大跨连续刚构桥中预应力索布置与长期挠度关系研究

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1、222科技研究城市道桥与防洪2012年4月第4期大跨连续刚构桥中预应力索布置与长期挠度关系研究李永宁(上海浦东工程建设管理有限公司，上海市201210)摘要：从底板预应力配索与跨中挠度关系的分析人手，明确沿底板布索的形式促进了跨中挠度的发展，而沿直线布置底板索则有利于抑制跨中挠度。进一步通过对实例桥的模型计算，在位移、弯矩、应力等方面在不同工况下对两种布索形式进行比较，得出直线布索较优的结论。关键词：连续刚构；跨中；长期挠度；底板中图分类号：U448．23文献标识码：A文章编号：1009—7716(2012)04—0222—030引言连续刚构桥因具有跨越能力大、受

2、力性能好、施工便利、经济节约等优点，近几十年来在国内外得到飞速发展。我国自20世纪80年代后期开始图1常用预应力索形配置示意图大跨刚构桥建设以来，跨径不断增大。目前我国修建的该类型桥梁不论从跨径还是数量上均居世界索张拉后，预应力将对底板形成向下的分力，大小前列(据不完全统计，主跨大于180m的连续刚构为：桥已超过20座)。但是，随着这些桥梁服役时间的q=2Npx,~l／l(1)延长，逐渐出现了跨中挠度增大过快、裂缝加快发式(1)中：口——预应力产生的向下的分力，kN／m；展等突出病害⋯。近几年来，国内学者从收缩徐变——预应力，kN／m；理论基础、设计原理与规范、施

3、工过程与方法、材△卜一底板索在张拉端和跨中最高点的料特性、运营荷载等不同角度对大跨刚构桥跨中竖直高差，m；挠度与裂缝病害原因进行研究，提出了不少减小z——底板索在张拉端和跨中最高点的和控制跨中挠度的理论和方法[2-3]。本文从大跨刚水平距离，1TI。构桥中预应力索工作原理人手，探讨通过调整纵这些预应力向下的分力在跨中将产生向下的向底板索配置形式达到减小跨中挠度的方法，最集中力。正是由于这一跨中集中力的产生，当其超后通过某实例桥梁的计算，验证所述方法的合理过底板抵抗力时，该处混凝土常出现裂缝甚至破性坏。接着，预应力索将向下偏移，而通过图2可以看到：预应力索向下偏移，

4、使得索的张拉长度缩1常见底板索配置短，张拉力对应地下降，预应力的有效性降低，如连续刚构桥的预应力配置，随着施工方法的式(2)；随着跨中挠度的增大，预应力更加快速地发展、工程实践的增加以及计算方法的进步，经历降低；预应力的降低反过来又促进跨中挠度快速了不断改进与改善的长期过程_4J。就目前而言，国增大；两者互相促进。内常用的索形配置特点可以简述如下(本文以探一理想预应力索位置讨纵向索为主)：前期索主要是顶板直线束，并在、预应力索偏移后位置梁的根部沿腹板下弯；后期索主要是底板束，并在图2底板预应力索下移示意图合拢段沿腹板上弯。在图1中简要示出了这种配索的主要特征。or

5、I=op-Epx(5一S0)o(2)这种配索方式中底板索平行于底板，而一般式(2)中：Or——预应力索下移后应力损失，MPa；情况下底板线形为二次抛物线。容易得到在底板——预应力索张拉控制应力，MPa；——预应力索弹性模量，MPa；收稿日期：2012一O1—095——预应力索下移后长度，m；作者简介：李永宁(1977一)，男，上海人，工程师，从事工程施工与管理工作。．so_一预应力索张拉前长度，m。2012年4月第4期城市道桥与防洪科技研究223模型理论计算。该桥跨径布置为142m+245m+2底板索配置的改进142m，主梁为单箱单室，顶板宽10．75m，底板宽通

6、过以上分析，可以得到简单的结论：由于底6．75m，根部梁高l6．5m，跨中梁高4m，底板厚度板预应力向下的分力与跨中挠度发展方向相同，自根部150cm渐变至跨中40cm。纵向预应力采导致两者互为发展条件。因此可以设想：如果调整用中s15．24mm低松弛钢绞线，弹性模量E=索形，使得预应力分力与挠度发展方向相反，则可1．95×105MPa。计算荷载包括：自重及二期恒载、以在限制跨中挠度的同时产生预应力应力增量：预应力及损失、收缩徐变、活载。用MIDAS建模，图crl=×一SoVSo—o-,(3)5为模型示意图(实际模型中单元划分更细)。式(3)中：．——预应力索下移

7、后应力增加，MPa；——预应力索张拉控制应力，MPa；E——预应力索弹性模量，MPa；s——预应力索下移后长度，in；．so_一预应力索张拉前长度，rfl。图5模型示意图在图3中以简单的简支预应力梁为例，说明若索形为直线而非沿底板的抛物线，则可提供与4．2沿底板布索与直线布索比较挠度方向相反的分力。图3和式(3)与图2和式(2)比较可以看到：原桥中底板索沿底板布置；与之相应地，将底挠度增加后，预应力索长度不是缩短而是增大，预板索按前文第3节中的布置方式进行调整。按成应力增大而不是减小，同时将产生向上的相反于桥、成桥后3a、成桥后10a3个工况在挠度、弯矩挠度方向的

8、分力，从而