預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉順序?qū)?0 m T梁變形的影響分析

李 茂 廷

(中交一公局橋隧工程有限公司，河北 高碑店 074000)

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預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉順序?qū)?0 m T梁變形的影響分析

李 茂 廷

(中交一公局橋隧工程有限公司，河北 高碑店 074000)

結(jié)合實(shí)際工程，利用軟件Midas 建立有限元模型，對T梁的張拉階段進(jìn)行了模擬，探討了不同張拉順序下梁體的變形和應(yīng)力變化規(guī)律，研究結(jié)果可以為類似T 梁的施工質(zhì)量監(jiān)控提供依據(jù)。

預(yù)應(yīng)力，張拉順序，有限元，縱向應(yīng)力

0 引言

由于T梁制作方便易于應(yīng)用，所以T梁是中、小跨徑梁式橋中應(yīng)用最為廣泛的橋型[1,2]。T型梁在預(yù)加力階段隨著預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉，截面承受偏心壓力，梁體自重逐步參與受力，T 梁與支撐臺座發(fā)生相對位移，此時(shí)混凝土梁的受力狀況比較復(fù)雜[3-5]。張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)，由于混凝土齡期較短，混凝土的抗拉抗壓強(qiáng)度較低，如果張拉力施加的不當(dāng)，可能會(huì)引起T 梁開裂[6，7]。因此預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉順序?qū)︻A(yù)應(yīng)力混凝土T梁變形有很大的影響，分析不同的鋼束張拉順序預(yù)應(yīng)力混凝土T梁的設(shè)計(jì)具有實(shí)際意義。

本文針對實(shí)際工程，研究T梁的預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序?qū)︻A(yù)應(yīng)力混凝土T梁的變形和受力的影響。預(yù)制梁長為39.2 m，鋼束束數(shù)為5束，分別為N1(2根)，N2，N3，N4，采用兩端同時(shí)張拉，張拉控制應(yīng)力為1 395 MPa，如圖1所示。

1 預(yù)應(yīng)力鋼束張拉順序?qū)梁變形的影響

1.1 張拉順序?qū)梁縱向變形的影響

應(yīng)用Midas/Civil有限元軟件建立單梁模型，分別按照鋼束張拉順序：1)50%N2→50%N3→左100%N1→右100%N1→100%N2→100%N3→100%N4。2)50%N2→50%N3→左50%N1→右100%N1→左100%N1→100%N2→100%N3→100%N4。對兩種預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉進(jìn)行分析。

分別按照張拉順序1)，2)對主梁施加預(yù)加力，通過點(diǎn)彈簧支撐中只受壓來模擬主梁與臺座之間的接觸，張拉過程中計(jì)入梁體自重與混凝土收縮徐變的作用。根據(jù)有限元模型計(jì)算得出主梁在張拉過程中的上撓度變化情況如圖2，圖3所示。

由圖2，圖3可以看出：張拉順序?yàn)?)時(shí)，50%N2～左100%N1，由于此時(shí)自重占主導(dǎo)作用，因此主梁上撓值較小，主梁未能脫離臺座；100%N1～100%N4，由于預(yù)加力的逐漸增大使得主梁脫離臺座，上撓值逐漸增加，張拉結(jié)束主梁跨中位置上撓值最終達(dá)到25.1 mm。張拉順序?yàn)?)時(shí)，50%N2～右100%N1主梁上撓值較小；左100%N1～100%N4，上撓值逐漸增加，主梁跨中位置上撓值最終為27.4 mm。第二種張拉順序預(yù)應(yīng)力反拱值增加了8.39%。

1.2 預(yù)應(yīng)力引起側(cè)向位移

由于鋼束N2，N3，N4布置在對稱軸所在截面上，因此張拉鋼束N2，N3，N4主梁不產(chǎn)生側(cè)位移，故只考慮鋼束N1張拉對主梁側(cè)位移的影響。經(jīng)過計(jì)算得出主梁在張拉過程中的側(cè)位移變化情況如圖4，圖5所示。

由圖4，圖5可以看出：張拉順序1)，右100%N1使得主梁各位置側(cè)向位移增加，跨中位置側(cè)向位移最大，達(dá)到-14 mm；左100%N1引起主梁側(cè)向位移減小，各截面最終位移值接近0 mm。張拉順序2)，左50%N1使主梁跨中位置側(cè)向位移達(dá)到-6.7 mm，右100%N1使主梁產(chǎn)生反向側(cè)位移，其值為7.4 mm，左100%N1使得各截面最終的位移值接近0 mm。

由以上分析可知，兩種鋼束張拉順序使得主梁的上撓值較為接近，鋼束張拉順序2)對主梁產(chǎn)生的側(cè)向位移較小，因此施工中采用該種施工順序較為合理。

2 預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉方式對40 m T梁跨中截面混凝土應(yīng)力的影響

分別按照鋼束張拉順序1)，2)對主梁施加預(yù)加力，Midas有限元模型得到的預(yù)加力階段主梁跨中截面上下緣位置處應(yīng)力如圖6，圖7所示。

由圖6，圖7可以看出：

1)在整個(gè)張拉過程中，主梁跨中截面應(yīng)力值均為負(fù)，混凝土承受壓應(yīng)力，隨著預(yù)應(yīng)力鋼束的不斷張拉，截面下緣壓應(yīng)力不斷增加，上緣壓應(yīng)力先增加后減小。

2)兩種張拉順序的前三個(gè)張拉階段，各自的截面上下緣應(yīng)力基本相等，從第四個(gè)階段到最后階段截面上下緣應(yīng)力出現(xiàn)差異，張拉完成后截面上下緣的應(yīng)力差值達(dá)到最大，張拉順序1)，2)上下緣應(yīng)力差值分別為14.2 MPa，16 MPa。

3)全部預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后，主梁跨中截面均備了一定的壓應(yīng)力，有利于主梁后期承受其他荷載，且跨中截面全截面受壓，符合預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特性。

3 結(jié)語

1)兩種鋼束張拉順序使得主梁的上撓值較為接近，雖然第二種張拉順序預(yù)應(yīng)力反拱值比第一種張拉順序增加了8.39%，但鋼束張拉順序2)對主梁產(chǎn)生的側(cè)向位移較小，因此施工中采用該種施工順序較為合理。

2)隨著張拉過程的發(fā)展，各測點(diǎn)應(yīng)力逐漸增大，縱向應(yīng)力由梁端到跨中逐漸增大。

3)在整個(gè)張拉過程中，主梁跨中截面應(yīng)力值均為負(fù)，混凝土承受壓應(yīng)力，隨著預(yù)應(yīng)力鋼束的不斷張拉，截面下緣壓應(yīng)力不斷增加，上緣壓應(yīng)力先增加后減小。混凝土承受壓應(yīng)力小于梁體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，說明梁體在此階段滿足設(shè)計(jì)要求。

[1] 劉齡嘉.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社，2007.

[2] 郭曉江.張拉預(yù)應(yīng)力筋階段的T型梁應(yīng)力分析[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2007.

[3] 羅 皓.張拉控制應(yīng)力對簡支轉(zhuǎn)連續(xù)梁橋應(yīng)力影響研究[D].吉林:吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010:3-7.

[4] 劉世明，劉永健，耿東升，等.現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉方式影響分析[J].公路交通科技，2013(3):84-88.

[5] 張 倩,賈艷敏.預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉階段T梁應(yīng)力分析[J].山西建筑，2014，40(26)：163-164.

[6] 張 駿.預(yù)初張拉階段客運(yùn)專線簡支箱梁空間應(yīng)力狀態(tài)實(shí)驗(yàn)研究[J].鐵道建筑，2013(8):12-15.

[7] 楊 獨(dú)，盧文良，宋延旭.客運(yùn)專線預(yù)制箱梁預(yù)初張拉階段跨中截面應(yīng)力狀態(tài)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2010(5):80-82.

On influence of prestressed reinforced tension sequence on 40 m T-shaped beam deformation

Li Maoting

(BridgeandTunnelEngineeringCo.,Ltd,CCCCFirstRoadBureau,Gaobeidian074000,China)

Combining with the projects, the paper adopts Midas software in establishing the finite element model, undertakes the simulation of the T-shaped beam in the tension phase, explores the changes of the beam and stress change law with different tension sequences, and provides some reference for the construction quality control of T-shaped beam.

prestress, tension sequence, finite element, lengthwise stress

1009-6825(2016)13-0193-02

2016-02-27

李茂廷(1987- )，男，助理工程師

U448.212

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