PC连续刚构桥箱梁底板更换过程分析

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1、48桥梁检测与加固2008年第1期PC连续刚构桥箱梁底板更换过程分析梅秀道，高阳，汪正兴，曹阳(1．中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034；2．湖北省交通规划设计院，湖北武汉430051)摘要：为确保PC连续刚构桥箱梁底板更换过程在施力松张、重新张拉、后期加载及运营状态荷载最不利工过程中结构的安全，分别采用平面杆系和局部实体2种模组合作用下结构受力进行分析。型进行了详细分析，局部实体模型采用降温来模拟底板的收(2)采用局部实体与平面杆系混合模型对底板缩徐变，采用单元生死技术模拟底板更换及崩裂现象。分析更换过程中结构局部受力进行分析。结果证明了底板更换过

2、程是底板应力清零过程之后重新加(3)完整截面分析结果和局部实体与平面杆系载的过程；提出了底板更换次序应遵循的原则，给出了施工混合模型分析结果叠加后的结构受力分析。过程底板应力变化时程图。2．1平面杆系有限元计算关键词：连续刚构桥；箱形梁；底板；更换；收缩；徐变根据主梁实际断面及桥梁布置，将桥梁按空间实用理论简化为平面杆系，结合已施工实际步骤和1引言工况，采用MIDAS2O06有限元计算软件进行计算分析。全桥共离散为332个梁单元，其中，主梁198PC连续刚构箱梁桥在施工过程中出现底板崩个单元，主墩134个单元。结构模型见图2。裂的事故屡有发生，已有文献_】]对该类事故进行了详

3、细分析，并提出了应对措施；但关于箱梁的加固处理、尤其是更换崩裂底板过程的计算分析方面文献不多。底板的更换过程包括原预应力束松张、旧底板拆除、新底板浇筑及重新张拉底板束等步骤，更图2结构平面杆系有限元模型示意换过程中应确保原有梁体的安全及新老混凝土共同2．2局部实体与平面杆系混合模型计算工作。采用杆系模型对结构进行整体分析，建立平对要更换底板梁段建立实体模型进行分析，根面杆系与局部实体}昆合模型对崩裂底板的更换过程据圣维南原理两端各多取一个梁段以消除边界条件进行了详细的施工阶段分析。某刚构桥5号、6号的影响。按底板更换节段将实体单元划分成不同的墩跨间箱梁底板崩裂区域见图1。单元

4、组合，便于采用单元生死功能来模拟旧底板拆除和新底板浇筑，对新底板降温来模拟收缩徐变的影响。实体单元划分要兼顾施工节段划分、预应力束实际位置、可能的加载位置、单元形状和计算速度5-19~a6-19：~a6-18节段6-17节段合龙段等因素。考虑真实边界条件，得到底板更换过程中真实图1底板崩裂区域示意应力变化，建立除实体段以外全桥其余部分的杆系梁单元模型(图3)，梁单元与实体单元用刚性单元2计算方法与模型连接，以符合平截面假定。为加快计算速度，实体单为得到结构整体和局部计算结果，结构计算分元只建立沿单幅桥横截面中心线对称的一半，对称为3部分：面采用对称约束；梁单元参数对应修改。边

5、墩支座(1)采用平面杆系模型按梁段完整截面对预应采用只受压单元模拟，放松纵桥向自由度、转动自由收稿13期：2O08l1—1O作者简介：梅秀道(1980-)，男，助理工程师，2003年毕业于大连理工大学工业与民用建筑专业，]：学学士，2006年毕业于大连理工大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士。总第1期PC连续刚构桥箱梁底板更换过程分析49度。各墩在承台处固结。模型中除考虑实体段内部2O．59。C。由此可见，要减小新老混凝土的徐变差预应力钢束外，还考虑了除实体部分之外的其他次异，就要尽量延长新底板的加载龄期。边跨合龙段钢束，以模拟其次内力嘲效应。模型中以上收缩、徐变的计算结果说明，

6、对最先更换的没有生成底板预应力孔道。5—15节段，应总共降温1O．99

7、C来模拟。而对最后更换的5—19节段，应总共降温27．59C来模拟。4底板更换过程应力分析4．1计算思路按照实际施工步骤划分施工阶段。平面杆系模型包括整个过程的详细施工阶段计算，包括前期施工阶段、底板更换过程中预应力的松张与重新张拉、(b)局部实体单元划分(C)预应力钢束单元示意加固完成后体系运营阶段。局部实体模型则侧重于底板更换过程中箱梁的应力变化。二者在底板更换图3局部实体与平面杆系混合模型示意前应力状态一致，以此为基础进行后续对比分析。4．2平面杆系模型计算结果3新老混凝土收缩徐变差异分析平面杆系模

8、型不考虑底板的局部更换，计算结果见表3，表中数据为在最不利荷载作用下更换节根据文献[6]附录F计算混凝土收缩应变、徐段箱梁截面顶、底板应力极值，由表3可知，在不考变系数，等效为温降处理。虑底板更换过程中的应力变化时梁体几乎满足全预老梁体。系数(依水泥种类而定)取5．0，新梁应力构件的要求。体取3．0。以新梁体底板养护结束时t。为时间轴基表3最不利组合状态截面应力MPa准，计算某一时间增量时新老混凝土收缩应变的截面上缘最大值下缘最大值上缘最小值下缘最小值差值。新老混凝土收缩应变差异计算结果见表1，表1结果