig_DL表示施工阶段预应力钢筋应力；Sig_LL表示使用阶段预应力钢筋应力；Sig_ADL表示施工阶段容许应力；Sig_ALL表示使用阶段容许应力，通过计算分析，所有预应力钢筋的拉应力均符合规范要求，验算合格。表2施工阶段受拉区预应力钢筋拉应力验算结果表3使用阶段受拉区预应力钢筋拉应力验算结果2.3使用阶段截面抗裂验算使用阶段截面抗裂验算包括正截面抗裂验算和斜截面抗裂验算，由于是全预应力混凝土构件，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)的相关规定应采用短期效应

7、组合，计算结果见表4、表5,容许应力为，表中应力压为正，拉为负，表4中梁各关键截面的应力均为正，说明使用阶段正截面混凝土处于受压状态，混凝土不会发生开裂，验算合格；表5为斜截面抗裂验算，在剪力作用下，梁各关键部位的最大应力均为负，说明混凝土处于受拉状态，根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)的相关规定，混凝土主拉应力，通过计算均满足规范要求，验算通过。表4使用阶段截面抗裂验算结果2.4使用阶段截面抗压验算使用阶段正截面抗压验算结果见表6,边跨跨中产生的压应力最小，中跨跨中产生的压应力最大

8、，但未超过容许压应力，计算结果满足规范要求，验算合格。表6使用阶段正截面抗压验算结果3结论通过计算分析，对该桥进行施工阶段法向压应力、受拉区钢筋的拉应力、使用阶段抗裂、使用阶段抗压等的验算，其验算结果符合规范规定，验算合格，同时，当连续梁桥采用悬臂法施工时，梁正截面法向压应力随着施工进度进行，其值总体呈