预应力损失对连续刚构桥刚度和应力状态的影响分析

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1、36世界桥梁2014，42(1)预应力损失对连续刚构桥刚度和应力状态的影响分析张宏祥，包旭(东北林业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：为研究预应力损失对连续刚构桥刚度和应力状态的影响，以(75+3×13O+75)m连续刚构桥为背景，采用有限元法分别计算分析纵向、竖向预应力在不同损失值的情况下，对大跨径连续刚构桥箱梁腹板应力和主梁刚度的影响规律，并与实桥受力状态及腹板开裂情况进行对比分析。结果表明：纵向预应力钢束中的顶板束预应力损失对主梁刚度的降低影响较为显著，竖向预应力损失对其影响不明显；与纵向预应力损失相比，竖向预应力损失对腹板主拉应力的增加影响更为

2、突显，从而加速其开裂；理论计算与实桥对比论证了主梁L／4处是开裂危险截面。关键词：连续刚构桥；预应力损失；刚度；应力；开裂；挠度；分析中图分类号：U448．23文献标志码：A文章编号：1671—7767(2014)01—0036—041前言三向预应力结构，纵、横向预应力钢束采用15．24连续刚构桥具有跨越能力大、结构简单等优点，低松弛高强度钢绞线，竖向预应力钢束采用高强精整体受力比较合理，箱梁抗弯刚度和抗扭刚度大，在轧螺纹粗钢筋；普通钢筋采用HRB335钢筋。建设和运营过程中具有工程造价低、行车舒适的特在悬浇阶段，每个T构有顶板钢束52束，每个点_】]。目前，主跨跨中

3、下挠过大、箱梁梁体产生裂缝节段锚固4束；在1～3号节段每个节段设置4束下是国内大跨径预应力混凝土连续刚构桥存在的主要弯束(腹板束)，4号、5号节段每个节段设置2束下病害。弯束，每个T构共计有68束悬臂束。在合龙阶段，裂缝的产生与增长降低了结构整体刚度，导致边跨有4束顶板钢束及14束底板钢束(连续束)；在跨中下挠，而下挠也促进了裂缝的发展。邓志恒]中跨有4束顶板钢束及24束底板钢束。全桥共有在对柳州螺丝岭大桥、南宁葫芦鼎大桥的施工监测392束钢束，包括228束顶板束，100束底板束及64中发现预应力损失具有损失大、离散性大的特点。束腹板束。此外在顶板及底板分别设置了4条

4、钢束因此开展预应力损失对连续刚构桥开裂和刚度的影备用管道。悬臂浇筑梁段的顶板钢束通过平弯锚固响研究具有重要的实际意义。于顶板承托处，腹板束通过竖弯锚固于腹板侧的本文结合实际工程，通过有限元数值分析，研究齿板上，边跨现浇段及底板钢束锚固于梁段两侧纵、竖向预应力不同损失值对连续刚构桥主拉应力、齿板。挠度的影响，从而反映其对腹板开裂及刚度的影响；以及纵向预应力的顶板束和底板束损失对主梁刚度3有限元分析模型的影响，并与实际开裂调查进行对比，得出预应力损采用MIDASCivil软件建立三维分析模型，主失对开裂及刚度的影响规律。梁和桥墩采用梁单元模拟，模型共划分为300个单元、3

5、25个节点；全桥模拟挂篮施工共分54个施工2工程概况阶段；模型同时考虑了收缩徐变、基础沉降对主梁的鹤大公路杏山至省界段红领高架连续刚构桥跨影响；桥墩与主梁之间采用刚性连接进行模拟，墩底径布置为(75+3×130+75)m，主梁、桥墩采用C50及边跨采用一般支撑进行模拟。通过全桥有限元模混凝土；桥面设1．83纵坡，行车道设置2的单向型计算长期效应组合和短期效应组合工况下结构的横坡；采用单箱单室箱梁，墩顶、跨中箱梁高7．0m、内力和挠度；选取中跨半跨作为研究对象，在活载短2．5m，梁高在顺桥向按1．8次抛物线变化。箱梁为期效应组合下通过改变单一参数进行对比分析。收稿日期：

6、2013～O4—07作者简介：张宏祥(1971～)，男，副教授，1996年毕业于东北林业大学道路与桥梁专业，工学学士，1999年毕业于东北林业大学道路与铁道工程专业，工学硕士，2007年毕业于吉林大学地质工程学专业，工学博士(E—mail：21525699@qq．corn)。预应力损失对连续刚构桥刚度和应力状态的影响分析张宏祥，包旭37332211O5O5050504有限元计算分析4．1纵向预应力损失对腹板应力的影响基当构件中主拉应力达到混凝土极限抗拉强度，＼斜裂缝会沿与主拉应力垂直的方向产生，因此主拉应力值可有效反映混凝土开裂及分布情况]。《公路钢筋混凝土及预应力混

7、凝土桥涵设计规范》(JTG墩顶i．／8L／43L／8跨中D62—2004)规定≤0．4fk—1．06MPa，即混凝土主粱截面的容许抗拉强度。连续刚构桥内纵向预应力钢束设图2顶板束预应力损失与挠度变化有弯起点，既能提供水平方向的预应力，又有垂直方向的预应力，这会影响主拉应力I4]。为研究纵向预应力损失对腹板开裂的影响，参考实际工程中的预应力损失值，将纵向预应力按无损失、损失1O％、损量＼失2O9／6、损失3O、损失409／6进行对比分析(预应力损失通过调整预应力张拉控制力大小进行模拟)，主拉应力随预应力损失变化情况如图1所示。+无损失+损失10％+损失