李 茂 廷
(中交一公局橋隧工程有限公司,河北 高碑店 074000)
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預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉順序?qū)?0 m T梁變形的影響分析
李 茂 廷
(中交一公局橋隧工程有限公司,河北 高碑店 074000)
結(jié)合實(shí)際工程,利用軟件Midas 建立有限元模型,對T梁的張拉階段進(jìn)行了模擬,探討了不同張拉順序下梁體的變形和應(yīng)力變化規(guī)律,研究結(jié)果可以為類似T 梁的施工質(zhì)量監(jiān)控提供依據(jù)。
預(yù)應(yīng)力,張拉順序,有限元,縱向應(yīng)力
由于T梁制作方便易于應(yīng)用,所以T梁是中、小跨徑梁式橋中應(yīng)用最為廣泛的橋型[1,2]。T型梁在預(yù)加力階段隨著預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉,截面承受偏心壓力,梁體自重逐步參與受力,T 梁與支撐臺座發(fā)生相對位移,此時混凝土梁的受力狀況比較復(fù)雜[3-5]。張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時,由于混凝土齡期較短,混凝土的抗拉抗壓強(qiáng)度較低,如果張拉力施加的不當(dāng),可能會引起T 梁開裂[6,7]。因此預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序?qū)︻A(yù)應(yīng)力混凝土T梁變形有很大的影響,分析不同的鋼束張拉順序預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。
本文針對實(shí)際工程,研究T梁的預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序?qū)︻A(yù)應(yīng)力混凝土T梁的變形和受力的影響。預(yù)制梁長為39.2 m,鋼束束數(shù)為5束,分別為N1(2根),N2,N3,N4,采用兩端同時張拉,張拉控制應(yīng)力為1 395 MPa,如圖1所示。
1.1 張拉順序?qū)梁縱向變形的影響
應(yīng)用Midas/Civil有限元軟件建立單梁模型,分別按照鋼束張拉順序:1)50%N2→50%N3→左100%N1→右100%N1→100%N2→100%N3→100%N4。2)50%N2→50%N3→左50%N1→右100%N1→左100%N1→100%N2→100%N3→100%N4。對兩種預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉進(jìn)行分析。
分別按照張拉順序1),2)對主梁施加預(yù)加力,通過點(diǎn)彈簧支撐中只受壓來模擬主梁與臺座之間的接觸,張拉過程中計(jì)入梁體自重與混凝土收縮徐變的作用。根據(jù)有限元模型計(jì)算得出主梁在張拉過程中的上撓度變化情況如圖2,圖3所示。
由圖2,圖3可以看出:張拉順序?yàn)?)時,50%N2~左100%N1,由于此時自重占主導(dǎo)作用,因此主梁上撓值較小,主梁未能脫離臺座;100%N1~100%N4,由于預(yù)加力的逐漸增大使得主梁脫離臺座,上撓值逐漸增加,張拉結(jié)束主梁跨中位置上撓值最終達(dá)到25.1 mm。張拉順序?yàn)?)時,50%N2~右100%N1主梁上撓值較?。蛔?00%N1~100%N4,上撓值逐漸增加,主梁跨中位置上撓值最終為27.4 mm。第二種張拉順序預(yù)應(yīng)力反拱值增加了8.39%。
1.2 預(yù)應(yīng)力引起側(cè)向位移
由于鋼束N2,N3,N4布置在對稱軸所在截面上,因此張拉鋼束N2,N3,N4主梁不產(chǎn)生側(cè)位移,故只考慮鋼束N1張拉對主梁側(cè)位移的影響。經(jīng)過計(jì)算得出主梁在張拉過程中的側(cè)位移變化情況如圖4,圖5所示。
由圖4,圖5可以看出:張拉順序1),右100%N1使得主梁各位置側(cè)向位移增加,跨中位置側(cè)向位移最大,達(dá)到-14 mm;左100%N1引起主梁側(cè)向位移減小,各截面最終位移值接近0 mm。張拉順序2),左50%N1使主梁跨中位置側(cè)向位移達(dá)到-6.7 mm,右100%N1使主梁產(chǎn)生反向側(cè)位移,其值為7.4 mm,左100%N1使得各截面最終的位移值接近0 mm。
由以上分析可知,兩種鋼束張拉順序使得主梁的上撓值較為接近,鋼束張拉順序2)對主梁產(chǎn)生的側(cè)向位移較小,因此施工中采用該種施工順序較為合理。
分別按照鋼束張拉順序1),2)對主梁施加預(yù)加力,Midas有限元模型得到的預(yù)加力階段主梁跨中截面上下緣位置處應(yīng)力如圖6,圖7所示。
由圖6,圖7可以看出:
1)在整個張拉過程中,主梁跨中截面應(yīng)力值均為負(fù),混凝土承受壓應(yīng)力,隨著預(yù)應(yīng)力鋼束的不斷張拉,截面下緣壓應(yīng)力不斷增加,上緣壓應(yīng)力先增加后減小。
2)兩種張拉順序的前三個張拉階段,各自的截面上下緣應(yīng)力基本相等,從第四個階段到最后階段截面上下緣應(yīng)力出現(xiàn)差異,張拉完成后截面上下緣的應(yīng)力差值達(dá)到最大,張拉順序1),2)上下緣應(yīng)力差值分別為14.2 MPa,16 MPa。
3)全部預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后,主梁跨中截面均備了一定的壓應(yīng)力,有利于主梁后期承受其他荷載,且跨中截面全截面受壓,符合預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特性。
1)兩種鋼束張拉順序使得主梁的上撓值較為接近,雖然第二種張拉順序預(yù)應(yīng)力反拱值比第一種張拉順序增加了8.39%,但鋼束張拉順序2)對主梁產(chǎn)生的側(cè)向位移較小,因此施工中采用該種施工順序較為合理。
2)隨著張拉過程的發(fā)展,各測點(diǎn)應(yīng)力逐漸增大,縱向應(yīng)力由梁端到跨中逐漸增大。
3)在整個張拉過程中,主梁跨中截面應(yīng)力值均為負(fù),混凝土承受壓應(yīng)力,隨著預(yù)應(yīng)力鋼束的不斷張拉,截面下緣壓應(yīng)力不斷增加,上緣壓應(yīng)力先增加后減小?;炷脸惺軌簯?yīng)力小于梁體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,說明梁體在此階段滿足設(shè)計(jì)要求。
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On influence of prestressed reinforced tension sequence on 40 m T-shaped beam deformation
Li Maoting
(BridgeandTunnelEngineeringCo.,Ltd,CCCCFirstRoadBureau,Gaobeidian074000,China)
Combining with the projects, the paper adopts Midas software in establishing the finite element model, undertakes the simulation of the T-shaped beam in the tension phase, explores the changes of the beam and stress change law with different tension sequences, and provides some reference for the construction quality control of T-shaped beam.
prestress, tension sequence, finite element, lengthwise stress
1009-6825(2016)13-0193-02
2016-02-27
李茂廷(1987- ),男,助理工程師
U448.212
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