纵向预应力束筋张拉对连续梁桥挠度的影响
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纵向预应力束筋张拉对连续梁桥挠度的影响
曾有艺9龙浩军
(长沙理工大学桥结学院9湖南长沙410076)
摘要! 利用虚位移理论计算了桥梁纵向预应力束筋张拉对连续梁桥主梁挠度的影响9编制
平面杆系有限元程序计算了预应力张拉前后主梁挠度的变化值9并将实际工程的实测值与计算值进行了比较9验证了计算公式的可靠性O
关键词! 桥梁9预应力9连续梁9有限元9挠度
中图分类号! U448.21文献标识码! A 文章编号! 1671-2668" 2006#02-0125-02
预拱度值的大小直在大跨度桥梁施工过程中9
接关系到成桥状态下的线形是否与设计线形相符9而桥梁的纵向预应力是影响桥梁预拱度计算的主要因素之一O 因此9如何确定纵向预应力作用下桥梁的挠度对桥梁设计和监控都有十分重要的意义O 本文针对广东沿海高速公路黄杨河特大桥主桥9通过理论计算和实际测量分析施工过程中纵向预应力张拉对桥梁挠度的影响O
结构为单向偏心受压O 1. 2有效预应力作用下挠度公式的推导
取微元段如图2所示9在距桥墩中心线J 处9只考虑微元段上的预应力情况9作用的有效预d J 9
应力为 .9预应力到微元段中性轴的偏 1929 9.9距离向下为正O 将预应力束的心距为 1929 9作用换算到中性轴处9得到桥跨结构在J 处的轴向力 和弯矩M J
i
1预应力作用下桥梁挠度计算的基本理论
预应力砼结构受弯构件的挠度由偏心预加力引
=
i =1
M E 9
J =
i =1
E
i
i
1
为预应力在截面J 处产生的总弯矩O 式中 M J
起的上挠度和外荷载所产生的下挠度两部分组成O 挠度的精确计算9应同时考虑砼收缩\徐变\弹性模量等随时变化的影响因素O 连续梁桥施工过程中预应力引起的挠度可用材料力学公式计算O 1. 1计算基本假定
预加应力桥梁纵向预应力筋的布置如图1所示O 施工过程中9在预应力偏心轴向压力作用下9桥跨结构会产生向下或向上的挠曲变形O 因此9分析计算过程中作如下基本假定
l
图2横截面预应力计算简图
此时9大桥在纯预应力作用下的挠度变化
2 J
0E J J 式中 为桥跨结构在J 处作用单位力在截面M J
f =-
F
为施加预应力部位的砼弹性处产生的弯矩值 E J 模量 为截面惯性矩O J
在预应力桥梁预拱度分析中9桥跨结构的截面
图1箱梁部分纵向预应力筋的布置
尺寸确定后9截面J 的截面惯性矩 \砼的弹性J
即确定9事实上9此时截面的M 也可模量E J J 很容易地确定O 1. 3预应力损失的计算
预应力张拉时产生的预应力损失包括预应力筋锚具变形\钢与管道壁间摩擦引起的应力损失 S 1
1 桥梁结构的截面形状满足平截面假定O
并且适用于叠加2 砼结构变形在弹性范围内9原理O
3 轴向压力只作用在截面上的一个对称轴上9
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2. 3公! 路! 与! 汽! 运!
第2期
2006年4月筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 砼加热养护S 2S 时S 预应力钢筋与台座之间的温度差引起的预应力砼弹性压缩所引起的应力损失 预应力损失 S 3S S 4S 钢筋应力松弛引起的预应力损失 砼收缩和徐变S 5S 引起的预应力损失 公路钢筋混S 6O 其计算方法见 凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 (J T J 023-O 85)
锚固回计算有效预应力时S 只计摩阻损失 S 1\缩损失 S 2和钢丝松弛损失 S 5O 由于将第二类预应
有效预应力对挠度的影响
通过计算预应力损失S 得到有效预应力S 并根据
以上理论得到有效纵向预应力张拉作用下各节段的挠度变化O 预应力损失占总预应力的百分比见表预应力损失产生的挠度见表2O 1S
表1预应力损失摩阻损失 S 1
锚固回缩损失 S 2预应力损失计算结果
占张拉控制力的百分比
91力束以索单元的形式加入结构中参与共同受力S 因此S 弹性压缩损失 S 4\砼收缩徐变损失 S 6在计算过程中自动计入O
利用以上理论并考虑预应力损失\砼收缩徐变等因素的影响编制有限元平面杆系程序S 计算主梁挠度在预应力束筋张拉前后的变化O
算例
对广东西部沿海高速公路黄杨河特大桥主桥进行计算S 并将计算结果和实际测量结果进行比较分析S 计算值和实测值吻合得非常好O . 1工程概况
黄杨河特大桥主桥为4跨连续梁桥S 桥跨布置为50m +80m +80m +50m S 桥宽12.9m S 上部结构采用单箱单室变截面箱形梁S 主梁高度变化范围为4.30~2.00m O 纵向预应力筋设置了顶板束\底板束\腹板束S 分别采用4j 15.24-9\4j 15.24-12和j 15.24-15钢绞线S 钢束均采用两端张拉S 每束的张拉力分别为1758\2344和2930k N S 钢束的伸长量均扣除10 的初张拉S 管道均采用金属波纹管成孔O 主梁采用挂篮悬臂施工S 悬臂最大时的施工块为12O . 2计算模型的确立
根据施工工序S 将本桥离散成147个节点\134个单元(见图3) S 其中主梁为1~103号单元S 然后利用程序对各施工阶段纵向预应力作用对挠度的影响进行计算O 由于主梁前几个施工块预应力张拉前后的挠度变化不大S 因此S 本文只对后几个施工块的挠度进行比较O
图3平面杆系计算模型(全桥的一半)
弹性压缩损失 S 41钢丝松弛损失 S 58砼收缩徐变损失 S 6
11
表2预应力损失产生的挠度
mm
施工挠度
节段10
@
块张拉后11
@
块张拉后12
@
块张拉后12@---2.911@--2.7-2.310
@
-2.1-2.0-2.19@-1.7-1.7-1.88@-1.4-1.5-1.47@-1.3-1.3-1.26@-1.1-1.2-1.15@-0.8-0.9-0.84@-0.5-0.6-0.53@-0.5-0.4-0.42
@
-0.2-0.3-0.21@
0.0
0.0
-0.1
. 4计算结果与实测结果对比分析
在主桥各节段施工中S 在各节段梁端埋设钢筋
头作为挠度观测点S 利用水准仪测量各节段纵向预应力张拉后的挠度变化值O 结果见图4~6O
图442
!
墩10
!
块纵向预应力筋张拉后挠度变化对比
图542
!
墩11
!
块纵向预应力筋张拉后挠度变化对比
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桥梁结构碳纤维加固施工工艺
刘峰增
广州市番禺区番路工程有限公司9广东广州511400
摘要! 结合广州番禺大石大桥桥跨结构维修加固9介绍了碳纤维加固技术的工艺原理\材料
与工艺特点\施工流程\操作与质量要求O
关键词! 桥梁9碳纤维加固技术9施工工艺
中图分类号! U445.7文献标识码! B 文章编号! 1671-2668" 2006#02-0127-03
碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构
加固技术 它是将碳纤维布采用高性能环氧类粘结剂粘结于砼构件表面 形成新的复合结构 利用碳纤维材料良好的抗拉强度防止裂缝扩展 并增强构件承载能力及刚度 其工艺特点=适用d 高强高效 工效高 没有湿作面广 质量易保证; i 施工便捷 业 不需现场固定设施 施工占用场地少; @耐腐蚀及耐久性能极佳 具有耐高温与抗低温特性; @加固修补后 基本不增加原结构自重及原构件尺寸 可提高原结构的抗弯~抗剪承载力 受力后能与砼结构变形协调; 用于桥梁加固时 对交通影响@工期短 小 近几年来 该技术越来越多地用于桥梁裂缝或破损的修补及抗弯~抗剪受力结构的加固补强 下面结合广州市番禺区大石大桥加固维修实例讲述桥
梁结构碳纤维加固施工工艺
1工程概述
大石大桥位于国道G105线大石镇路段 横跨
三枝香水道 长期处于超负荷运1988年建成通车 营状态 全长455m 主跨为2X 50m 预应力钢筋
砼T 形刚构 横截面为单室箱形梁形式 引桥为12跨25m 预应力钢筋砼简支T 形梁 设计荷载为汽
挂-100 -20
经检测 该桥出现较多破损 其中桥跨T 构箱形梁腹板与横隔板出现11条竖向~斜向裂缝 缝宽长0.5~2.6m ; 引桥T 形梁(其中的40.1~2mm 片边梁>底面出现部分竖向裂缝 缝宽0.1~1mm 长0.1~0.37m
_________________________________________________
桥挠度变化的影响进行分析计算 可为以后此类桥
梁施工控制及设计提供一定帮助 参考文献!
高等教育出版社 1]M ]. 北京=1998. 孙训方. 材料力学
图 42
!
墩12
!
块纵向预应力筋张拉后挠度变化对比
人民交2]M ]. 北京=贺拴海. 桥梁结构理论与计算方法
通出版社 2001.
田仲初 李学文. 桥梁结构电算程序设计 3]J ]. 颜东煌
长沙=湖南大学出版社 1999. 邵4]王勖成
敏. 有限元法基本原理与数值方法 J ].
北京=清华大学出版社 1988.
人民交通5]M ]. 北京=范立础. 预应力混凝土连续梁桥
出版社 1988. 收稿日期=2006-02-31
各节段纵向预应力张拉后由图4~6可以看出
的挠度变化值与理论计算值较为吻合 说明计算公式能较为真实地反映施工过程中纵向预应力张拉对主梁挠度的影响
3结语
对连续梁桥施工而言 线性控制是非常重要的 本文主要针对施工过程中纵向预应力筋束张拉对主
纵向预应力束筋张拉对连续梁桥挠度的影响
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
曾有艺, 龙浩军
长沙理工大学,桥结学院,湖南,长沙,410076公路与汽运
HIGHWAYS & AUTOMOTIVE APPLICATIONS2006(2)3次
参考文献(5条)
1. 孙训方 材料力学 1998
2. 贺拴海 桥梁结构理论与计算方法 2001
3. 颜东煌;田仲初;李学文 桥梁结构电算程序设计 19994. 王勖成;邵敏 有限元法基本原理与数值方法 19885. 范立础 预应力混凝土连续梁桥 1988
引证文献(3条)
1. 潘权. 颜东煌. 田仲初 大跨度砼连续梁桥动挠度测试技术[期刊论文]-公路与汽运 2007(6)2. 刘峰. 孙海霞 大跨度预制拼装简支梁铁路桥施工监控计算分析[期刊论文]-四川建筑 2007(4)3. 曾鹏飞. 卢二侠. 王解军 大跨度预应力砼连续梁桥施工控制[期刊论文]-公路与汽运 2007(6)
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