連續梁預應力張拉方式改變引起應力損失及對策

何 志 超

(上海鐵路局建設處，上海 200071)

連續梁預應力張拉方式改變引起應力損失及對策

何 志 超

(上海鐵路局建設處，上海 200071)

以某鐵路工程為例，研究了梁寬端預應力單端張拉對結構應力、變形的影響，提出了增加寬側邊跨底板縱向鋼束數量、啟用備用束、超張拉等處理方法，并分析了其處理效果，以供參考。

變寬連續梁，單端張拉，預應力損失，備用束

1 工程背景

某新建鐵路有砟軌道現澆變寬連續箱梁(32+48+32)m，預應力混凝土三線變寬連續梁梁體為單箱雙室、變高度、變截面結構，箱梁頂寬15.23 m～18.133 m，箱梁底寬9.43 m～12.333 m。頂板厚度40 cm；腹板厚度50 cm～70 cm～90 cm，底板厚度35 cm～60 cm。在端支點、中支點及跨中共設5個橫隔板，隔板設有孔洞，供檢查人員通過。主梁全長113 m，中支點梁高3.4 m，跨中梁高2.8 m，邊支座中心至梁端為0.55 m，橋面寬為15.23 m～18.133 m。圖1為橋梁立面示意圖，圖2為主梁支點及跨中截面示意圖。變寬連續梁采用滿堂碗扣支架現澆施工。

受施工現場實際條件限制，橋梁最寬處端部截面無空間進行預應力張拉作業，錨固端位于最寬處梁端預應力鋼束均無法按照原設計進行兩端張拉，只能進行單端張拉。該端部截面的鋼束分布如圖3所示，包括通長鋼束F1～F4，T5以及寬邊跨鋼束SB1～SB4。本文通過有限元計算分析兩種情況：1)連續梁最寬處梁端的縱向鋼絞線全部采用單端張拉，其預應力損失對結構影響，應力與變形能否滿足設計規范要求；2)連續梁最寬處梁端的縱向鋼絞線全部采用單端張拉，增加縱向預應力鋼束數量，并超張拉5%，分析連續梁結構應力與變形能否滿足設計規范要求[1,2]。

2 計算模型、計算參數及施工過程

1)計算模型。采用空間桿系單元建立結構計算模型，計算模型見圖4，主梁為全預應力構件，計算不考慮普通鋼筋參與結構受力。全橋離散為48個單元,邊界條件為中墩固定支座，其余為縱向活動支座。

2)計算參數。結構自重：混凝土容重取為26.5 kN/m3?；炷翉椥阅Ａ坎捎?.55 MPa，泊松比0.167。

3)計算荷載。a.箱梁自重；b.二期恒載240 kN/m；c.三線中活載；d.縱向預應力荷載；e.混凝土收縮徐變作用。

4)預應力損失[3-6]計算參數。孔道偏差系數取0.002 5，孔道摩阻系數取0.23，張拉端錨固變形按6 mm計算。

5)混凝土收縮徐變按現行鐵路橋梁規范考慮。

6)施工過程。施工階段計算工況劃分如表1所示。

表1 施工階段計算工況劃分

3 梁寬端預應力單端張拉的影響

假定連續梁最寬處梁端的縱向鋼絞線全部采用單端張拉，分別建立按原設計的兩端張拉計算模型及單端張拉計算模型，對兩個模型計算結果進行比較，分析單端張拉計算模型應力與變形能否滿足設計規范要求。考慮混凝土收縮徐變三年后的效應，圖5、圖6分別為成橋三年后梁體上緣和下緣累計應力圖。上緣應力相差較小，寬側邊跨跨中最大相差1 MPa；下緣壓應力相差較大，寬側邊跨跨中壓應力單端張拉比原設計小2.8 MPa。圖7為成橋三年后累計變形，寬側邊跨跨中變形有差異，原設計邊跨上拱，單端張拉下撓，差值小于5 mm。

4 處理措施及效果

為提高寬側邊跨跨中下緣壓應力，梁寬側端部縱向預應力均采用單端張拉，邊跨SB1～SB4鋼束由原來的15-φ15.2替換為19-φ15.2，并使用該邊跨備用束SBb，采用19-φ15.2鋼束。梁寬側邊跨SB1～SB4鋼束及備用束SBb(共10束)均單端超張拉5%到1 365 MPa。

分別建立按原設計的兩端張拉計算模型及處理措施后單端張拉計算模型，對兩個模型計算結果進行比較，分析處理措施后單端張拉計算模型應力與變形能否滿足設計規范要求。考慮成橋后混凝土三年收縮徐變，圖8、圖9分別為成橋三年后梁體上緣和下緣累計應力圖。上緣應力相差較小，寬側邊跨跨中最大相差1 MPa；梁寬側邊跨梁體上緣應力與設計模型相比壓應力小0.8 MPa，但其絕對值比中跨跨中梁體上緣壓應力值要大，滿足設計要求。單端張拉模型與設計模型相比，梁寬側邊跨梁體下緣壓應力最大差異0.8 MPa，在邊跨跨中差值減小到0.6 MPa，其壓應力達到5.8 MPa；在運營階段，最小壓應力3.8 MPa，考慮到結構安全系數，滿足規范要求。

成橋后考慮混凝土三年收縮徐變梁體累計變形基本一致，處理措施后中跨跨中起拱12 mm，比原設計小3 mm，其余差異很小。

5 結語

計算結果表明通過增加預應力鋼束、超張拉等措施，變寬連續梁梁寬側端部縱向預應力改為單端張拉后，與原設計應力相比，梁寬側邊跨跨中壓應力儲備減小0.6 MPa，結構應力、變形滿足規范要求，施工單位可依據相關規范組織施工。

[1] TB 10002.1—2005,鐵路橋涵設計基本規范[S].

[2] TB 10002.2—2005,鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規范[S].

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[6] 劉世明,劉永健,耿東升,等.現澆箱梁預應力鋼筋張拉方式影響分析[J].公路交通科技,2013(3):77-79.

Stress loss and countermeasures of continuous beam owing to prestressed tension methods

He Zhichao

(ShanghaiRailwayConstructionOffice,Shanghai200071,China)

Taking the railway engineering as an example, the paper studies the impact of beam one-end prestress loss upon structural stress and deformation, puts forward processing methods of increasing vertical steel bundle quantity of wide side crossing-board, using reserved bundle and extra tensioning and so on, and finally analyzes its processing effect, with a view to provide some guidance.

widening continuous-beam, one-end tension, prestress loss, reserved bundle

2015-03-10

何志超(1973- )，男，碩士，高級工程師

1009-6825(2015)14-0169-03

U441.3

A