施工预应力及合龙顶推力对多跨连续刚构桥力学性能的影响分析.pdf

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1、一一一眦一◎施工预应力及合龙顶推力对多跨连续刚构桥力学性能的影响分析周浩，王达磊(同济大学桥梁工程系，上海200092)摘要：预应力混凝土连续刚构桥施工过程中预应力张拉和合龙顶推力对成桥结构的力学性能存在重要影响。通过一四跨预应力混凝土连续刚构桥施工预应力和合龙顶推力对成桥结构内力和位移影响的参数化分析，获得了分段张拉预应力大小与合龙顶推力对四跨连续预应力混凝土刚构桥成桥内力的影响规律。结果表明：合理预应力及顶推力的施加对此类桥梁在安全性、结构线型以及耐久性方面都能取得较好的提高效果，可为类似工程参考。关键词：连续刚

2、构桥；预应力；顶推力；施工过程0引言多跨刚构桥与同类的连续梁桥、T形刚构相比，在保持了上部构造连续梁属性的同时，还具有跨越能力大、施工难度小、行车舒顺、养护简便、造价较低的特点。因此，多跨连续刚构桥也成为当今许多跨海大桥的选择方案[1‘4]。大跨径连续刚构桥由于跨径较大，施工过程繁杂等因素，桥梁线型以及成桥结构内力与理想状态有一定的偏差。对于这个偏差，较为成熟的解决方法是调节预应力的大小来调整桥梁线型，以达到优化结构受力的目的，但对于薄壁墩受力的不均匀性并没有有效的改善口1⋯。本文以四跨连续刚构桥为背景，在施工的过程

3、中，在分批张拉预应力的基础上，为了解决薄壁墩受力不均匀性的问题，同步施加中跨合龙顶推力。分析表明合理预应力和合龙顶推力的联合作用，成桥后桥梁梁体变形和薄壁墩墩底弯矩均能达到较为理想的效果。1模型概况本文依托背景工程的大跨预应力刚构桥桥跨布置为(100+2×180+100)m，全长560m，桥面离水面高度约为51m。上部结构采用(100+2×180+100)m变高度预应力混凝土连续刚构箱梁，箱梁顶板宽17m，底板宽8．5m，两悬臂长4．25m。箱梁根部箱中心梁高11m(高跨比约1／16．36)，跨中及边跨现浇直线段箱中

4、心梁高3．5m(高跨比约1／51．43)，其间梁底曲线以1．6次抛物线变化。下部结构采用钻孑L桩收稿日期：2017一02—23基础。有限元分析主要通过控制模型变量进行分析：第一阶段，控制顶推力不变，预应力钢筋从无到有依次添加到模型中；第二阶段，逐步递增顶推力大小，重复第一阶段过程。通过不断更改模型的荷载参数，来探索预应力钢筋以及中跨合龙施工顶推力对成桥内力以及变形的影响。本桥采用midas8．2．1进行建模，全桥模型如图1所示，共分为2115个单元，下部结构包含桩基、承台以及薄壁墩；上部结构主梁单元根据施工阶段节段划

5、分，为全预应力混凝土悬臂现浇梁段，自重系数设为1．01。模型桩基底部采用固结约束，土层厚度范围内桩基单元节点采用节点弹性支撑来模拟。土弹簧的刚度根据地基基础规范给出的M法计算得出。承台与桩基采用约束六个自由的弹性连接模拟；薄壁墩与主梁。号块固结。1．1施工过程模拟箱梁纵向划分为墩顶O号梁段、21个对称悬浇梁段、1个不对称悬浇梁段、边跨支架现浇梁段，中跨合龙段、边跨合龙段。墩顶。号梁段长14m，对称悬浇梁段长度从根部至跨中分别为：4×3．om、4×3．5m、5×4．om、8×4．5m，不对称梁段长4m，边跨现浇梁段长4

6、．7m，中边跨合龙段长均为2m。全桥施工阶段划分共分为26个施工阶段。施工阶段。安装承台、基础及桥墩单元，最后一个施工阶段25为全桥10年收缩徐变。预应力加载说明：预应力钢绞线抗拉强度标准值№．22017上冯么咯25◎s一—I—s一为1860MPa，施工中两端张拉，即拉即注。预应力荷载施加原则：悬臂施工时先腹板束，再顶板束；合龙段的钢束按先顶板束，后底板束；先长束后短束原则进行张拉。模型中预应力布置如图2所示，钢绞线锚下张拉控制应力d。一口／k，o<：a<：1。跨中合龙顶推力施加说明：施工中跨合龙顶推力T在中跨合龙前

7、施加，两中跨同步顶推并分级加载。加载过程，利用两边墩墩顶水平位移作为校核控制指标，以此确保合龙顶推力是在合理的范围内加载。加载力范围为O～1000t。图图1全桥midas仿真模型图2整体钢筋布置图2分析说明为了得出施工阶段预应力以及中跨合龙顶推力对成桥内力的影响，模型中采用表1所示梯度加载预应力以及中跨合龙顶推力的方式来对比分析出各自的影响曲线，对在恒载作用下的双薄壁墩和主梁的内力、挠度给出合理的规律总结。表l工况表格预应力。取值中跨顶推力T／kN(口。一口，域)O1OOO200030004500650010000O

8、．2O2000650010000O．4O】000200030004500650010000O．6O2OOO650010000O．8Ol000200030004500650010OOO1．0O2OOO650010OOO1．z(参考)O2OOO650010OOO26上踢么堍No．220173结构内力与变形规律分析3．1主梁在恒载、顶推力以及预应力钢