小半径预应力混凝土曲线梁桥抗扭设计方法探讨.pdf

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1、公路交通技术2010年l0月第5期TechnologyofHighwayandTranspo~Oct．2010No．5小半径预应力混凝土曲线梁桥抗扭设计方法探讨杨永贤(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)摘要：通过工程实例，从预应力布束和支座布置方面探讨小半径预应力混凝土曲线梁桥合理的抗扭设计方法。以减小梁体扭转变形及减少扭转病害，降低施_T-和后期运营风险。关键词：曲线梁桥；扭矩；预应力布柬；张拉控制应力；支座布置文章编号：1009—6477(2010)05—0045—04中图分类号：U448．21文献标识码：BDiscussiononTorsion--resistan

2、tDesignMethodforSmall--radiusCurvedPrestressedConcreteGirderBridgesYANGYongxian随着城市交通的发展，由于线形限制和城市交反之主梁则产生背离圆心方向的扭转，这样预应力通功能的需要，小半径曲线梁桥在道路立交工程中钢束就会引起曲线梁向内或向外偏转。得到普遍应用。因曲线梁桥受力复杂，设计和施工本文以笔者曾经参与设计的某立交匝道桥为例难度较大，若梁体抗扭设计考虑不足，会引起以下来分析预应力束对曲线桥扭矩的影响。该匝道桥宽病害：固结墩墩身开裂，主梁平曲线圆弧内侧出现8．5m，跨径布置3X20m，梁高13m，平曲线半水平裂缝

3、；曲线内侧支座脱空；梁体向外侧加速偏径51I11，主梁为连续箱梁结构，采用现浇C50混移，导致支座、伸缩缝的剪切破坏和平曲线超高的凝土，预应力钢束采用15．2钢绞线，两端张拉。丧失，甚至翻转落梁。桥跨布置、主梁标准横断面及预应力布置如图2～小半径预应力混凝土曲线梁桥主梁扭矩产生的4所示。原因：曲线梁外侧尺寸大于内侧尺寸，导致重心轴计算根据空问杆系结构有限元理论，采用外置；预应力荷载径向分力；外荷载偏心作用等。Madis／Civil软件进行分析。模型每个墩顶设置双支本文从工程实例人手，主要从预应力布束及张拉控M=制应力和支座布置等方面探讨小半径预应力混凝土／，一—＼曲线梁桥的抗扭设计。1预

4、应力钢束对曲线梁桥扭矩的影响＼／曲线梁桥的预应力钢束多为空间曲线，具有竖Mrf向和径向双向曲率，与曲线梁的相互作用形成一个注：1．qy、F分别为预应力束位于梁截面剪切空间受力体系。它对主梁竖向和水平向的作用力可中心以上、以下的径向效应；2．ee_F分别简化为2种：一种是轴向压力；一种是曲线形钢束为预应力束相对于梁截面剪切中心向上、向下的偏心。对主梁的横向均布力。钢束布置形状上不仅有平面弯曲，同时还有沿高度方向的竖向弯曲，这样预应图1预应力钢束径向力对主梁的作用力力钢束径向力的作用点总是沿梁高度方向在变化，当其作用点位于截面剪切中心以上或以下时，钢束径向力就会对主梁产生扭转作用，位于截面剪

5、切中心以上的钢束径向力产生的扭矩(Mr)方向与位于截面剪切中心以下的钢束径向力产生的扭矩(MT下)方向是相反的，两者扭矩之和构成了预应力钢束对曲线梁的整体扭矩作用_11。如图1所示，当注：1．P1～P4为桥墩编号。2．单位：m。大于坼下时，主梁就产生向圆心方向的扭转，图2曲线桥跨径布置平面收稿日期：2010—06—12作者简介：杨永贤(1971一)，女，陕西省风翔县人，硕士，高【11公路交通技术2010血表1预应力钢束根数及张拉控制应力不同结果比较疰200．I．450l200注：P1～P4为桥墩编号，F同。矩可调整曲线梁扭矩分布。曲线连续梁桥施工中，预应力束张拉后发现如下问题：梁体偏转，

6、端支点内侧支座脱空，主梁的注：1．N1～N3为钢束编号。2．单位：cm。弧内侧升高，外侧降低，桥面超高不足；橡胶支座图4主梁预应力钢束跨中布置示意环向开裂而失效；固定墩墩顶出现裂缝等。这些问座，支座间距为3．0m。P3墩顶内侧设固定支座，题均可判定是预应力钢束配置不当造成的。因此，外侧为单向支座。其余墩顶内侧均设单向支座，外合理配置钢束，合理利用钢束的空间作用效应，可侧均为双向支座。以在一定程度上抵消由外荷载引起的梁体扭转变曲线梁通常按A类预应力混凝土构件设计，形，改善主梁的受力状态。这样可以避免梁体截面处于高应力状态，减少梁体因预应力引起的扭转翘曲变形，同时减小温度应2支座布置对扭矩的

7、影响力。在满足曲线梁抗弯要求的前提下，通过调整预曲线梁桥的扭矩反映到支承上就是左、右支座应力钢束的张拉控制应力、钢束根数、空间线形等反力的差异。当扭矩较大时，各支座的反力值相差来尽量减少预应力偏心荷载是曲线梁设计中应重点会很大，有时甚至会产生反方向的力。考虑的问题。因此，在支承形式上，小半径曲线梁桥通常采下面通过调整预应力布束及张拉控制应力来比用3种布置形式调整主梁扭矩分布：1)两端设置较分析曲线梁中预应力钢束对梁的扭转作用，共考抗