双墩柱大悬臂预应力盖梁的计算.pdf

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1、双墩柱大悬臂预应力盖梁的计算刘忠伟卢启煌（深圳高速工程顾问有限公司，广东深圳，518034）【摘要】对某高架桥双墩柱大悬臂预应力盖梁进行了分析，从大悬臂预应力盖梁的受力模式和计算方法等方面进行了论述，分析了计算结果，可作为该类型盖梁设计的参考。【关键词】大悬臂预应力盖梁计算1引言近年来，随着城市空间的不断发展，大量环城或绕城高速公路采用高架桥形式上跨市政道路。周围环境对桥梁结构的型式影响较大，桥下既要保证足够的行车道宽度，又要满足城市景观性的要求。为了满足这些要求，常常采用双墩柱或独柱大悬臂预应力混凝土盖梁的设计方案。本文以某工程项目高架桥中的双墩柱大悬臂预应力混凝土盖梁

2、为例，介绍了该类型盖梁的受力特性和计算要点。2盖梁设计概况2.1技术标准（1）设计速度：80km/h；（2）设计荷载：公路-Ｉ级；（3）桥梁宽度:2×16.3m；（4）地震烈度：动峰值加速度系数0.1g,对应地震基本烈度为7度。2.2盖梁尺寸上部构造为24m预应力混凝土小箱梁。下部结构受市政路干扰较大，主要采用了双墩柱大悬臂预应力混凝土盖梁。盖梁截面采用倒T型形式，盖梁总长33.5m，两侧各悬臂13.4m，两墩柱中心间距为6.7m。顺桥向顶宽1.0m，两侧垫石平台宽0.8m。根部高4.22m，端部高2.6m，盖梁由根部到端部采用圆弧形过渡。主要尺寸见图1桥墩一般构造图。2

3、.3盖梁预应力钢束预应力混凝土盖梁采用A类预应力混凝土结构，预应力钢束采用φ15.24低松弛高强钢绞线，预应力钢束布置如图2，参数如下：（1）预应力管道采用塑料波纹管；（2）管道摩擦系数：ｕ＝0.2；（3）管道偏差系数：κ＝0.0015/m；（4）钢筋回缩和锚具变形：6mm；（5）张拉控制应力：1311.3MPa。2.4盖梁施工步骤（1）立模浇筑盖梁混凝土，待混凝土强度达到设计强度的90%时张拉钢束N1a、N1b、N4a、N4b；（2）由中间向两端对称架设预制箱梁；（3）架梁结束后张拉钢束N2a、N2b、N3a、N3b；（4）二期恒载施工。图1桥墩一般构造图（单位：cm）

4、图2预应力钢束布置图（单位：cm）3盖梁计算过程3.1模型的建立盖梁采用桥梁博士进行有限元分析。由于桩基采用嵌岩桩，桩底嵌入粗粒花岗岩微风化带，地质条件较好，因此按刚性地基假定，将桥墩底端考虑为固结，模型离散图见图3。图3模型离散图3.2荷载取值（1）恒载。上部结构恒载包括24m预制箱梁自重、防撞护栏重、桥面铺装重。恒载通过支座传递到盖梁，故将上部恒载简化为集中力加载在盖梁相应位置处。（2）活载。汽车荷载采用公路I级车辆荷载。按桥面偏载最不利位置加载。（3）温度荷载。整体升温、降温20℃，并按《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）第4.3.10考虑梯度升温、梯

5、度降温。（4）沉降。桩基为嵌岩桩，墩底沉降取0.005m。4计算结果分析4.1承载能力极限状态组合抗弯验算图4为最大弯矩对应抗力及最大弯矩图，图5最小弯矩对应抗力及最小弯矩图。从图中可以看出抗弯承载能力满足要求。图4最大抗弯对应抗力及最大弯矩图图5最小抗弯对应抗力及最小弯矩图4.2正常使用极限状态长期、短期组合应力验算正常使用极限状态长期、短期组合作用下上缘最大正应力、上缘最小正应力、下缘最大正应力、下缘最小正应力见表1。从表中看出应力满足规范要求。正常使用极限状态短期组合上缘最大、最小应力，下缘最大、最小应力见图6。正常使用极限状态长期组合上缘最大、最小应力，下缘最大、

6、最小应力见图7。从图中可以看出应力满足规范要求。表1应力表（单位：MPa）短期组合长期组合工况作用值容许值作用值容许值上缘最大正应力10.516.27.2116.2上缘最小正应力-0.727-1.852.730下缘最大正应力4.8616.23.4416.2下缘最小正应力0.743-1.850.8480最大主拉应力-0.859-1.33-0.655-1.33图6短期组合最大、最小应力图图7长期组合最大、最小应力图4.3预应力钢筋最大拉应力验算根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》7.1.5条第二款规定，受拉区预应力钢筋的最大拉应力：预应力砼构件σpe+σp≤0.6

7、5fpk＝1209Mpa（fpk＝1860Mpa）。经计算，盖梁预应力钢筋最大拉应力为1200Mpa。盖梁预应力钢筋最大拉应力满足规范要求。4.4挠度验算在荷载短期效应组合下最大悬臂端挠度为1.56cm。挠度长期增长系数为1.425，结构自重产生的挠度为0.703cm，则消除结构自重后产生的长期挠度为1.425×（1.87-0.703）=1.663cm<1340×1/300=4.47cm，满足规范要求。5结论双墩柱大悬臂预应力混凝土盖梁的设计方案不仅使桥梁上下部结构充分协调，满足景观要求和通行要求，而且通过计算证明了该方案在技