大悬臂预应力混凝土盖梁设计分析

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1、第2期(总第145期)20lO年4月．r硼丁毋’1’CHINAMUNICI队LENGINEERINGNO．Z(SerialNO．1q3JADr．2010大悬臂预应力混凝土盖梁设计分析俞露(上海市城市建设设计研究院，上海200125)摘要：以上海两港公路大治河桥引桥采用的宽度为34．70rn、大悬臂预应力混凝土盖梁为分析对象，简要介绍了公路桥梁大悬臂预应力混凝土盖梁的设计思路、计算方法、预应力盖梁设计中应注意的几个问题，为今后的盖粱设计提供经验。关键词：大悬臂；预应力；盖梁；设计；分批张拉中图分类号：U443．22文献标识码：A文章编号：1004-4655

2、(2010)02-0025-03大治河桥位于上海浦东南汇两港公路。引桥分东西两幅．每幅桥宽16．625rn．整幅布置为16．625m+1350m+16．625m=35．000nl。其中4号墩处小桩号方向为分幅小箱梁．大桩号方向为分幅钢一混凝土叠合梁。因桥墩处受天然气管道保护范围限制．不能分幅设置桥墩。故4号墩处需设置独立柱、大悬臂预应力盖梁。现以4号墩盖梁为例介绍大悬臂预应力混凝1盖梁设计1．1盖梁的构造尺寸鉴于盖梁悬臂较长。上部恒载、活荷载大，为满足刚度要求。盖梁截面形式采用倒T型．盖梁宽度为34．700m。悬臂长11．197m。根部高为4．650m，

3、端部高为2．939m。顶宽0．94m。立柱采用实体墙式桥墩，桥墩横桥向宽12m。顺桥向宽1．5m。主要尺寸见图土盖梁的设计及计算。l。西<3"桥墩结构中心线j≥东／flln’34⋯，h■暨巩1r_]．广蟊————～～’寸．————一]99471b5圳60006∞0b2bo9947【’1土I4．8lne1．4号桥墩立面圈1桥墩构造图1-2结构建模分析盖梁的受力采用桥梁博士V3．1软件进行建模计算分析。因桥墩立柱采用实体墙式墩，与常规桥墩形式不同。若建模不恰当则会降低计算的准确性．故考虑有3种建模方式．1)将盖梁与立柱一起建模。但因模型采用平面杆系．故不能真

4、实地反映出桥墩横向宽度内与盖梁之间固接的情况。增加了益粱悬臂长度。对计算会引起一定偏差。收稿13期：2009—12-032)建立盖梁模型．并删去盖梁在桥墩横向范围内的部分．只考虑悬臂部分作用．但这种模型会对钢束引伸量等产生影响．增加整理计算结果的难度。3)建立盖梁模型．将盖梁与桥墩中心连接处假设为固定铰接．在立柱横向宽度内将节点假设为活动铰接。这种模型较能真实地接近实际情况。且能方便地整理计算结果。具体模型如图2所示。整个结构离散为70个单元。围2盖梁计算模型中圄千跋暑簪俞露：大悬臂预应力混凝土盖梁设计分析2010年第2期本盖梁计算采用第3种计算模型．计

5、算采用的一期恒载为梁重，二期恒载为铺装、防撞护栏等．加载时按照集中力作用在支座处。活载按公路一I级。提取纵桥向单车道荷载作用下的支座反力．将其等效为汽车荷载⋯．利用了桥梁博士软件的横向加载功能按8车道进行计算。1．3预应力体系盖梁采用C50高强度混凝土．预应力钢束采用扩15．20高强度低松弛预应力钢绞线。抗拉强度标准值瓜=1860MPa，弹性模量Ep=1．95×105MPa。采用塑料波纹管．预应力灌浆采用真空灌浆工艺。预应力损失参数：管道摩阻系数K为0．15，局部偏差系凯为0．0015，锚具变形与钢束回缩率(一端)6mm，张拉控制应力1339．2MPa．

6、根据上部恒载、活荷载大的特点．经过试算，需布置4种钢束，共12束，每束均为12根扩15．20的钢绞线组成。钢束布置如图3所示。17500J_二=乏=二乏=；；—=4·，．一—j=三专≤；≥、f}；；7罗————～lml呵围3预应力钢束布置图1．4盖梁的施工步骤1)立模浇筑4号墩盖梁混凝土。2)待构件强度达到100％、混凝土龄期≥10d后，张拉预应力钢束1号、349，并对l号、3号钢束管道压浆。3)按先中梁后边梁的顺序依次由内向外对称架设小箱梁。4)张拉预应力钢束2号、4号，并对2号、4号钢束管道压浆。5)进行桥面铺装、护栏及防撞墙的施工。2盖梁受力分析2

7、．1预应力钢束的分批张拉每个盖梁的计算需与施工实际工序相结合。从施工的角度出发．预应力张拉批次越少越有利。一般情况下张拉批次不要超过2次。本桥墩盖梁共有l号～4号钢束，从上至下共4排，如图4所示。第一批张拉1号、3号钢束．第二批张拉2号、4号钢束。张拉钢束的批次对施工阶段盖梁的受力影响很大．需谨慎设计张拉批次。26图4盖梁锚固端2．2施工阶段控制应力盖梁设计需要保证正常使用阶段应力满足JTGD62—2004《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(以下简称《公桥规》)要求，同时也要保证架设预制梁和成桥时盖梁混凝土不被拉坏。盖梁的施工控制应力直接决定了

8、预应力束的布束形式和预应力的张拉次序。施工各阶段的正应力及成桥后的正应力见图5。