结合预应力损失对连续梁内力影响研究

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1、结合预应力损失对连续梁内力影响研究　　摘要：结合广东某特大桥(48+80+48)m三跨连续梁，从考虑和不考虑预应力损失两种情况进行了论述，介绍了预应力损失的组成和计算方法，进行了预应力损失对桥梁结构内力影响的研究。关键词：预应力损失；连续梁；摩阻参数；内力中图分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：引起结构预应力损失的因素很多，准确地估算预应力损失值是非常困难的。有些因素(如混凝土的收缩、徐变及钢筋松弛)引起的预应力损失值是随着时间的增长和环境的变化而不断变化的；还有些因素之间互相影响(如混凝

2、土收缩、徐变使构件缩短，钢筋回缩等)导致预应力值降低，它又将减小徐变损失。设钢筋初始张拉控制应力记作，相应的应力损失值为,则它们与有效应力间的关系为：(1)由此看出：要确定张拉控制应力，除了需要根据承受外荷载的情况事先估计有效预应力外，关键是要估算出各项预应力损失值[1]。1工程概况7以广东某特大桥(48+80+48)m三跨连续梁为工程背景，分析研究预应力损失对桥梁结构内力的影响。连续梁全长177.2m(含两侧梁端至边支座中心各0.60m)；防护墙内侧净宽8.8m，桥上人行道栏杆内侧净宽11.4m，

3、梁顶面宽11.6m。梁体各控制截面梁高分别为：端支座处及边跨直线段和跨中处为3.20m，中支点处梁高5.30m，梁高按圆曲线变化，圆曲线半径R=335.871m；桥面组成为道碴槽宽度9.1m，两侧人行道宽度各1.25m。全桥箱梁顶宽11.6m，箱梁底宽5.429m，箱梁横截面为单箱单室斜腹板，腹板斜率1:3.5。顶板厚34cm，腹板厚分别为36cm、75cm，底板厚由跨中的39cm按圆曲线变化至中支点梁根部的90cm，中支点处加厚到120cm；全桥共设5道横隔梁，分别设于中支点、端支点和中间跨跨中截

4、面。中支点处设置厚1.5m的横隔梁，边支点处设置厚1.2m的端隔梁，跨中合拢段设置厚0.6m的中横隔梁。2预应力损失的组成及计算方法2.1预应力损失的组成《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》(TB10002.3-2005)中规定，当计算预应力钢筋的应力时，后张法预应力混凝土预应力损失包括5项：钢筋与管道之间的摩阻锚头变形、钢筋回缩和分块拼装构件的接缝压缩混凝土的弹性压缩钢筋的应力松弛混凝土的收缩和徐变7此外，尚应考虑预应力钢筋与锚圈口的摩擦及喇叭口摩擦[2]。2.2预应力损失的计算方法二

5、十世纪五十年代以来，各国学者对预应力混凝土构件进行了大量试验研究与分析，提出了一些预应力总损失值的近似算法，并做出了预应力筋总损失近似估算值的规定。1958年以前，在设计中采用近似公式来计算预应力损失，或直接取用预应力总损失值：先张构件取241MPa，后张构件取172MPa[3]。这一损失值是根据正常强度的混凝土、正常的钢绞线、正常的预加应力值以及正常的养生条件等情况确定的。所计算的预应力损失值只包括：弹性压缩、钢筋松弛、混凝土收缩和徐变，但不包括摩阻和锚具引起的损失。3结构计算模型对该三跨连续梁桥

6、计算时，采用有限元软件Madis/Civil将其模拟为空间三维梁单元模型，2＃墩顶支座为固定铰支，其它墩顶支座为活动铰支，其成桥结构计算图如1所示。其中桥梁模型单元数为112，节点数为113，预应力钢筋186根，施工阶段总数为43。图1计算模型图3.1计算参数的取值7连续梁计算模型中考虑的施工阶段荷载有结构自重、钢束预应力荷载、挂篮自重、混凝土湿重、合拢时的吊篮和配重等。其中二期恒载采用均布荷载、箱梁横隔板加跨中集中力的方法来模拟。根据图3的结构计算模型，箱梁截面抗弯惯矩、截面面积以及截面高度均采用

7、设计方提供的资料；预应力钢筋参数是根据预应力束的几何要素以及计入预应力束的摩阻损失来获得；收缩徐变参数是依据文献[2]中的公式并考虑环境温度、理论厚度和收缩徐变终值。以下是计算模型中选取的参数值。预应力混凝土材料物理性质：弹性模量＝3.60×104MPa，泊松比＝0.2，轴心抗压强度＝37.0MPa，轴心抗拉强度＝3.3MPa，容重＝26.0KN/m3。预应力钢束力学性能：弹性模量＝1.95×105MPa，抗拉强度标准值为＝1860MPa，公称直径为19-j15.24mm，张拉控制应力＝1339.2

8、MPa，锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值为6mm，钢筋与孔道摩阻系数设计值＝0.14，孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数设计值＝0.0025。3.2模型简化进行有限元分析时，对原结构进行必要的简化是合理的且是必须的，本模型主要作了以下简化：（1）建模时只考虑各施工段的截面形状，而忽略普通构造钢筋、预应力筋孔道、预埋件等对截面的影响；7（2）只研究纵向预应力筋的作用而忽略竖向预应力筋和顶板横向预应力筋的影响；（3）在Midas/Civil模型里，没有建立支座及桥墩，在节点上