大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁設(shè)計(jì)分析

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1、第2期(總第145期)20lO年4月．r硼丁毋’1’CHINAMUNICI隊(duì)LENGINEERINGNO．Z(SerialNO．1q3JADr．2010大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁設(shè)計(jì)分析俞露(上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院，上海200125)摘要：以上海兩港公路大治河橋引橋采用的寬度為34．70rn、大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁為分析對(duì)象，簡(jiǎn)要介紹了公路橋梁大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁的設(shè)計(jì)思路、計(jì)算方法、預(yù)應(yīng)力蓋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題，為今后的蓋粱設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：大懸臂；預(yù)應(yīng)力；蓋梁；設(shè)計(jì)；分批張拉中圖分類號(hào)：U443．22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-4655

2、(2010)02-0025-03大治河橋位于上海浦東南匯兩港公路。引橋分東西兩幅．每幅橋?qū)?6．625rn．整幅布置為16．625m+1350m+16．625m=35．000nl。其中4號(hào)墩處小樁號(hào)方向?yàn)榉址∠淞海髽短?hào)方向?yàn)榉址撘换炷怜B合梁。因橋墩處受天然氣管道保護(hù)范圍限制．不能分幅設(shè)置橋墩。故4號(hào)墩處需設(shè)置獨(dú)立柱、大懸臂預(yù)應(yīng)力蓋梁。現(xiàn)以4號(hào)墩蓋梁為例介紹大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝1蓋梁設(shè)計(jì)1．1蓋梁的構(gòu)造尺寸鑒于蓋梁懸臂較長(zhǎng)。上部恒載、活荷載大，為滿足剛度要求。蓋梁截面形式采用倒T型．蓋梁寬度為34．700m。懸臂長(zhǎng)11．197m。根部高為4．650m，

3、端部高為2．939m。頂寬0．94m。立柱采用實(shí)體墻式橋墩，橋墩橫橋向?qū)?2m。順橋向?qū)?．5m。主要尺寸見圖土蓋梁的設(shè)計(jì)及計(jì)算。l。西<3"橋墩結(jié)構(gòu)中心線j≥東／flln’34?，h■暨鞏1r_]．廣蟊————～～’寸．————一]99471b5圳60006∞0b2bo9947【’1土I4．8lne1．4號(hào)橋墩立面圈1橋墩構(gòu)造圖1-2結(jié)構(gòu)建模分析蓋梁的受力采用橋梁博士V3．1軟件進(jìn)行建模計(jì)算分析。因橋墩立柱采用實(shí)體墻式墩，與常規(guī)橋墩形式不同。若建模不恰當(dāng)則會(huì)降低計(jì)算的準(zhǔn)確性．故考慮有3種建模方式．1)將蓋梁與立柱一起建模。但因模型采用平面桿系．故不能真

4、實(shí)地反映出橋墩橫向?qū)挾葍?nèi)與蓋梁之間固接的情況。增加了益粱懸臂長(zhǎng)度。對(duì)計(jì)算會(huì)引起一定偏差。收稿13期：2009—12-032)建立蓋梁模型．并刪去蓋梁在橋墩橫向范圍內(nèi)的部分．只考慮懸臂部分作用．但這種模型會(huì)對(duì)鋼束引伸量等產(chǎn)生影響．增加整理計(jì)算結(jié)果的難度。3)建立蓋梁模型．將蓋梁與橋墩中心連接處假設(shè)為固定鉸接．在立柱橫向?qū)挾葍?nèi)將節(jié)點(diǎn)假設(shè)為活動(dòng)鉸接。這種模型較能真實(shí)地接近實(shí)際情況。且能方便地整理計(jì)算結(jié)果。具體模型如圖2所示。整個(gè)結(jié)構(gòu)離散為70個(gè)單元。圍2蓋梁計(jì)算模型中圄千跋暑簪俞露：大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁設(shè)計(jì)分析2010年第2期本蓋梁計(jì)算采用第3種計(jì)算模型．計(jì)

5、算采用的一期恒載為梁重，二期恒載為鋪裝、防撞護(hù)欄等．加載時(shí)按照集中力作用在支座處?；钶d按公路一I級(jí)。提取縱橋向單車道荷載作用下的支座反力．將其等效為汽車荷載?．利用了橋梁博士軟件的橫向加載功能按8車道進(jìn)行計(jì)算。1．3預(yù)應(yīng)力體系蓋梁采用C50高強(qiáng)度混凝土．預(yù)應(yīng)力鋼束采用擴(kuò)15．20高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線?？估瓘?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值瓜=1860MPa，彈性模量Ep=1．95×105MPa。采用塑料波紋管．預(yù)應(yīng)力灌漿采用真空灌漿工藝。預(yù)應(yīng)力損失參數(shù)：管道摩阻系數(shù)K為0．15，局部偏差系凱為0．0015，錨具變形與鋼束回縮率(一端)6mm，張拉控制應(yīng)力1339．2MPa．

6、根據(jù)上部恒載、活荷載大的特點(diǎn)．經(jīng)過試算，需布置4種鋼束，共12束，每束均為12根擴(kuò)15．20的鋼絞線組成。鋼束布置如圖3所示。17500J_二=乏=二乏=；；—=4·，．一—j=三?！?；≥、f}；；7羅————～lml呵圍3預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖1．4蓋梁的施工步驟1)立模澆筑4號(hào)墩蓋梁混凝土。2)待構(gòu)件強(qiáng)度達(dá)到100％、混凝土齡期≥10d后，張拉預(yù)應(yīng)力鋼束1號(hào)、349，并對(duì)l號(hào)、3號(hào)鋼束管道壓漿。3)按先中梁后邊梁的順序依次由內(nèi)向外對(duì)稱架設(shè)小箱梁。4)張拉預(yù)應(yīng)力鋼束2號(hào)、4號(hào)，并對(duì)2號(hào)、4號(hào)鋼束管道壓漿。5)進(jìn)行橋面鋪裝、護(hù)欄及防撞墻的施工。2蓋梁受力分析2

7、．1預(yù)應(yīng)力鋼束的分批張拉每個(gè)蓋梁的計(jì)算需與施工實(shí)際工序相結(jié)合。從施工的角度出發(fā)．預(yù)應(yīng)力張拉批次越少越有利。一般情況下張拉批次不要超過2次。本橋墩蓋梁共有l(wèi)號(hào)～4號(hào)鋼束，從上至下共4排，如圖4所示。第一批張拉1號(hào)、3號(hào)鋼束．第二批張拉2號(hào)、4號(hào)鋼束。張拉鋼束的批次對(duì)施工階段蓋梁的受力影響很大．需謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)張拉批次。26圖4蓋梁錨固端2．2施工階段控制應(yīng)力蓋梁設(shè)計(jì)需要保證正常使用階段應(yīng)力滿足JTGD62—2004《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《公橋規(guī)》)要求，同時(shí)也要保證架設(shè)預(yù)制梁和成橋時(shí)蓋梁混凝土不被拉壞。蓋梁的施工控制應(yīng)力直接決定了

8、預(yù)應(yīng)力束的布束形式和預(yù)應(yīng)力的張拉次序。施工各階段的正應(yīng)力及成橋后的正應(yīng)力見圖5。