悬臂施工箱梁桥合龙段横向预应力效应分析

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1、◎悬臂施工箱梁桥合龙段横向预应力效应分析杨晔(江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京210017)摘要：以某大跨径变截面连续梁为例，计算箱梁顶板横向预应力效应，分析相邻节段约束对合龙段顶板受力的影响，提出改善合龙段横向预应力施加效果的相关措施。关键词：悬臂施工；预应力混凝土箱梁；顶板；横向预应力0引言析方法——“TYL”法，也称为框架分析法，将箱梁空悬臂施工变截面预应力混凝土连续梁桥具有整体间三维问题转化为平面框架问题。其原理是将箱梁的性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好的优点，设计长度方向上截取单位长度薄片框架，再按结构力

2、学的施工均较成熟，施工质量和工期能得到控制，成桥后养方法进行分析。具体做法是先加刚性支承进行框架分护工作量小，在高速公路中已得到广泛采用。析，再释放支承，将支反力以大小相等方向相反的力加高速公路因桥面宽，大多采用大悬臂箱梁并施加到框架上，并将释放的荷载分解为对称荷载与反对称横向预应力，可减轻自重方便施工。但近年来多座悬荷载分别进行计算，然后将三部分计算结果叠加臂施工箱梁检测发现，合龙段顶板下缘多处出现纵向而成E。裂缝，甚至贯穿顶板。箱梁顶板是结构纵向受力的主一般桥梁设计均采用简化的横向框架计算方法，要部分，并直接承受车辆荷载；纵向

3、裂缝不仅影响耐久沿桥纵向取单位长度箱梁节段建立平面杆系计算模性，而且影响结构安全。顶板纵向裂缝产生的原因有：型，腹板处设置支承，横向预应力采用等效荷载：法计顶板横向弯矩过大、横向配筋不足、横向预应力配置不算，活载按照规范的荷载分布宽度计算作用单位长度合理、顶板内外温差过大、施工中混凝土振捣不密实等箱梁上的活载效应，并计人恒载、铺装、温度梯度等效问题。应，按照规范的部分预应力混凝土A类构件计算]。目前的悬浇法施工，是在合龙段混凝土浇筑前就悬臂浇筑混凝土箱梁采用逐节段依次外伸的施工已经将相邻节段上的横向预应力张拉到位了；在合龙方法，由

4、于后浇节段与先浇节段各工序存在时间差，在段混凝土浇筑并达到张拉强度后，再进行合龙段的预先浇筑节段的约束作用下，后浇节段的混凝土收缩作应力张拉。由于相邻节段的约束作用，合龙段箱梁顶用使得节段中产生较为复杂的应力效应L3]。同时，随板横向预应力施加的实际效应将低于设计的预期计算着逐节段依次外伸，横向预应力同步张拉，后浇节段由值，导致横向预压应力不足，成为合龙段顶板出现纵向于受到已浇节段的约束作用，使后浇节段的横向预应裂缝的一个原因。力效应部分分担到先浇节段，必然造成最终施工的合本文将通过一座实桥计算分析箱梁合龙段横向预龙段横向预压效应

5、的削弱。应力效应受相邻节段的约束作用，并提出设计优化及建议。2横向预应力效应数值计算分析以某大跨悬臂浇筑变截面预应力混凝土连续梁为1基本分析方法及理论例，用杆系及有限元程序建立了横向预应力计算分析我国现行公路桥梁规范未对箱梁横向受力分析做模型，有限元程序分别考虑不同施工顺序的影响，获得出明确规定，铁路规范规定“可按被支撑在主梁腹板中了具有工程实用价值的结论。心线下缘的箱形框架计算”。2．1工程概况美国《预制节段箱形梁桥手册》推荐的横向内力分某高速公路跨京杭运河主桥为70m+120m+收稿日期：2011-08-2270m变截面预应力

6、混凝土连续梁，采用悬臂施工方4o上踢么缘No．42011◎法。主桥悬臂共16个节段，节段长2．5～4m，跨中合2．3箱梁有限元计算龙段长3m。单幅桥面宽13．65m，单箱单室截面，悬为了考虑相邻节段的约束作用，采用midas有限臂长3．5m。底板宽6．65m；支点处梁高7．0m，跨中元分析软件，选取合龙段及靠近跨中合龙段的2个节梁高2．9m，梁高按二次抛物线变化；腹板由跨中段建立全桥三维横向分析模型L4]，计算梁长19m(模0．5m直线变化至近支点处0．8m，底板由跨中0．3m型见图3)。计算模型共计22992个节点，13400个

7、六抛物线渐变至支点0．8m(见图1)。面体单元。边界条件约束外侧腹板节点。预应力采用箱梁采用C50混凝土，三向预应力体系。横向预桁架单元，程序自动计人预应力损失。应力采用3咖15．2预应力钢绞线，抗拉标准强度原设计采用横向预应力同步张拉方法，即节段混1860MPa。横向预应力距顶板上缘0．09m，纵向布凝土施工完成后立刻张拉该节段的横向预应力；为了置间距0．75m，单端交替张拉，张拉控制应力为减少相邻节段的约束作用，对设计施工顺序进行优化，0．75f每个箱梁节段悬臂浇筑完成后，先张拉纵向相邻节段(15～16节段)待合龙段混凝土浇筑

8、完成后预应力，再张拉横向预应力及竖向预应力。一同张拉横向预应力。为了比较有限元与平面杆系框架计算结果，增加不计施工顺序，所有节段的横向预应力全部一次张拉的工况。全部计算工况见表1。表1计算工况表工况1：横向预应力不计施工顺序，全部一次张拉工况2：设