预应力混凝土连续梁钢束配置分析.pdf
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1、2 0 1 4 年 6 月第 6 期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构1 1 7 预应力混凝土连续梁钢束配置分析 王 海铁 ( 上海市政工程设计研究总院( 集团) 有限公司,上海市 2 0 0 0 9 2 ) 摘要 :通过对预应力混凝土连续梁的预应力理论、实例分析 ,找出钢束规律性认识;利用理论知识及有效的分析方法对各 种不 同预应力 混凝土 连续梁进 行快速 而合理 的设 计 。 关键词 :预应力;混凝土;连续梁;钢束 中图分 类号 :U 4 4 1 文献标 识码 :A 文章编 号 :1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 6 - 0 1 1 7 - 0 2 1 概 述 随着
2、软 件应用 的越来越 成熟 、以及桥梁结构 的大规模的建设 ,新的桥梁设计师对结构本身的 细部受力及相应 的关 系越来越模糊 ,对常规桥梁 跨径组合来说 ,都 能利用基 本的力学概念及 以往 工程经验来达 到完成设计 目的 ,但 对配跨较 为特 殊的情况则常常出现配束不合理现象,配束指标 高但对桥梁的应力贡献却很小甚至是负作用,常 常在调束过程中出现死循环 ,但却找不到问题的 实质 ,从而浪 费了大量 的时间 ,却 达不到优化设 计 的 目的。因此 ,有必要对 常规预应力混凝土连 续梁 的受力进行 重新 梳理 ,结合软件快速有效地 完成设计。实际工程中,配束出现多配 、少配 、 错配等问题的根
3、本原因是未完全掌握次弯矩的规 律 ,甚至未理解次弯矩 。 预应力混凝土连续梁 由于预应力引起 的应力 效应 由三部分组成 ,永存 预应力张拉 力F ,预应 力相对截面形心产生的主弯矩 ,由于超静定作 用产生的次弯矩 。 预应力偏心距e ,三跨连续梁边跨长为 ,截 面惯性 矩, ,截 面上下 缘相对 截面形 心 的距离Y , 则上下缘 的压应力计算公式为 : : F y v + v: + ( : 圭 迭 : 2 v A l J l J A l J 对于轴压力、主弯矩这两项 ,只要知道截面 及钢束相对形 心的位置就可知道相应 的应力 。不 确定的因数为次弯矩,以2 5 m + 3 2 m + 2
4、5 m 预应力 混凝土连续梁为例 ,分析各种不同配束对连续梁 的作用 ,及规律性认识 。 2 理 论分 析 3实例 分析 对于预应力混凝土连续梁 ,当施加预应力 后 ,就产生 主弯矩 ,同时 ,梁产 生弯 曲变位 , 使其 自身有 离开支 承之势 ,但是 由于不是 简支 , 支 承处 结构 可 能发 生 的变 形就 要 改 变或 受 到 阻 碍 、约束 ,从而引起附加反力 ,称之为次反力 , 由次反力引起的弯矩称为次弯矩 ,这种预加应力 时变形受约束所产生的次弯矩并非在数值上是次 要 的,而是结构 的应力和强度计算 中很 重要 的一 部分 。预应 力引起 的综合 弯矩= 主弯矩 + 次弯矩 。
5、 通过预应力连续梁的软件计算分析可知其预 应力产 生 的次 反力 ( 次 反力 的理论计算 可采 用荷 载平衡法) ,进而可知,在各个竖向约束下 中支 承处 的主梁截面的预应力次弯矩 。 收稿 时间 : 2 0 1 4 0 2 1 3 作者简介: 王海铁( 1 9 8 1 一) , 男 , 江苏盐城人 , 工程师, 从事 桥梁结 构设计工 作 。 示例连续梁跨径布置为2 5 m + 3 2 m + 2 5 m,桥 宽8 5 IT ) ,梁高1 7 m,单箱单室 ,其钢束布置如 下 :腹板束F 1 、F 2 、F 3 为2 1 2 + 1 5 2 ,顶板束T 1 、 T l 、T 2 、T 2
6、为4 7 1 5 2 ,底板束D 1 、D 2 、D 3 、 D 4 、D 5 为2 7 1 5 2 ,具体配束见图1 。 图 1 配束 示意 图( 单位 : c m) 预应力 混凝土连续梁最主要 的荷载有 :收缩 徐变、整体温度、温度梯度 、支座沉降、恒载、 汽车人群荷载等。对于给定跨径的预应力混凝土 梁桥设计 ,通常均为正常使用极限状态控制 ,而 应力控制点主要部位有支点上缘、支点下缘、跨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 1 8 桥梁结构 城 市道桥 与 防洪 2 0 1 4 年 6 月第 6 期 中上缘 、跨 中下缘 。而这些点的应力控制主要通 过腹板
7、束、顶底板束来实现,不同的配束方式对 各支点的应力控制有很大差别 。 腹板配束相对定型,一般通长布置,遵循跨 中区域 布置在下缘 ,支点 区域布置在上缘 。需要 注意的是在支点附近腹板束的起弯位置及弯起斜 率对抗剪及支点下缘应力有一定的影响,配束须 注意 ,下面主要对顶板束 、底板束进行分析 。 ( 1 ) 顶板束 通 过建模 计算 ,可知T 1 、T l 、T 2 、T 2 钢 束在支座处产生的次反力,具体见表1 。 表1 顶板 束在支座 处产生 的次 反力 根据建模计算的各钢束作用下的应力弯矩情 况见表2 。 表2顶板 束作用 下的应力弯 矩情况 从上面的计算结果不难看出,对于支点P 2
8、, 上 缘正应 力T 1 T 1 、T 2 T 2 ,下 缘T 1 T 1 、 T 2 T 2 ;对支点P 3 ,上缘正应力T 1 T 2 ,下缘T 1 T 1 、T 2 T 2 ;T 1 、T 1 钢束 对 P 2 、P 3 钢束均 为上缘均为正效应 ,对下缘为负效 应 ,而T 3 钢束对上下缘均为正作用 。 由此可以得出以下结论 :对于三跨连续梁 ,过 单支点、双支点的顶板钢束,钢束长度越短, 对支点 上缘正应力越有效,钢束越长,对支点上缘正应力效 果越差。这从理论公式中就可以看出来,对于给定跨 径的连续梁, 对于顶板钢束, 公式中除次反力 F 次 为 变ff t t, , 余均为定值,当
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