連續(xù)剛構跨中后期撓度影響因素分析

摘要:針對目前大跨連續(xù)剛構橋后期下?lián)掀蟮默F(xiàn)象，以實際工程為例利用有限元軟件midas進行工程實例數(shù)值計算分析，從理論上分析了縱向預應力大小對大跨連續(xù)剛構橋跨中撓度和應力的影響。

關鍵詞: 大跨連續(xù)剛構橋;預應力鋼束;撓度;應力

1 概述

隨著PC連續(xù)剛構橋在我國各地的廣泛應用，有關該種橋型的病害報告也越來越多，腹板裂縫、豎向預應力筋崩脫、底板開裂、主梁后期下?lián)隙绕毡楸仍O計值大等。特別是后期下?lián)现颠^大，使跨中主梁下凹，從而破壞橋面的鋪裝層，影響橋梁的使用壽命和行車舒適性，甚至危害高速行車時的安全，降低箱梁的持久承載力，如黃石長江大橋(162.5m+3×245m+162.5m)運營7年后其主梁跨中下?lián)侠塾嬕堰_30.5cm。所以跨中下?lián)铣蔀楫斍爸萍s大跨徑連續(xù)剛構發(fā)展的一個亟等解決的問題.目前大部分研究都認為，PC連續(xù)剛構橋后期下?lián)线^大主要原因是:1、設計上對混凝土徐變的影響程度及長期性估計不足;2、設計中對混凝土收縮徐變引起的預應力損失和預應力鋼筋松弛引起的損失估計不足，而且這兩者相互影響，隨時間增大;3、腹板出現(xiàn)的裂縫使結構的截面受到消弱導致結構的剛度下降。[1-3]

本文以跨徑布置為(133+255+133)m某連續(xù)剛構大橋為例，在理論上研究縱向預應力大小對大跨徑預應力混凝土梁橋跨中撓度的影響。

2工程概況

該橋主橋上部結構為(133+255+133)m的預應力混凝土連續(xù)剛構橋，主梁采用單箱單室截面。箱頂板寬10.5米，底板寬6.5米。箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段高4.0米，箱梁根部斷面高為16.0米。從中跨跨中至箱梁根部，梁高以半立方拋物線變化。從箱梁根部至跨中梁段腹板厚由75厘米、65厘米、55厘米組成，箱梁底板厚從根部截面的150厘米以2次拋物線變至跨中截面38厘米。其立面布置圖如圖1所示:

3計算分析

3.1 計算模型

采用midas6.71建立結構模型，模擬實際施工過程進行計算。全橋共182個單元，其中1~148為箱梁單元，148~182為橋墩單元.共劃分為62個施工過程。計算中考慮的荷載因素有:梁段自重、預應力及其損失(預應力效應)、收縮、徐變、二期恒載、公路—Ⅱ級荷載。其成橋計算結構模型如圖2所示:

3.2 縱向預應力大小對跨中撓度影響

為了研究縱向預應力大小對跨中短期撓度和長期撓度的影響，假設頂板預應力，腹板預應力和跨中底板預應力分別減小10%和20%，觀察其減小對撓度的影響。預應力減小10%和20%的模擬方法是取張拉控制應力分別是原設計的0.9倍和0.8倍，即取張拉控制應力分別是0.9 × 0.75 × 1860Mpa=1255.5Mpa. 0.8× 0.75 × 1860Mpa=1116Mpa，跨中撓度計算結果如表1:

運營階段縱向各預應力減小對跨中關鍵截面應力的影響如下表2:

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可見，頂板預應力和腹板預應力對成橋及成橋后期跨中撓度均有較大影響，其中頂板預應力的影響更明顯，而底板預應力對成橋及成橋后期跨中撓度的影響不太明顯。

根據(jù)表2的數(shù)據(jù)可見，頂板預應力大小對全橋的最小主壓應力有較大影響，腹板預應力大小對全橋的最大主拉應力有較大影響，底板預應力大小對中跨跨中處的主拉應力有較大影響。

4總結

縱向有效預應力的降低對大跨PC連續(xù)剛構橋主梁跨中下?lián)袭a(chǎn)生較大影響;頂板和腹板的有效預應力失效是中跨下?lián)线^大的主要因素，同時腹板預應力失效會造成主橋截面的主拉應力明顯增大;而底板預應力的失效對跨中撓度的影響并不明顯，但它的失效能導致跨中主拉應力急速增加。