不對稱張拉對大跨度連續梁橋線形和應力的影響分析

【摘 要】預應力張拉是影響預應力混凝土構件力學性能的重要環節，合理的張拉順序能使結構受力處于最優狀態。在實際施工過程中，有時候會出現不對稱張拉的情況。由于預應力張拉順序改變會引起不橋梁結構內力（應力）的變化，造成結構內力紊亂。同時，還可能造成主梁產生側向彎曲，導致橋梁線形的非對稱性。為了清楚地分析不對稱張拉對結構內力（應力）和變形的影響情況，本文以某鐵路大橋的施工控制為工程背景，針對該橋9#梁段（最長懸臂澆筑梁段）預應力張拉進行數值模擬，分成兩種不同的張拉順序進行結果對比和分析研究。

【關鍵詞】仿真分析；預應力混凝土連續梁橋；施工控制；預應力；不對稱張拉

1 工程概況

某大橋主橋為（44.25+2×75+44.25）m預應力混凝土連續梁，梁體形式為單箱單室直腹板變截面預應力混凝土連續箱梁，采用懸臂澆筑施工。

2 計算模型

為了清楚地分析不對稱張拉對結構內力（應力）和變形的影響情況，進行數值模擬時以9#梁段（最長懸臂澆筑梁段）預應力張拉為例，分成兩種不同的張拉順序進行結果對比和分析研究。選墩頂中心線附近的3-3截面為應力控制截面，懸臂端外側的A、B截面為位移控制截面，對兩種張拉順序下的應力和位移變化情況進行對比分析。

計算時考慮以下兩種張拉順序：

① 按照設計張拉順序，對稱張拉。

待A9梁段混凝土土強度及彈性模量達到設計強度的90%后，從外側到內側依次對稱張拉A9梁段的6根預應力鋼束。

② 不對稱張拉

待A9梁段混凝土土強度及彈性模量達到設計強度的90%后，從下游到上游依次張拉A9梁段的6根預應力鋼束。

根據以上兩種張拉順序，分別計算3-3截面上A、B、C、D各點的應力以及A、B截面處的位移。

圖1 控制截面及位置示意圖（縱向）

圖2 控制截面及位置示意圖（橫向）

圖3 計算模型圖

（2）計算結果及分析

根據計算結果，在設計張拉順序下，1#截面最大的橫向位移為0.8mm，并且由于截面另一側的預應力張拉而很快恢復。而在不對稱張拉作用下，A、B截面最大的橫向位移達到了2.9mm。

各個階段應力計算數據分別列于表3.3和表3.4，“當前階段效應”表示由于該階段預應力張拉引起的結構效應，“階段累積效應”表示該階段以前所有施工階段的效應和該階段預應力張拉效應的累積。