連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力張拉方式改變引起應(yīng)力損失及對(duì)策

何 志 超

(上海鐵路局建設(shè)處，上海 200071)

連續(xù)梁預(yù)應(yīng)力張拉方式改變引起應(yīng)力損失及對(duì)策

何 志 超

(上海鐵路局建設(shè)處，上海 200071)

以某鐵路工程為例，研究了梁寬端預(yù)應(yīng)力單端張拉對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形的影響，提出了增加寬側(cè)邊跨底板縱向鋼束數(shù)量、啟用備用束、超張拉等處理方法，并分析了其處理效果，以供參考。

變寬連續(xù)梁，單端張拉，預(yù)應(yīng)力損失，備用束

1 工程背景

某新建鐵路有砟軌道現(xiàn)澆變寬連續(xù)箱梁(32+48+32)m，預(yù)應(yīng)力混凝土三線變寬連續(xù)梁梁體為單箱雙室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，箱梁頂寬15.23 m～18.133 m，箱梁底寬9.43 m～12.333 m。頂板厚度40 cm；腹板厚度50 cm～70 cm～90 cm，底板厚度35 cm～60 cm。在端支點(diǎn)、中支點(diǎn)及跨中共設(shè)5個(gè)橫隔板，隔板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過(guò)。主梁全長(zhǎng)113 m，中支點(diǎn)梁高3.4 m，跨中梁高2.8 m，邊支座中心至梁端為0.55 m，橋面寬為15.23 m～18.133 m。圖1為橋梁立面示意圖，圖2為主梁支點(diǎn)及跨中截面示意圖。變寬連續(xù)梁采用滿堂碗扣支架現(xiàn)澆施工。

受施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件限制，橋梁最寬處端部截面無(wú)空間進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，錨固端位于最寬處梁端預(yù)應(yīng)力鋼束均無(wú)法按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行兩端張拉，只能進(jìn)行單端張拉。該端部截面的鋼束分布如圖3所示，包括通長(zhǎng)鋼束F1～F4，T5以及寬邊跨鋼束SB1～SB4。本文通過(guò)有限元計(jì)算分析兩種情況：1)連續(xù)梁最寬處梁端的縱向鋼絞線全部采用單端張拉，其預(yù)應(yīng)力損失對(duì)結(jié)構(gòu)影響，應(yīng)力與變形能否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求；2)連續(xù)梁最寬處梁端的縱向鋼絞線全部采用單端張拉，增加縱向預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)量，并超張拉5%，分析連續(xù)梁結(jié)構(gòu)應(yīng)力與變形能否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求[1,2]。

2 計(jì)算模型、計(jì)算參數(shù)及施工過(guò)程

1)計(jì)算模型。采用空間桿系單元建立結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，計(jì)算模型見(jiàn)圖4，主梁為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，計(jì)算不考慮普通鋼筋參與結(jié)構(gòu)受力。全橋離散為48個(gè)單元,邊界條件為中墩固定支座，其余為縱向活動(dòng)支座。

2)計(jì)算參數(shù)。結(jié)構(gòu)自重：混凝土容重取為26.5 kN/m3?；炷翉椥阅Ａ坎捎?.55 MPa，泊松比0.167。

3)計(jì)算荷載。a.箱梁自重；b.二期恒載240 kN/m；c.三線中活載；d.縱向預(yù)應(yīng)力荷載；e.混凝土收縮徐變作用。

4)預(yù)應(yīng)力損失[3-6]計(jì)算參數(shù)?？椎榔钕禂?shù)取0.002 5，孔道摩阻系數(shù)取0.23，張拉端錨固變形按6 mm計(jì)算。

5)混凝土收縮徐變按現(xiàn)行鐵路橋梁規(guī)范考慮。

6)施工過(guò)程。施工階段計(jì)算工況劃分如表1所示。

表1 施工階段計(jì)算工況劃分

3 梁寬端預(yù)應(yīng)力單端張拉的影響

假定連續(xù)梁最寬處梁端的縱向鋼絞線全部采用單端張拉，分別建立按原設(shè)計(jì)的兩端張拉計(jì)算模型及單端張拉計(jì)算模型，對(duì)兩個(gè)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，分析單端張拉計(jì)算模型應(yīng)力與變形能否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求?？紤]混凝土收縮徐變?nèi)旰蟮男?yīng)，圖5、圖6分別為成橋三年后梁體上緣和下緣累計(jì)應(yīng)力圖。上緣應(yīng)力相差較小，寬側(cè)邊跨跨中最大相差1 MPa；下緣壓應(yīng)力相差較大，寬側(cè)邊跨跨中壓應(yīng)力單端張拉比原設(shè)計(jì)小2.8 MPa。圖7為成橋三年后累計(jì)變形，寬側(cè)邊跨跨中變形有差異，原設(shè)計(jì)邊跨上拱，單端張拉下?lián)?，差值小? mm。

4 處理措施及效果

為提高寬側(cè)邊跨跨中下緣壓應(yīng)力，梁寬側(cè)端部縱向預(yù)應(yīng)力均采用單端張拉，邊跨SB1～SB4鋼束由原來(lái)的15-φ15.2替換為19-φ15.2，并使用該邊跨備用束SBb，采用19-φ15.2鋼束。梁寬側(cè)邊跨SB1～SB4鋼束及備用束SBb(共10束)均單端超張拉5%到1 365 MPa。

分別建立按原設(shè)計(jì)的兩端張拉計(jì)算模型及處理措施后單端張拉計(jì)算模型，對(duì)兩個(gè)模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，分析處理措施后單端張拉計(jì)算模型應(yīng)力與變形能否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求?？紤]成橋后混凝土三年收縮徐變，圖8、圖9分別為成橋三年后梁體上緣和下緣累計(jì)應(yīng)力圖。上緣應(yīng)力相差較小，寬側(cè)邊跨跨中最大相差1 MPa；梁寬側(cè)邊跨梁體上緣應(yīng)力與設(shè)計(jì)模型相比壓應(yīng)力小0.8 MPa，但其絕對(duì)值比中跨跨中梁體上緣壓應(yīng)力值要大，滿足設(shè)計(jì)要求。單端張拉模型與設(shè)計(jì)模型相比，梁寬側(cè)邊跨梁體下緣壓應(yīng)力最大差異0.8 MPa，在邊跨跨中差值減小到0.6 MPa，其壓應(yīng)力達(dá)到5.8 MPa；在運(yùn)營(yíng)階段，最小壓應(yīng)力3.8 MPa，考慮到結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，滿足規(guī)范要求。

成橋后考慮混凝土三年收縮徐變梁體累計(jì)變形基本一致，處理措施后中跨跨中起拱12 mm，比原設(shè)計(jì)小3 mm，其余差異很小。

5 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算結(jié)果表明通過(guò)增加預(yù)應(yīng)力鋼束、超張拉等措施，變寬連續(xù)梁梁寬側(cè)端部縱向預(yù)應(yīng)力改為單端張拉后，與原設(shè)計(jì)應(yīng)力相比，梁寬側(cè)邊跨跨中壓應(yīng)力儲(chǔ)備減小0.6 MPa，結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形滿足規(guī)范要求，施工單位可依據(jù)相關(guān)規(guī)范組織施工。

[1] TB 10002.1—2005,鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范[S].

[2] TB 10002.2—2005,鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 李雙一，王艷琴，張一玉.淺談后張法預(yù)應(yīng)力施工過(guò)程中的應(yīng)力損失分析及控制[J].遼寧交通科技，2005(9)：52-56.

[4] 邵旭東，夏紅波，程翔云.后張連續(xù)預(yù)應(yīng)力筋錨固損失精確計(jì)算[J].湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，35(9)：15-18.

[5] 程壽山，李興慶，于剛勤.預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力損失預(yù)測(cè)及測(cè)試方法研究[J].公路交通科技，2006，23(4)：71-73.

[6] 劉世明,劉永健,耿東升,等.現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉方式影響分析[J].公路交通科技,2013(3):77-79.

Stress loss and countermeasures of continuous beam owing to prestressed tension methods

He Zhichao

(ShanghaiRailwayConstructionOffice,Shanghai200071,China)

Taking the railway engineering as an example, the paper studies the impact of beam one-end prestress loss upon structural stress and deformation, puts forward processing methods of increasing vertical steel bundle quantity of wide side crossing-board, using reserved bundle and extra tensioning and so on, and finally analyzes its processing effect, with a view to provide some guidance.

widening continuous-beam, one-end tension, prestress loss, reserved bundle

2015-03-10

何志超(1973- )，男，碩士，高級(jí)工程師

1009-6825(2015)14-0169-03

U441.3

A