预应力混凝土连续刚构

预应力混凝土连续刚构（共11篇）

预应力混凝土连续刚构 篇1

1 概述

混凝土不仅在建筑工程的建设和施工中经常使用, 同时其在桥梁工程的建设中也越来越广泛的使用, 预应力混凝土连续刚桥梁结构中一个主要的材料就是混凝土, 但是其受外界因素的影响非常明显, 容易产生裂缝, 在这样的情况下需要对这种结构的桥梁进行加固, 这样才能更好的保证桥梁运行的安全性和稳定性。

2 箱梁主要病害

经过相关人员的测量, 在主跨跨中还存在着一些问题, 残留的预拱度的最大值还不足2.7, 不考虑测量的过程中因为均匀升温而引起的不稳定现象, 当前我国很多的大跨径预应力混凝土连续刚桥梁存在着一定的问题, 其中最为明显的一个问题就是主梁的跨中下挠的问题, 产生这种现象的原因是多种多样的, 但是都存在着一定的相似之处, 经过专业人员的分析主要的病害可以分成以下几个方面。

首先是混凝土收缩徐变计算方法。这种结构会受到很多因素的影响, 所以直到现在也没有一个十分科学统一的方法来对其进行计算, 在当前的相关实践当中也逐渐发现徐变过程是比较长的, 通常在三年之内都不会结束, 这和混凝土材料的配合比以及施工中所使用的各种添加剂的质量以及环境上的变化都有着非常大的关联, 而混凝土材料发生缓慢变化之后, 只要其到达了一定的程度, 就会使得主梁的跨中出现下挠的现象。其次是应力钢本身在运行的过程中会产生十分明显的松弛现象, 而这种现象也会使得有效预应力的数量会大大减小, 这样也就使得混凝土本身的抗压能力受到了十分明显的影响, 从而使得箱梁会因为拉力的作用而产生开裂的现象, 这种裂缝如果得不到有效的及时的控制就会使得梁体的下挠程度进一步加深。再次是桥梁的原设计中纵向的顶板索是直线束, 根本就没有设置下弯束, 这种设计理念在日后被证实对主梁下挠没有非常好的约束和控制的作用, 如果设置了下弯束, 抗挠的效果就有了很好的改进。最后是当前我国交通运输行业不断发展, 重型车的数量也在不断的增加, 这样就会使得整个桥梁结构所承受的荷载过大, 桥梁在经过反复的碾压和超载车辆的作用下会出现越来越多的跨中下挠现象。

(1) 箱梁顶、底板纵向开裂。相关人员在对裂缝的发展和产生的形状进行分析和计算以后, 对裂缝产生的原因有了一定的判断, 主要是因为混凝土自身的收缩和产生的缓慢变化以及温度因素的共同影响。

(2) 箱梁腹板斜向裂缝。箱梁结构的抗剪能力主要和三个因素有关系, 第一个因素是腹板的厚度, 第二个因素是箍筋的配筋率, 第三个是一般腹板的厚度, 在施工中, 一般腹板的厚度和配筋率是比较容易符合设计的要求的, 但是在纵向应力方面却不能很好的达到预期的效果, 在这样的情况下就会使得腹板的拉应力大大增加, 达到了一定程度之后, 腹板就会沿着主拉应力的方向产生很多的斜向裂缝。

3 应对病害的措施

3.1 主桥增设体外预应力。

在桥梁中加设8束体外预应力束, 每一个腹板都要设置4束, 同时还要在适当的位置预留相应的预应力孔道, 每一道腹板都要对应两束, 其中4束是放在中跨的位置上的, 设置中跨的钢束还要通过一定的处理使其在三个转向块上分两批进行下弯施工, 另外4个应该固定在跨和垄段的底板位置, 桥梁主要是进行通体的设置, 同时其控制应力也应该控制在1116Ma之内。新增的体外预应力设计还要采用相应的预应力体系, 同时还要具备一定的设备和系统, 保证设计的合理性和有效性。其中预应力材料拟采用8束每幅一侧4束相应规格的无粘结镀锌钢绞线拉索。锚具采用可换索式钢绞线拉索专用锚具, 符合GB/T14370要求, 应通过部级鉴定。钢绞线的抗拉强度标准值为1800Mpa, 弹性模量为1.95x105Mpa, 符合国家制定的标准。拉索采用钢绞线镀锌、钢绞线表面油脂、钢绞线PE套、拉索HDPE套及套内灌注防腐油脂等5层防护。原中跨跨中梁高为2.5m, 梁底到通航净空边缘间距为4.m, 设置体外预应力束后主跨跨中梁顶到体外束在此处的转向装置下缘高度为5.2m, 建筑高度增加2.7m, 仍然满足桥下的通航要求。体外索的布置示意图如图1所示。

3.2 腹板粘贴钢板及芳纶纤维布。

在腹板出现裂缝处每幅桥两侧腹板内侧对称粘贴钢板条, 在中跨腹板斜裂缝较密集段腹板外侧粘贴预应力芳纶纤维布。 (腹板加固见图2) 。这是因为虽预应力体外束可以明显地改善中跨跨中箱梁梁底的应力状态, 但是通过计算分析在使用阶段中跨梁底仅有0.3Mpa的压应力储备, 且现有的灌浆工艺不能保证裂缝注浆饱满密实, 通过梁底粘贴碳纤维布对抑制裂缝的重新产生有一定作用, 在活载作用下碳纤维布将承担大部分拉应力, 从而抑制跨中底板混凝土的开裂。采用耐久性较好的外层涂装来保护纤维布。桥墩的加固可以在墩底及墩顶分别植筋浇注钢纤维混凝土。另外, 钢板的粘贴是在体外预应力张拉前进行还是在其后进行, 应进行详细的论证后决定。一般认为, 在各种条件相同的条件下, 先粘钢后张拉, 则张拉对结构带来损伤的风险较小, 但结构跨中压应力储备及跨中挠度改善的效果将减弱;而先张拉后粘钢, 则结构跨中压应力储备及跨中挠度改善的效果较明显, 但张拉对结构带来损伤的风险较大。应该说各有利弊。通过局部粘贴钢板和预应力芳纶纤维布的方式, 充分补强了由于桥跨结构病害以及竖向预应力损失所带来的梁体截面刚度与抗剪强度的降低。在腹板开裂比较严重的梁段采用主动和被动相结合的方法不仅可以改善桥梁现有应力状态, 而且提高了梁体的抗剪承载能力。

结束语

在进行预应力混凝土连续刚结构桥梁的加固设计中, 首先应该对桥梁的世纪状况予以充分的了解, 根据工程的实际情况来对桥梁的相关指标进行计算, 然后才能采取相应的措施对其进行加固, 所以加固设计也就成了加固质量的基本要素, 因此必须重视设计工作, 保证桥梁加固设计的科学性和合理性。

参考文献

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[2]孟美丽, 高海彬.体外预应力技术在旧桥加固中的应用[J].山西建筑, 2008 (19) .

[3]彭华荣.粘贴钢板技术在桥梁加固中的应用[J].山西建筑, 2008 (4) .

[4]王法武, 石雪飞.大跨径预应力混凝土梁桥长期挠度控制分析[J].上海公路, 2006 (1) .

预应力混凝土连续刚构 篇2

高速铁路预应力混凝土连续刚构(84m+152m+84m)方案设计

宁杭高速铁路京杭大运河特大桥项目预应力混凝土连续刚构方案,设计主要包括:桥式方案选定;桥跨布置及结构尺寸拟定;施工方法;各种内力的组合计算;施工过程的模拟;预应力钢索的.设计及布置;下部结构的计算;施工后成桥的应力、变形和强度检算.

作 者：谭宏 作者单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司桥梁处刊 名：黑龙江科技信息英文刊名：HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(13)分类号：U2关键词：京杭大运河 预应力 混凝土 连续刚构 双壁墩身 上部构造轻形化 箱梁

预应力混凝土连续刚构 篇3

【摘 要】桥梁是公路和铁路重要的组成部分，近些年我国工程技术和科学水平得到了显著的提高，桥梁工程行业也的到了迅猛的发展。现代化的跨江大桥、铁路桥、公路桥出现在我们的视线中，本文针对预应力环境下混凝土曲线连续刚构形式进行分析，望广大同行给予指导。

【关键词】分布；截面

0.引言

目前，关于曲线梁桥的连续刚构的理论研究取得很大的成果，但是对于一些特殊地段的桥梁设计（集曲线、高墩、大跨于一身）我们的研究理论尚未成熟。虽然高墩曲线桥梁的应用可以为道路的线路选择提供很大的空间，但是由于主梁平面的弯曲影响，曲线梁桥会产生弯扭耦合效应。这就使结构产生复杂的受力影响，并形成扭转和横向变形。这些因素为我们的结构分析增加了难度，当前在进行大跨预应力混凝土曲线连续刚构的施工控制和成桥性上我们的了解还不深刻。

本文利用MIDAS/Civil大型有限元软件对XX高速公路桥的左幅进行空间计算，并对高墩大跨曲线连续刚构桥在成桥阶段和建设阶段的空间结构形成进行分析，并对计算结果进行研究，为日后施工中对同类桥梁设计积累经验。

1.工程概述

XX高速公路特大桥位于国道主干线上。桥身的设计荷载等级汽车为超20级，挂车为120级，主桥设计为预应力多截面混凝土连续刚构桥，主桥墩为复合式桥墩，桥墩高度最大为114m，最小为74m，主桥梁体结构为现浇桥面，材料为C50混凝土，桥墩为C40混凝土，桩基为钻孔桩，采用C25混凝土。桥身的整体平面中有缓和曲线、圆曲线、直线三种形式。桥墩有2处位于缓和曲线上，剩下位于圆曲线上。曲线要素如下：圆曲线半径为R=1000m缓和曲线参数：T=300，E=1113，R=40000m。（见下图）

图1 XX高速公路大桥截面分布图

2.空间有限元分析结果

XX高速公路特大桥的空间计算使用了MIDAS/Civil大型空间有限元软件，其中左幅桥共有237个节点、237个单元。下面结果中分别给出了桥梁在各断面的最大悬臂和成桥状态的应力分布形式。正应力分布情况，箱梁上下边缘的4个角点，分别有点1～4来表示。

结果1 最大悬臂状态控制截面的应力计算结果。

相应截面分别对应数据是：顶板角点1，顶板角点2，底板角点3，底板角点4。

B-B截面：-5.89，-5.88，-6.29，-6.30。C-C截面：-10.20，-10.20，-5.39，-5.40

D-D截面：-4.91，-4.91，-6.50，-6.50。F-F截面：-5.84，-5.82，-6.27，-6.28

G-G截面：-10.20，-10.20，-5.38，-5.38。H-H截面：-4.92，-4.91，-6.48，-6.48

J-J截面：-5.87，-5.85，-6.27，-6.27。K-K截面：-10.10，-10.00，-5.54，-5.54

L-L截面：-4.86， -4.85， -6.51 ， -6.5。

|结果 2 成桥状态控制截面的应力计算结果。

相应截面分别对应数据是：顶板角点1，顶板角点2，底板角点3，底板角点4。

A-A截面：-3.70，-3.72，-7.29，-7.28。B-B截面：-6.92，-6.96，-6.63，-6.61。

C-C截面：-8.87，-8.91，-6.63，-6.61。D-D截面：-6.89， -6.86 ，-7.59，-7.61。

E-E截面：-8.68，-8.55，-8.91，-8.98。F-F截面：-6.79，-6.67，-7.54，-7.60。

G-G截面：-8.41，-8.43， -7.08，-7.07。H-H截面：-6.85，-6.66，-7.67，-7.77。

I-I 截面：-8.79，-8.44，-8.85，-9.03。J-J截面：-7.04，-6.76，-7.33，-7.48。

K-K截面：-8.67，-8.56，- 6.85，-6.91。L-L截面：-7.02，-6.82，-6.50，-6.60。

M-M截面：-3.51，-3.45，-7.35，-7.3。

3.结果分析及结论

通过表1和表2不难看出最大悬臂和成桥状态下，主梁的控制截面全部受压应力最大压应力为1012MPa，主梁使用的材料为C50混凝土，轴心抗压强度标准值fck=3214MPa，轴心抗拉强度标准值ftk=2165MPa，在施工阶段对主梁的应力控制都小于材料标准强度50%另外从表1～2可以看出，同直线桥所不同的是，由于弯扭耦合效应的存在，截面内外侧正应力有所差别，跨中附近顶板上边缘正应力曲线内侧较外侧为大，而底板下边缘正应力曲线内侧小于外侧，反映出跨中附近主梁受自重作用下内侧高外侧低的扭转变化的影响。曲线梁桥截面正应力横向分布不均匀，应在设计中给予重视。但正如本桥计算结果所表明，在高速公路常用曲率半径范围内，应力分布情况基本是横向对称的，与直线桥相比差别不是很大。相对于直线桥只考虑竖向变形问题，曲线连续刚构桥则须同时考虑竖向变形和横向变形问题。曲线连续刚构中支座附近产生偏向曲线内侧的横向变形，并且曲率越小、墩身越高，横向变形就越大，其最大数值的竖向挠度最大数值相差不大，其对施工中桥梁线形的影响很大。梁体产生横向变形的主要原因之一，是主梁的部分扭矩由墩顶部位分配，使墩顶产生向平曲线内侧的横向弯曲，并进而带动了主梁的横向变形，这个问题在曲线刚构悬臂施工过程中变得愈发复杂，也是曲线桥线形控制的难点，有别于一般直线桥梁。

【参考文献】

[1]杜斌，向天宇，赵人达，黄质宏.大跨度预应力混凝土曲线连续刚构桥施工控制方法研究[J].贵州工业大学学报（自然科学版），2008，（03）.

预应力混凝土连续刚构 篇4

关键词：预应力,混凝土,连续刚构,桥梁,病害

1 连续刚构桥常见病害

1.1 跨中下挠

从我国的连续刚构桥建成后出现的情况来看, 很多预应力混凝土连续刚构桥相继出现了可能会影响结构正常使用或结构耐久性的跨中下挠问题。从设计角度来说, 已然考虑恒载和混凝土收缩徐变可能会引起的挠度值, 并据此设置了施工预拱度, 虽然会有一定的误差, 但不至于偏离过大。但是, 目前大部分连续刚构桥下挠过大, 而且有继续发展的迹象。这一问题值得反思。现列举几座大跨径连续刚构桥跨中下挠情况, 如表1所示。

大跨径预应力混凝土连续刚构桥后期挠度过大, 不但会使跨中主梁下凹, 破坏桥面铺装层, 严重的还会产生附加内力导致桥梁养护费用的大幅度增加, 破坏桥梁的美观, 影响桥梁的使用寿命和行车舒适性, 更严重的是造成桥梁交通运营和结构安全度降低, 因此已建连续刚构桥的跨中下挠过大问题已成为桥梁加固所面临的艰巨任务。

1.2 梁体开裂

大跨径预应力混凝土连续刚构的裂缝形式主要表现为腹板斜裂缝和底板裂缝 (见图1) 。裂缝的具体分类方法很多, 而我们最关心的是已产生的裂缝对结构的承载力和结构的安全性有没有影响。因此, 我们从结构承载力的影响角度出发, 把裂缝划分为结构裂缝和非结构裂缝两大类。这两类裂缝产生的原因不同, 对他们的维修加固也不同。

2 连续刚构桥病害产生原因分析

2.1 跨中下挠

跨中持续下挠问题是一个十分复杂的问题, 影响因素较多, 归纳起来大致有下述原因。对收缩徐变的认识不足, 设计的收缩徐变挠度远小于实际的徐变挠度, 导致结构下挠大;控制各施工阶段主梁挠度值的认识不足, 导致成桥后存在初始挠度, 以致结构在长期荷载作用下徐变挠度不断增加;预应力束的布置方式与预应力度的大小;下挠会导致结构开裂, 而开裂又加大下挠, 二者相互影响, 形成恶性循环;对预应力长期损失估计偏低;运营阶段在长期活载作用下, 活载挠度也会引起活载徐变挠度值得增加;施工方法导致不利的成桥应力状态;过早加载导致预应力徐变损失增大, 从而使徐变挠度增大等。

2.2 梁体开裂

(1) 结构裂缝。根据结构裂缝产生的力学机理不同, 大致可分为弯曲裂缝、剪切裂缝、扭曲裂缝、局部应力裂缝、预应力二次裂缝等。

弯曲裂缝称为垂直裂缝。弯矩产生的弯曲正应力超过混凝土的抗拉强度时会产生。正弯矩裂缝一般位于跨中, 从底边开始向上发展, 负弯矩裂缝位于支点或悬臂板的根部附近, 自上而下发展。剪切裂缝又称斜裂缝。首先发生在剪应力最大部位。对受弯构件和压弯构件一般发生在支座附近, 由主拉应力引起并从下部开始, 沿着与轴线成25~50度左右的角度裂开。扭曲裂缝是由弯矩与扭矩同时作用而产生的裂缝。此类裂缝一般呈45度倾斜方向, 并有多条。裂缝现后混凝土保护层剥落, 扭曲产生的弯矩由钢筋承担, 直至钢筋滑动时构件完全破坏。局部应力裂缝由局部应力引起。主要表现在:墩台支座处受到较大局部压力;构件突然受到冲击荷载;构件角隅处, 预应力梁端锚固处受到较大局部应力而引起裂缝。

预应力二次裂缝是由于预应力结构设计不合理产生局部应力或二次应力过大, 而局部配筋不满足要求或由于施工原因产生的预应力筋的布局改变而产生的结构性裂缝, 应该对它进行及时修补。 (2) 非结构裂缝。非结构裂缝, 即由于混凝土不能满足自身的变形或因外界环境变化造成结构的非荷载变形等产生的适应性裂缝。这类裂缝暂时不会对结构的承载力造成危害, 如果超过一定的限值, 则可能对结构的耐久性 (钢筋锈蚀和结构防水等) 和美观性造成影响, 严重时也会削弱结构的承载力;这类裂缝主要表现为混凝土的收缩裂缝、塑性裂缝、温度裂缝、锈蚀裂缝等。

3 小结

裂缝是反应混凝土结构病害的晴雨表。对混凝土结构裂缝的分析是一个非常复杂的问题。对结构性裂缝的判断, 应以结构受力分析为基点, 综合考虑结构设计、施工和养护管理情况的影响, 找出产生裂缝的受力机理。对非结构性裂缝的判断, 应综合考虑结构施工与使用期间环境因素影响和材料组成分析及构造细节处理情况。

对于预应力混凝土连续刚构桥跨中下挠过大的病害, 笔者认为应优先考虑采用主动加固法, 即对布置在构件受拉区的后加补强材料施加预应力或对箱梁施加体外预应力, 以此来从根本上提高结构的承载力和抗裂性。

参考文献

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[4]项海帆.高等桥梁结构理论 (第二版) [M].北京:人民交通出版社, 2013.9.

[5]公路桥梁加固设计规范 (JTG/T J22-2008) [S].北京:人民交通出版社, 2008.10.

[6]公路桥梁加固施工设计规范 (JTG/T J23-2008) [S].北京:人民交通出版社, 2008.10.

预应力混凝土连续梁桥施工控制 篇5

关键词预应力混凝土;连续梁桥;施工;质量控制

中图分类号U44文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0085-01

1工程概况

某大桥设计级别为二级公路桥,设计行车速度30km/h,桥梁设计全长665.45m桥梁的上部结构为预应力混凝土连续梁形式,桥面净宽8.75m,下部为单薄壁墩身结构,桩基采用挖孔桩的基础。桥头搭板采用6.20m搭板处理。桥面铺装层设计采用沥青混凝土的形式。上部结构采用直腹板的预应力混凝土箱梁,箱梁横截面为单箱单室断面,采用纵向和竖向预应力混凝土结构。本桥纵面位于R=600的竖曲线上。本桥上部结构主要为悬浇变截面箱梁和现浇防撞护栏。箱梁悬浇段共分16段,每段长度为2-5m。0#块总长9.6m在托架形成的支架上进行浇筑,其余1-12#段采用挂篮形式的对称悬浇施工,13-15#和16#段在形成合拢支架后浇筑施工处理。

2预应力混凝土连续梁的施工技术

1)混凝土施工方面。混凝土要均匀,安排专职试验人员随时检查混凝土的坍落度和和易性,保证混凝土入模时的坍落度在100mm-120mm内。连续梁采用水平分层浇筑,每层厚度不大于30cm,浇筑顺序为“马蹄形”部分—腹板—翼板。在混凝土施工中采用附着式振动器和振捣棒联合完成,其中附着式振动器振捣梁的马蹄部和腹板,插入式振动器振捣腹板和翼板。当料斗下料时,先开附着式振动器振动,约40s,让拌合物进入马蹄部位,至该部位混凝土密实为止。2)张拉施工方面。制作钢绞线束:展开钢绞线,剔除死弯,挡板控制下料长度并切割、编束;施加预应力,张拉设备使用前,根据千斤顶及压力表的检验报告,确定压力表读数与张拉力之间一一对应关系曲线。张拉使用专业技术人员操作和管理,施加预应力尽量对称,保证同步,防止千斤顶后索片索死。张拉实行双控,张拉力控制为主。伸长值进行校核为辅,实际伸长值与理论伸长值之差应控制在理论伸长值的6%之内。且不允许整根钢绞线拉断,伸长值达不到设计要求时,灌中性肥皂水以减少其摩阻损失。3)梁安装施工方面。连续梁安装架设的施工流程为:架桥机就位→放出支座和梁端线→安装支座→运梁→吊梁、就位→架完→孔梁→架桥机前移→浇筑横隔板→浇筑纵向湿接缝→浇筑墩顶连续→负弯矩区钢束张拉。

粱的安装是在梁预制好,墩台完成具备安装条件后进行。梁架设安装采用架桥机架设法,利用台后路基拼装双导梁架桥机。架桥机拼装完成后,按要求进行试吊,以检查各主要部分受力情况,确认受力良好后,将架桥机推移到第一跨,固定好架桥机后,预制梁由运梁平车送入双导梁内,由双导梁上两部桁车吊起,将梁纵移到安装跨,用横移小平车将梁横移到设计位置下落就位。第一跨梁全部安装完毕后,前移架桥机,准备下一跨架设,重复上述程序进行下一跨梁的安装。

3连续梁施工质量控制措施探讨

1)施工主要控制基本策略。预应力混凝土连续梁桥的施工控制包括两个方面的内容:变形控制和内力控制。变形控制是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度及其横向偏移,若有偏差并且偏差较大时,就必须立即进行误差分析并确定调整方法,为下一节段的施工更为精确作好准备工作。内力控制则是控制主梁关键截面的应力,使其不致因内力过大而偏于不安全,甚至在施工过程中即造成毁坏。这两项控制内容亦有所偏重,一般以变形控制为主,同时兼顾内力控制。

预应力混凝土连续梁桥施工控制的方法,因施工方法的不同而有差异,施工控制方法必须符合实际的施工方法。概括起来,不管采用何种施工方法,施工控制方法均需完善施工控制计算和误差分析两个方面的内容。

2)预应力施工控制。张拉所使用的千斤顶,必须经过国家检测部门校验的三级以上的压力环的标定。对于超过标验系数的,要查明原因,并核对无误后方可使用,油泵的校验亦如此。在张拉过程中,如发现千斤顶的校验读数与钢丝束伸长值不符,应当查明原因后方可张拉。梁体张拉之前,要测试有代表性的梁体管道实际摩阻力,确定实际锚下应力,避免张拉力超张或张拉力不足。

施工中为使预应力筋管道平顺,降低摩阻力损失,可加密定位网,建议隔0.5m设一个定位网,且与钢筋骨架绑扎牢固,并将预应力筋管道与定位网绑扎牢固,使管道上下左右不能移动,保证预应力筋管道圆顺,避免混凝土浇筑时波纹管上浮而引起严重的质量事故。

梁体张拉完后,及时检查有无锚具失效,有无滑断丝现象,无误后方可割丝,割丝保留不小于40mm,一般以不妨碍封端模板即可。压浆前应用高压水冲洗孔道,并用高压风冲出洗孔道用水,预留压浆孔应预留保压用装置,以保证孔道压浆的压力为3-4Pa。压浆可采用由一端向另一端施压的方法,等另一端出浓浆时,即可关闭装置,另一端达到压力后可封闭。压浆机要有压力表显示,并要做好记录,压浆用水泥浆水泥与水之比为1:(0.4-0.42)为宜。可掺入一定的减水剂,减少水泥浆的用水量,减少泌水,增强其流动度和强度,水泥浆的强度不低于C40级。

3)线形施工质量控制。线形控制是悬臂灌注过程中对各梁段线形的动态控制过程,准确地定位施工中梁体顶面、底面标高和纵横向位置,并将其与理论值进行比较,找出其偏差值后对偏差进行分析研究,然后找出修正值,指导下一梁段施工。从而使连续梁顶底面线形平顺,各部的高程误差满足设计和规范要求。测量方法是将仪器置于梁上,以0号段上所设的水准点为准进行测量。从理论上讲,此法会受到墩身压缩下沉不等的影响,此下沉值一般较小,不会超过合拢允许值,并可在合拢前提前4个节段联测时进行调整消除。

对每套挂篮使用前都要进行预加等荷载来消除其非弹性变形,测出其弹性变形,为确定立模高程提供基本依据;严格控制预应力筋张拉力的准确度和张拉时混凝土的龄期要求;从合拢段前4个梁段起,对全桥各梁段的标高和线形进行联测,并在这4个梁段内逐步调整,以控制合拢精度;保证挂篮预留孔位置准确。当预留孔位置偏差较大时,挂篮不好调甚至调整不到中线位置,因此必须提高各预留孔的准确度.同时为了防止振捣混凝土时移位,预留孔要用钢筋网固定;对于监控单位的线形控制观测点要有明显标记,并在施工中妥善保护,避免碰撞后弯折变形。如用Φ16直径的钢筋棒作观测点,钢筋露出混凝土面以5mm为宜,并宜将钢筋顶磨圆。

4结语

预应力混凝土连续梁结构施工虽然结构复杂,工序繁琐且专业性强,每道工序都会影响整体的施工质量,但是只要组织专业化的施工队伍进行施工,加上精心组织,科学安排,在施工过程中充分注意施工注意事项,预应力混凝土连续梁结构的施工质量是完全可以控制好的。随着交通事业的发展,荷载等级、交通量、行车速度等必然提高,还有一些不可预测的自然破坏力也将危及桥梁的安全,若在建设桥梁时进行了施工控制,并预留长期观测点,将会给桥梁创造终身安全检测的条件,从而给桥梁运营阶段的养护工作提供科学的、可靠的数据,给桥梁安全使用提供可靠保证。

参考文献

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[2]李坚.我国预应力混凝土连续梁桥的发展与工程实践.城市道桥与防洪.2001,3.

[3]范立础.预应力混凝土连续梁桥.北京:人民交通出版社,2001.

预应力混凝土连续刚构 篇6

预应力混凝土连续刚构桥0号块位于上下部的连接处, 空间形状非常复杂, 0号块范围内有变厚的顶板、底板、腹板、带入洞的实体横隔板, 各板件间设有减少应力集中的倒角。复杂的构造以及受力使得0号块应力分布不规则, 本文旨在通过某连续刚构0号块空间计算, 分析讨论0号块应力分布特点, 为0号块的设计计算提供参考。

1 一般构造

某桥上部结构为 (84+150+81) m预应力混凝土连续刚构箱梁, 上部采用变截面单箱单室断面, 桥墩采用等截面双肢薄壁空心墩。箱顶宽10.73m, 底宽6.5m;0号块高度为9.2m, 现浇段和合拢段梁高均为3.2m, 梁底下缘按1.8次方抛物线变化。0号块一般构造如图1所示。

2 模型建立

依据圣维南原理, 选取0号段左右两侧的1~3号梁段及0号段以下10m墩身部分为研究对象, 采用实体力筋法中的约束方程法建立有限元模型, 即建模时分别建立箱梁实体和预应力钢束的几何模型, 不考虑二者的关系, 然后对几何模型的实体和力筋线分别进行独立的单元划分, 单元划分后通过ceintf命令在混凝土单元节点和力筋单元节点之间建立约束方程, 通过多组约束方程, 将力筋单元和混凝土单元连接成整体[1]。

混凝土实体单元采用Ansys中的solid45单元模拟, 预应力钢束link8单元模拟, 通过降温方法施加预应力。最大单元不超过50cm, 采用Ansys程序自动划分网格, 整个模型有114121个单元, 28489个节点。空间有限元实体模型, 如图2所示。

箱梁及墩身均采用C50混凝土, 弹性模量E=3.5e4MPa, 泊松比μ=0.1667。预应力钢束弹性模量E=1.95e5MPa, 泊松比μ=0.3, 线性膨胀系数α=1.2e-5。

0号块为三向预应力结构, 鉴于竖向预应力在张拉过程中可靠度的离散性较大, 因此竖向预应力仅作为安全储备, 计算时未考虑竖向预应力的作用[2]。

计算模型荷载约束条件通过以下方法施加:在3号节段外侧形心分别建立一个节点, 定义为MASS21单元, 用CERIG命令将该节点与该截面的所有节点耦合, 形成刚性区域, 然后从桥梁博士全桥有限元模型中提取相应节点的节点力, 直接加到该节点上面。为节约篇幅, 文中仅给出两个工况下节点内力, 桥博节点力结果如表1所示。

3 计算分析与设计

为方便查看, 取出部分0号块体的应力云图。0号块持久状况标准值组合下正应力云图如图3所示, 由图可见, 除横隔板外其余部位均受压, 与横隔板相接的箱梁底板有一定程度的应力集中现象, 其余部位压力值均满足规范要求;正常使用极限状态短期效应组合下正应力云图如图4所示, 由图可见, 应力分布情况与前一工况类似, 与横隔板相接的箱梁底板仍有一定程度的应力集中。可见设计中应加密横隔板与箱梁底板处配筋。

4 结语

0号块构造复杂, 应力集中部位较多, 横隔板人洞附近、与底板相接部位均有一定程度的应力集中, 应加密相应部位钢筋布置;设计中应适当增加0号块底板厚度, 并配置一定加强钢筋。

参考文献

[1]王新敏.Ansys工程结构数值分析[M].北京:人民交通出版社.2007

预应力混凝土连续刚构 篇7

1 工程概况

一座新建的跨江的主线桥梁,全桥长271.00 m。桥跨布置为71 m+122 m+71 m,三跨预应力混凝土连续刚构,下部结构为双肋式柔性薄壁墩,挖孔灌注桩基础和明挖扩大基础。设计荷载为公路Ⅱ级。为掌握该桥成桥工作状态,判断是否满足设计要求,为桥梁竣工验收提供依据,并为结构今后的状态评定提供原始数据,对该桥进行静载、动载的竣工荷载试验。

2 荷载试验内容

荷载试验在桥梁调查和计算分析基础上,确定试验项目、加载方案、测点布设、观测方案、安全措施等内容,仔细考虑试验的全过程,预计可能出现的问题及其处理方法,制定切实可行的试验计划。

通过静荷载试验,检验桥梁在使用荷载作用下的工作性能,评价桥梁的使用性能是否满足设计要求。通过动荷载试验,检验桥梁结构的动力特性和动力响应。根据静、动载试验结果掌握结构的实际受力状况和工作性能,为大桥的营运及养护提供科学依据和指导。经过对实测资料的对比、分析,为同类型桥梁的设计、施工积累可靠资料。

2.1 静载试验

通过静载试验,测试桥梁结构的控制截面在试验荷载作用下各测点的应变,通过应变实测值与理论值的对比,评价结构的强度。通过对比分析试验荷载作用下桥梁控制截面挠度的理论值与实测值,评价结构的整体刚度。

根据结构受力特点,确定静载试验内容,根据最大设计荷载效应对该桥边跨和中跨的主要控制截面进行等效加载,并进行测试和检查。

1)测试边跨、中跨跨中最大正弯矩控制截面在试验最大正弯矩作用下的法向应力及挠度;

2)测试中跨L/4截面在试验最大正弯矩、最大负弯矩作用下的法向应力及挠度;

3)测试墩顶最大负弯矩控制截面在试验最大负弯矩作用下的法向应力;

4)试验截面各工况观测可能出现的裂缝及发展情况。

根据设计荷载等级为公路Ⅱ级,人群荷载为2.64 kN/m2,按设计标准荷载对全桥进行正常使用极限状态分析,确定其内力控制截面和内力控制值。以计算分析的内力或变位控制值作为控制值,需考虑试验方便快捷、并不得使主梁顶板局部应力超过设计和规范值,本次试验采用300 kN级载重汽车按照内力等效的原则,在其影响线上按最不利位置分级布载,经计算试验荷载效率满足要求,以此确定最大用车数和车辆加载位置。

测试方法如下:应变测试,采取在箱梁底部混凝土表面粘贴长标距应变片及补偿片,以静态电阻应变仪自动扫描观测结构在试验荷载作用下的应变。挠度测试,采用全站仪在桥面设立反光片做成的观测点,测量箱梁竖向变位。裂缝观测,在加载过程中对可能开裂的部位进行监测,若加载过程中出现裂缝采用读数显微镜观测裂缝宽度。

试验步骤如下:正式试验开始前,用2辆试验加载车对各试验截面均进行了1～2次的试压,以消除结构非弹性变形的影响,将预加荷载卸至零,一段时间后再进行正式加载。各观测截面的静载试验按照计算的轮位逐级进行,每个工况分为 3～6级,每级1～2辆车,每级荷载就位5 min以上且结构稳定后进行各项观测,观测桥梁结构在每一级荷载作用下的应变、挠度及裂缝情况。满载后一次性卸载,桥面空载5 min以上且结构稳定后进行残余观测和调零,再继续下一工况。

2.2 静载试验结果及分析

1)应变观测结果。

由于篇幅所限,现以工况1为例,在最大试验荷载作用下各控制截面应变观测结果列于表1中。应变符号受拉为“+”,受压为“-”,表中应变单位为με。

2)挠度观测结果。

以工况5为例在最大试验荷载作用下各控制截面挠度观测结果列于表2中。挠度符号向下为“+”,向上为“-”。

挠度观测结果可见,工况1试验荷载K1截面挠度校验系数平均值为0.58。工况3试验荷载K3截面挠度校验系数平均值为0.55,K4截面挠度校验系数平均值为0.56。工况4试验荷载K3截面挠度校验系数平均值为0.50,K4截面挠度校验系数平均值为0.64。工况5试验荷载K5截面挠度校验系数平均值为0.57。

3)裂缝检测结果。

试验过程中,各试验控制截面未观察到肉眼可见新增裂缝,箱梁顶板纵向裂缝在试验前后未见长度和宽度发生变化。

4)静载试验的结果评定。

静载试验的试验荷载效率范围为0.86～0.97,符合标准中对荷载试验规定的要求。桥梁在试验荷载作用下,各测试截面实测应变平均值均小于对应理论值,应变校验系数范围为0.41～0.75,除个别测点外,测点残余应变均不大于20%;各测试截面实测挠度值均小于其对应理论值,挠度校验系数范围为0.45～0.61,测点残余挠度均小于20%。满足标准要求。试验过程中,各试验控制截面未观察到新增裂缝,箱梁顶板既有纵向裂缝在试验前后未见长度和宽度发生变化。

静载试验表明该桥受检桥跨结构变形规律和应变状态正常,结构强度、刚度满足设计荷载标准要求。

2.3 动载试验

动载试验主要通过脉动、行车和制动试验测定桥梁整体结构在动力荷载作用下的受迫振动特性和结构的自振特性,以评价桥梁的动力性能。

通过脉动试验,测试在环境激励下桥梁的微小振动响应,分析桥梁的自振特性,即自振频率及阻尼。通过行车试验,测试桥面上载重汽车以要求的速度匀速跑车桥梁的受迫振动,及制动试验,即采用载重汽车在跨中、墩顶位置40 km/h速度紧急制动,测试桥梁的受迫振动响应,观测桥梁的动应变、振幅,得出桥梁的实际冲击系数、激振频率和最不利车速等。试验资料进行整理时应消除系统误差,舍弃因过失误差产生的可疑数据,对时域波形应先预检,去掉奇异项、修正零线飘移、趋势项等误差,以确保数据分析的准确性和真实性。

结构自振频率,主要根据脉动试验测记的测点随机振动响应信号分析而得,也可根据桥梁制动试验测记的测点余振响应信号分析而得,还可根据行车试验测记的测点动挠度或动应变余振曲线分析而得。采用在结构混凝土表面粘贴长标距混凝土应变片及补偿片,以动态电阻应变仪、数据记录仪、信号分析仪观测混凝土表面动应变,得出冲击系数。采用拾振器、数据记录仪、信号分析仪进行振幅观测。

1)试验荷载与工况。

根据动载试验的目的及现场具体情况,采用大地脉动激振方法进行动力特性测试,采用1辆载重汽车分别以5 km/h、10 km/h、15 km/h、20 km/h、30 km/h、40 km/h时速沿路中线匀速通过桥梁。制动工况采用1辆载重汽车以40 km/h行驶至中跨跨中突然制动。

2)试验截面位置与测点布置。

根据该桥的结构特点,选取中跨进行动力响应及动力特性试验,试验截面为中跨跨中截面、L/4截面及墩顶负弯矩截面共3个观测截面,所有动应变测点位置与测点编号与静载试验时相同,动应变采用自补偿,动力特性采用拾震器观测。

2.4 动载试验结果

1)脉动试验。

自振频率和振型是综合分析和评价桥梁结构刚度的重要指标。自振频率采用脉动法进行测试。该桥理论计算模态见图1,实测自功率谱见图2,模态参数见表3、表4。

2)行车试验。

试验截面动力响应测试结果见表5,表6及图3。表中应变符号受拉为“+”,受压为“-”。

注:表中应变符号受接为“+”,受压为“-”。

注:1、2—中跨跨中截面顶、底板应变,3、4—中跨L/4截面顶、底板应变,5、6—墩顶截面应变顶、底板应变

2.5 动荷载试验结果分析与评价

1)动力特性。

实测竖向基频为1.445 Hz,大于理论值1.058 Hz,阻尼比3.151%,横向基频为0.439 Hz,大于理论值0.322 Hz,阻尼比3.426%,动力特性正常。

2)动应变。

该桥在试验载重汽车以不同时速通过全桥时,实测中跨跨中截面拉应变值在(2～4)με,压应变值在(-4～-6)με;实测L/4跨截面拉应变值在(1～5)με,压应变值在(-2～-4)με;实测墩顶截面拉应变值在(3～5)με,压应变值在(-3～-6)με。各截面动力响应、动应变值正常。

3)冲击系数。

跑车时,该桥中跨跨中截面冲击系数平均值在0.005～0.044;L/4截面冲击系数平均值在0.001～0.026;墩顶截面冲击系数平均值在0.006～0.039。实测冲击系数满足标准要求。

动荷载试验结果表明,实测该桥竖向基频为1.445 Hz,大于理论值1.058 Hz,阻尼比3.151%。实测横向基频为0.439 Hz,大于理论值0.322 Hz,阻尼比3.426%。动力特性正常。

在试验载重汽车以不同时速通过全桥时,实测中跨跨中截面拉应变值在(2～4)με,压应变值在(-4～-6)με。L/4跨截面拉应变值在(1～5)με,压应变值在(-2～-4)με。墩顶截面拉应变值在(3～5)με,压应变值在(-3～-6)με。各截面动力响应、动应变值正常。

跑车时,跨中截面冲击系数平均值在0.005～0.044;L/4截面冲击系数平均值在0.001～0.026;墩顶截面冲击系数平均值在0.006～0.039。实测冲击系数满足标准要求。

3 荷载试验检测结论

由静荷载试验结果,测试数据稳定,且均在理论值以内,可知桥梁在使用荷载作用下的受力状态、工作性能和使用性能均能满足设计要求,由动荷载试验可知桥梁结构的动力特性和动力响应均能满足设计要求。根据静、动载试验结果掌握的该结构的实际受力状况和工作性能,现状态下该桥满足设计荷载使用要求。

结论:本文以某大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁的荷载试验检测技术为例,论述了此类大跨径预应力混凝土桥梁荷载试验检测技术的内容,检测技术,数据论证处理,并结合工程实例阐述,对目前大量的大跨径预应力混凝土同类桥梁的荷载试验检测、评定具有重要的借鉴和参考意思。

参考文献

[1]JTG H11-2004公路桥涵养护规范[S].北京:交通部,2004.

[2]JTGT J21-2011公路桥梁承载能力检测评定规程[S].北京:交通部,2011.

[3]石永燕,王云莉.桥梁静荷载试验的安全加载算法[J].公路交通科技,2005(S1):51-53.

[4]王柏生.结构损伤检测与识别技术[M].杭州:浙江大学出版社,2000:112-113.

[5]周仙通,倪一清.用神经网络和优化方法进行结构参数识别[J].计算力学学报,2001(2):26-30.

[6]徐祖年,王柏生.基于振动测试的大跨桥梁损伤检测[J].合肥工业大学学报,2001(5):946-948.

[7]黄躲兵,彭龙涛.混凝土抗压弹性模量测定方法探究[J].四川建材,2008(1):2-4

预应力混凝土连续刚构 篇8

孔跨布置: (120+3×175+96) m;设计荷载:公路—Ⅰ级;设计洪水频率:1/300;桥面净宽:2×净—11 m;地震动峰值加速度系数:0.05g;地震基本烈度:6度;安全等级:一级;环境类别:Ⅱ类。

2桥梁总体设计

2.1 箱梁构造

主梁采用C60混凝土。箱梁顶宽12.0 m, 底宽7.0 m, 悬臂长2.5 m。合龙段处箱梁中心高度为4.5 m, 顶、底板厚均为0.3 m, 腹板厚0.5 m;0号块中心高度为11.0 m, 顶板厚0.4 m, 底板厚1.5 m, 腹板厚0.8 m。箱梁高度变化方程为:${\rm H}=4.5+6.5\left(\frac{x}{81.5}\right){}^{1.8}$;底板厚度变化方程为:$t=0.3+0.8\left(\frac{x}{81.5}\right){}^{1.8}$, 其中, x为计算截面至悬臂端距离。箱梁断面见图1。

2.2 预应力体系的选择及钢束布置

单箱单室箱形连续刚构按三向预应力进行设计。纵向预应力材料采用符合GB/T 5224-2003的高强低松弛预应力钢绞线, 其公称直径为15.2 mm, 面积为139 mm2, fpk=1 860 MPa。横向预应力钢束采用BM13-3扁锚体系, 钢绞线公称直径为12.9 mm, 面积为85.4 mm2。横向预应力钢束间距0.50 m, 全桥共设置了3ϕs12.9横向预应力钢束2 962束。采用一端单根张拉方式, 预应力锚具张拉端与锚固端交错布置。竖向预应力钢筋采用符合GB/T 20065-2006预应力混凝土用螺纹钢筋的PSB785级精轧高强螺纹粗钢筋, 直径32 mm。纵向、横向预应力钢束管道采用塑料波纹管, 竖向预应力钢束管道采用铁皮波纹管。

2.3 桥梁下部构造

本桥桥墩采用变截面空心墩, 其中1号墩采用等截面空心墩, 顺桥向宽8 m, 横桥向宽7 m。4号墩从墩底以上40 m范围内采用变截面实心墩, 其余部分采用等截面空心墩, 顺桥向宽8 m, 横桥向宽7 m, 横顺桥向壁厚均采用80 cm。2号, 3号墩从墩底以上75 m范围内采用变截面空心墩, 其余部分采用等截面空心墩, 顺桥向宽8 m, 横桥向宽7 m, 横顺桥向壁厚均采用80 cm。桥墩基础均采用灌注嵌岩桩。桥台采用组合式桥台, 钻孔灌注桩基础。桥墩采用C40混凝土, 承台采用C30混凝土, 桩基采用C25混凝土。

3结构分析

采用MIDAS Civil软件与《桥梁博士》软件分别建立全桥计算模型。全桥共计梁单元387个, 如图2所示。

3.1 基本参数

1) 永久作用。

钢材重力密度:78 kN/m3;混凝土重力密度:26 kN/m3;沥青混凝土重力密度:24 kN/m3;基础相对变位:桥台按1 cm考虑, 桥墩按2 cm考虑;混凝土的收缩及徐变作用、预应力:按JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范规定计算。孔道摩阻系数μ取0.25, 管道偏差系数K取0.001 5。一端锚具变形钢束回缩值6 mm, 钢束松弛系数0.3。

2) 可变作用。

汽车荷载:公路—Ⅰ级, 单幅桥按三车道计算, 车道折减系数0.78;汽车荷载制动力及冲击力:按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范规定计算;风荷载:按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范规定计算, 其中桥梁所在地区的基本设计风速V10 取28.2 m/s;温度作用:整体均匀升温22 ℃, 整体均匀降温30 ℃。结构高度范围内温度梯度按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范第4.3.10第3条规定计算。

3.2 MIDAS Civil软件计算结果

1) 正常使用阶段正截面抗裂。混凝土箱梁在短期最不利组合下考虑抗裂预应力折减后上下缘应力图如图3, 图4所示, 计算表明, 除1号～4号墩墩顶出现部分拉应力外, 其余均未出现拉应力, 当考虑支座处削峰作用后, 该处抗裂验算也能满足。2) 正常使用阶段斜截面抗裂验算。计算表明, 主梁最大主拉应力1.19 MPa>0.4ftk=1.14 MPa, 但当考虑竖向预应力作用后, 斜截面抗裂也能满足要求。3) 正常使用阶段截面压应力验算。计算表明, 主梁最大压应力18.3 MPa<0.5fck=19.25 MPa, 弹性阶段主梁正应力满足规范要求。4) 承载能力极限状态抗弯能力验算。分析承载能力极限状态结构弯矩包络图与抗弯能力包络图表明, 结构承载能力极限状态抗弯能力满足要求。5) 承载能力极限状态抗剪能力验算。分析承载能力极限状态结构剪力包络图与抗剪能力包络图表明, 箱梁截面抗剪承载能力满足要求。6) 活载静挠度。活载作用下的静挠度为4.3 cm, 长期荷载增长系数1.425, 因此, 1.425×0.043/175=1/2 855, 满足规范要求。

3.3 两种软件计算结果对比

MIDAS Civil各项应力指标计算如表1所示。

《桥梁博士》各项应力指标计算如表2所示。

从以上所列数据对比可以看出, 两种软件结果相差不大, 说明对主梁的受力分析是合理的。

4结语

此类桥梁跨中下挠和斜截面裂缝等问题成为控制设计的关键因素。基于目前的设计理念可以通过加大配置顶板束、腹板束, 以有效控制施工阶段恒载作用下挠度, 从而控制成桥后跨中挠度。另外目前关于混凝土的收缩、徐变的计算存在不足, 有待进一步完善。从长远来看, 要转变设计理念, 用恒载零弯矩理论配束, 使自重弯矩和预应力弯矩的差值尽量减小, 降低混凝土长期收缩徐变的影响。

摘要：介绍了某高速公路预应力混凝土连续刚构桥的总体设计, 并对主梁受力进行了有限元分析, 采用两种软件分别建立全桥计算模型进行计算, 结果相差不大, 表明主梁受力分析是合理的。

关键词：大跨连续刚构,设计,主梁受力分析

参考文献

[1]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].

[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

预应力混凝土连续刚构 篇9

关键词：连续刚构,试验,分析

1 桥梁概况

福建高速公路某特大桥全长965.4 m, 上部结构采用32跨30 m预应力混凝土T梁准连续刚构, 八跨一联, 共四联;下部构造采用柱式墩, 重力式桥台。设计荷载:汽超-20, 挂-120。

预应力混凝土T梁准连续刚构采用先架设简支T梁, 再把相邻跨T梁梁端与墩顶现浇固结, 形成连续刚构型式;近年来, 这种结构型式由于其施工简单方便和桥面行车平顺等优点, 在高速公路建设中得到广泛的应用, 但对这种结构的实际使用效果和承载力状况进行科学试验验证的例子为数不多。因此, 为了大桥整体结构的承载能力和使用条件, 对该桥进行静力荷载和动力脉动试验。

2 试验目的、内容和主要依据

2.1 试验目的

评定桥跨结构的受力状况是否满足设计要求。

2.2 试验主要内容

1) 静力荷载试验:测定右幅第四联桥跨结构在试验荷载作用下控制断面的应变、挠度和裂缝变化情况, 对受力状况作出评估。

2) 动力荷载试验:测定右幅第四联桥跨结构的自振基频。

2.3 试验主要依据

本次试验依据JTG/TJ21-2011《公路桥梁承载能力检测评定规程》的有关方法、规定、指标, 以及大桥设计和技术文件进行。

3 静力荷载试验

3.1 理论计算

根据设计图纸应用公路桥梁结构分析GQJS计算软件进行建模计算, 按照设计标准汽超-20级, 挂-120活载产生的该试验项目的最不利效应值S, 按式 (1) 所确定的公式等效换算, 确定试验荷载、加载车辆和轮位。

式中Sstate—实际车辆加载等效荷载效应值;

s—设计荷载效应值;

1+μ—冲击系数。

等效荷载效应值Sstate为车辆实际加载位置和轴重在模型上得到的效应值。

3.2 测试内容

根据该桥桥梁结构的受力特点和梁体施工状况, 确定测试对象和测试项目为 (1) T-32桥跨跨中截面梁体应变和挠度值; (2) T-32桥跨31#墩顶截面梁体应变值。

应变测试通过在T-32桥跨跨中和墩顶截面梁体混凝土表面粘贴智能应变传感器, 采用美国BDI桥梁结构测试系统进行连续应变量测, 监测车辆加载过程中梁体应变的连续变化情况;挠度测试通过在跨中截面梁底固定系有重物的铅丝, 下端吊水平尺, 采用自动安平水准仪观测。应变测点和挠度测点布置见图1。

3.3 加载车辆和加载工况

本次试验现场采用4辆解放牌三轴载重汽车 (前轴与中轴间的轴距3.2 m, 双后轴距1.3 m, 单车总重约34 k N) 进行加载试验。加载车辆轴重见表1。

k N

工况1:T32-8梁跨中截面正弯矩和挠度加载, 以及墩顶截面负弯矩加载。

工况2:T32-9梁跨中截面正弯矩和挠度加载, 以及墩顶截面负弯矩加载。

工况3:T32-6梁跨中截面正弯矩和挠度加载, 以及墩顶截面负弯矩加载。

工况4:T32-8梁墩顶截面负弯矩加载。

工况5:T32-9梁墩顶截面负弯矩加载。

各加载工况及其相应的加载位置如图2~3所示。

3.4 静力试验结果与分析

1) 静力试验荷载效率。根据公式 (1) 等效换算结果, 本次荷载试验各个工况的静力试验荷载效率值η为0.96~1.04, 满足JTG/T J21-2011《公路桥梁承载能力检测评定规程》基本荷载试验规定。

2) 应变测试结果与分析。T-32桥跨跨中和31#墩顶截面梁底应变实测值与理论计算值比较, 见表2~3。由表2~3可知, 试验荷载作用下, T-32桥跨跨中和31#墩顶截面应变校验系数为 (0.60~0.75) 。

注:应变单位为με。

注:应变单位为με。

3) 挠度测试结果与分析。T-32桥跨跨中截面横向分布系数实测值与理论计算值比较见表4。从表4可知, 试验荷载作用下, 桥跨结构跨中截面横桥向表现出较好的对称性, 横向分布系数实测值和理论计算值较为接近。

T-32桥跨跨中截面挠度实测值与理论计算值比较见表5。由表5可知, 跨中截面挠度校验系数为 (0.71~0.85) 。

注:挠度单位为mm。

4 动力脉动试验

4.1 试验方法和内容

采用脉动法测定自振频率, 即在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下, 采用环境随机振动法测定桥跨结构由于桥址处风荷载、地脉动等随机荷载激振而引起的桥梁结构微幅振动响应, 以分析桥跨结构的自振特性。

采用INV智能信号自动采集处理分析系统测试右幅第四联桥梁主体结构自振基频。

4.2 测点布置

在右幅第四联T30~T32跨桥面的L/4、L/2、L3/4和墩顶处布置垂直方向脉动测点传感器。

4.3 试验结果与分析

采用脉动法测定自振频率, 并对典型测点的结构脉动响应信号进行FFT分析, 得出各控制断面测点频谱图见图4。右幅第四联桥跨竖向一阶自振频率为5.33 Hz。

5 结语

1) 试验荷载作用下, 实测右幅第四联桥跨结构跨中正弯矩截面和墩顶负弯矩截面应变校验系数为0.60~0.75;挠度校验系数为0.71~0.85, 应变和挠度实测值均小于理论计算值, 说明桥跨结构整体受力正常。

2) 实测右幅第四联桥跨结构一阶竖向自振频率5.33Hz, 与同类桥梁相比在常值范围。

3) 静力和动力荷载试验结果表明, 右幅第四联桥跨结构承载能力满足设计汽超-20级、挂-120行车荷载正常使用要求。

综上所述, 该桥梁尚能满足汽超-20级、挂-120的设计荷载等级要求。为保证行车安全和桥梁结构的耐久性, 建议今后的营运中要注意加强对桥跨结构各受力控制截面等重要部件的检查与观测, 建立永久性控制检测点, 定期观测桥面挠度和自振基频, 严禁超限、超载车辆通行。

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参考文献

[1]JTG/TJ21-2011公路桥梁承载能力检测评定规程[S].

[2]JTGF80/1-2004公路工程质量检验评定标准[S].

[3]JTGH11-2004公路桥涵养护规范[S].

[4]杨文渊.桥梁维修与加固[M].北京:人民交通出版社, 2008.

[5]范立础.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社, 2004.

[6]大跨径混凝土桥梁的试验方法[M].北京:交通部公路科学研究所, 1982.

浅谈预应力混凝土连续梁桥的设计 篇10

【关键词】预应力 混凝土 连续梁桥 设计

引 言

连续梁桥是工程上广泛使用的一种桥型。它不但具有可靠的强度、刚度及抗裂性，而且具有行车平稳舒适、养护工作量小、设计及施工经验成熟的特点，与其它桥型相比具有很强的经济性，常成为最佳桥型方案。通过多年参与、负责的预应力混凝土连续梁（连续刚构）桥的设计工作，对这种桥型有了较深刻地体会及认识，现将设计中应注意的问题，谈一些观点。

1 预应力混凝土连续梁桥主要问题

在预应力混凝土连续梁桥，特别是大跨径连续梁桥的施工或使用过程中，部分桥梁有时会出现这样或那样的问题，其主要问题是箱梁混凝土出现了不同性质的裂缝。

根据作者所知，在已建成的连续桥梁中，某些桥梁上部结构曾出现了部分裂缝，主要有箱梁顶板和底板的纵向裂缝；箱梁腹板的斜向裂缝。特别是靠近边路现浇箱梁端部范围的两侧腹板，出现近45o的斜向裂缝。现举例如下：

（1）某公路大桥为三跨预应力连续梁结构。在中跨跨中近60 m范围内，箱梁底板下缘合龙段上缘出现纵向裂缝，最多的一个截面有10多条，连续贯通，裂缝宽度0.1～0.4 mm。在两只中墩左右的1号节段底板，各有1条长2 m对称的纵向裂缝，裂缝宽度0.2～0.3mm。在边跨近桥台的4 5个箱梁节段底板。出现不连续、较短的纵向裂缝，裂缝宽度0.1～0.2mm。

（2）某公路大桥为连续刚构一连续梁桥结构。该桥在每孔1/4梁跨处的上、下游箱梁内侧腹板处，发现与顶板呈250～450的斜向裂缝，成桥早年后共发现百余条裂缝，最长约4 m，最大裂缝宽度达1.8 mm。从以上预应力混凝土桥梁的裂缝来看，其性质大部为受力裂缝。且宽度较大。为保证这些桥梁的安全性和正常使用；以及结构的耐久性，有关方面曾对裂缝的成因作过一些分析。我们也可从中吸取教训，以提高对这类问题的认识和重视，为今后从事预应力混凝土桥梁的设计、施工、管理和监理工作采取相应的对策。

对于跨径20～50 m的连续梁，一般作成等截面形式，梁高一般为跨径的1/15～1/30，这种桥型常采用满堂支架、移动模架逐孔施工和顶推施工的方法，对于较大跨径的多孔连续梁，常作成变截面的形式，其支点梁高为最大跨径的1/15～1/20，跨中梁高为最大跨径的1/30～1/50，这种桥型通常采用悬臂法进行施工，其边跨跨径一般为中跨跨径的0.65～0.7倍，宜0.55～0.6倍。

在连续梁桥细部尺寸拟定时，应作一定的计算及分析，对箱梁各部分尺寸进行详细优化。在主、边跨不变的情况下，结合所采用的施工方法，考虑不同梁高、不同箱梁顶底板、腹板厚度；对于连续刚构桥还须根据地质资料对桩基础进行等效模拟，考虑不同的双壁墩间距、不同的截面（空心薄壁型、实心哑铃型）类型，进行多种组合的分析计算.经过反复多次的调整与综合考虑，最后确定较为理想的主、边跨梁高与结构细部尺寸。接着应对结构施工阶段的梁段划分、施工可靠度进行了深人的分析验算，梁段划分时尽量使所划分的梁段数量较少、相邻两梁段重量相差较小，以方便施工。缩短施工周期。在施工阶段可靠度验算中应考虑施工过程中在最大悬臂阶段可能出现的最不利的施工荷载、结构自重的不均匀性以及风力对结构的影响等。运营阶段则考虑恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、基础沉陷、温度变化、风力及地震力对主桥结构上下部的影响，进行多种组合分析计算，以保证结构受力合理、施工简便安全。

2 、 预应力混凝士连续梁桥设计对策

预应力混凝士连续梁桥的裂缝问题涉及到设计、施工、监理等各方面。本文仅从设计方面进行探讨。

2.1 桥梁跨径布置和箱梁截面尺寸拟定

（1）桥梁跨径布置：预应力混凝土连续梁桥的边跨与主跨比选用是否恰当直接影响到结构受力的合理性。若边跨太大，则边跨支架现浇梁段长度偏长，施工时要防止支架不均匀沉降。边路一长其整体刚度偏小，在恒载与活载作用下，现浇段会出现较大的主拉应力，容易发生混凝土开裂；当在边跨加载时对中跨箱梁的受力不利。若边跨与中跨之比过小，则边跨支点可能会出现负反力，使得边墩与边跨受力不合理。（2）箱梁断面尺寸拟定：自大吨位锚具、1860MPa钢绞线和高强度混凝土在大跨径预应力混凝土桥梁中采用以来，箱梁的自重大大减轻，使得上部结构有条件向轻型化方向发展。

2.2 纵向预应力布束方案与预应力储备

（1）纵向预应力布束方案：在实际工程中出现剪切裂缝的预应力混凝土箱梁桥中，发现这样一个共同点，就是在纵向预应力钢柬布置时往往偏重施工方便的要求，而忽视了对腹板下弯束和边跨现浇箱梁端部一定范围内腹板弯起束的有效利用问题。由于采用了在箱梁顶板和底板布置直線束，仅靠设置竖向预应力钢筋来克服结构剪应力的布束方案，这必须建立在充分保证竖向预应力能够达到设计要求的前提下。实际上箱梁腹板由竖向预应力钢筋长度一般较短，钢筋的张拉伸长量较小，施工时若发生少量的压缩变形，将会产生较大的预应力损失；加上锚固系统和施工操作上的问题，一般很难保证设计所要求的预应力度。工程实践证明：在采用直线束布置方案的同时，有必要在靠近箱梁支点附近的节段内，在腹板内布置部分下弯束，但吨位不宜太大。由于这类预应力钢束通过腹板，使得预压应力容易均匀分布到全断面上，是克服剪应力最有效的合理的布束形式，并可达到免费提供预剪力的效果。设计工程师可以通过合理布置纵向预应力钢束，来改善箱梁版权的受力状态；同时建议在边跨箱梁端部将腹板的箍筋适当加密，直径适当放大一些，这些措施对克服腹板的斜向裂缝是十分有效的。

（2）预应力储备：由于理论计算模式和计算结果往往与工程实际情况存在差异，加上一些在设计时难以计入的因素，因此在设计过程中，有必要考虑结构各个截面的应力要有一定的安全储备，即对使用荷载作用下截面的正应力和混凝土主拉应力，提供一定的应力储备，以便在设计上带来可靠保证。

2.3 预应力混凝土连续梁桥的设计要重视温度应力

计算表明桥面局部升温或降温将会在结构中引起较大的内力变化，虽然这部分内力不是永久的，但却是不可避免的。若考虑不当，温度应力会造成支点附近和跨中断面的裂缝。即使这些细微裂缝不至于影响结构的正常使用，但设计时必须给予重视。除了对这些截面进行必要的应力验算满足规范要求外，有必要采取一些构造措施，如在验算截面附近布置一定数量的非预应力钢筋，使得温度应力分布均匀，控制温度裂缝的产生或发展。另外还得考虑在支点和梁端处的硬板和底板内布置足够的纵向钢筋和箍筋，因为对于箱梁横截面，腹板和底板在温度作用下混凝土容易开裂。

3 结 语

预应力连续梁桥的设计是一项复杂而细致的工作.若要成功地设计好一座桥梁必须从桥跨布设.尺寸拟定、钢束布置以及施工方法等方面综合考虑；同时应在众多的数据中选择正确的设计参数：并充分考虑环境（包括温度、徐变和收缩）对结构的影响。

参考文献

[1]王文涛.刚构连续组合梁桥.北京：人民交通出版社.2006.2

[2]李坚.上海预应力混凝土连续梁桥的发展.同济大学出版社，2005.1

预应力混凝土连续刚构 篇11

昌湾大桥的挂篮施工是本工程的重点。该桥处于峡谷地貌, 为基本对称的“V”型峡谷, 地形陡峭, 桥面到河床高差约80m, 墩身高40m, 采用挂篮悬臂施工。施工日期为五个月, 2月初~6月底。

昌湾大桥主梁为跨径33.5+63+33.5的预应力连续刚构桥, 梁全长139m, 横截面设计为单箱单室, 上缘宽度为6.5m, 下缘宽度为4.5m, 顶板厚度为0.22m, 底板厚度为25~50cm, 腹板厚度为30~50cm, 中间支点梁高3.854m, 跨中及边支点梁高1.8m。箱梁在底板、腹板及顶板配置纵向预应力束。预应力钢束为1×7-15.20-1860-GB/T5224-2003低松弛钢绞线。

2 主桥0号、1号块的施工

主桥0号块高3.854m, 长4m, 1号块为变截面, 端头梁高3.544m。采用满堂支架搭设, 由于承台处于悬崖上, 在承台上预埋工字钢, 扩大架子搭设范围。由于0号块钢筋密集, 预埋孔道多, 倒角多, 混凝土浇注以前, 确保底板混凝土无木杂、烟头等杂质。混凝土振捣时, 避免碰撞预应力管道和预埋件, 倒角加强振捣, 确保混凝土密实。

3 挂篮悬臂施工

0号、1号块施工完成进入挂篮施工阶段, 本桥共4个挂篮。

3.1 挂篮结构及安装

挂篮的整体结构上分为主桁、内侧滑梁、外侧滑梁、前上横梁、前下横梁、后下横梁、纵梁及后锚分配梁。主桁由四组格构式构件拼装成的三角形, 每组有2块槽钢组成, 在上部采用横向联系来提高其抗风的稳定性及整体刚度。前横梁采用Φ32精扎螺纹钢筋联接前下横梁、内侧横梁和外侧横梁, 另一端用精扎螺纹钢筋吊在已浇混凝土的端头。后吊架采用精扎螺纹钢筋联接后下横梁。后扣板扣在滑槽的边缘上, 防止移动中倾覆, 挂篮就位, 把后锚分配梁安装上, 拧紧螺帽。

安装顺序: (1) 将行走轨道安装到预埋φ25精扎螺纹钢筋上, 调整高差, 水平位置, 拧紧螺帽; (2) 在行走轨道上焊一个吊挂结构, 用手拉葫芦分别将后下横梁和前下横梁吊放满堂支架上; (3) 将主桁在0号块上拼装完成, 在移动到1号块过程中, 分别将前后下横梁吊在前上横梁和后吊架上; (4) 安装纵梁, 底模; (5) 安装内外滑梁, 内外模板; (6) 穿好底模后吊, 调整好中线, 标高 (包含挂篮的预抬量) 。

在挂篮下四周外侧焊接走道, 用木板满铺, 用抓丁连接起, 防止滑动, 在走道上不留空, 保证安全, 方便施工人员施工。

挂篮移动顺序: (1) 待混凝土强度达到85%以上后, 就可以穿束、张拉和压浆; (2) 铺设好下一节段的走行轨道, 利用水准仪调平; (3) 安装好内外滑梁的滑动吊挂器, 后下横梁与移动吊挂器连接牢固; (4) 拆除内外滑梁固定吊挂、底板和翼缘板上后下横梁吊挂、后锚分配梁上的精扎螺纹筋、内侧模板, 降低前横梁上的各个吊点, 既有混凝土端的外侧模板和内顶模板; (5) 用千斤顶顶起主桁下弦前端, 用手拉葫芦拖移主桁到下一节段, 移动时注意两边速度一致; (6) 把后锚分配梁安装上, 拧紧螺帽; (7) 调整底模中线, 标高, 将各个后吊点上紧; (8) 将内外滑梁的滑动吊挂移动到下一节段的预留孔位置套上螺帽; (9) 待底板和腹板钢筋绑扎完毕, 将内侧模板按照设计图纸的腹板高度和锯齿块切割, 然后用葫芦拖动安装就位; (10) 绑扎顶板钢筋, 预埋各个吊挂的预埋孔道, 检查各个吊点是否牢固连接, 浇筑混凝土, 进入下一循环。

3.2 挂篮施工技术要求

(1) 两边三角挂篮的走行轨道必须通过水准仪调整水平; (2) 挂篮就位以后, 必须调整好各个吊点的精扎螺纹钢筋受力均匀; (3) 预埋孔严格按照图纸埋设, 保证预埋孔的垂直度; (4) 浇注混凝土之前, 确保预埋孔位置正确, 检查后锚及各个吊挂是否牢固受力, 确保挂篮安全施工; (5) 浇注混凝土时, 应保证两边桁架受力均匀, 不产生较大偏载。

3.3 2#~8#块悬臂浇筑

施工顺序:挂篮就位--调整标高、中线--外侧模就位, 固定--绑扎底板, 腹板钢筋, 定位底板腹板波纹管及底板预埋孔--内模就位--绑扎顶板钢筋, 定位顶板波纹管, 顶板预埋孔及挂篮轨道预埋件--关端头模, 浇筑混凝土--养护混凝土, 待达到强度, 穿束、张拉、压浆及封锚--移动挂篮进入下一循环。

严格控制桥梁中线和标高, 每节段中轴线误差不大于0.5cm, 标高误差不大于1cm。

3.4 挂篮底模标高预抬量控制

为了使得浇注后成型的各个梁块能够符合设计要求, 施工之前, 需要在设计成型梁顶标高上加上全桥的预拱度和施工中挂篮的弹性形变。

成桥的预拱度包括恒载、预应力、混凝土收缩徐变引起的挠度值之和。通过设计提供的箱梁节点设计预拱度参数表得到。

挂篮的弹性形变包括挂篮的主桁变形, 前横梁上的精扎螺纹筋变形和后锚分配梁的精扎螺纹筋变形。通过计算变形和实侧变形见表1和表2。

4 预应力施工

波纹管是确定梁体预应力方向的孔道, 孔道的偏移和弯曲都会使预应力损失增大。因此要求波纹管定位准确, 接头平顺严密, 主要采取以下措施: (1) 波纹管用钢筋架定位, 与梁体钢筋焊接牢固; (2) 波纹管连接处采用大一号的波纹管连接, 搭接长度为30cm, 两端封闭严密, 用胶布包裹, 防止漏浆和脱节; (3) 用输送泵输送混凝土浇筑时, 避免直接对着波纹管倾注; (4) 混凝土振捣时, 避免直接振捣到波纹管, 防止波纹管错位。

钢绞线下料在钢绞线进场查看每卷的长度, 计算每卷下料的长度, 准确配料, 合理利用。钢绞线下料应用钢管捆紧, 再剪开钢板, 从中间抽出, 防止钢绞线弹出伤人。钢绞线切断应采用切断机或砂轮锯, 不得采用电弧切断。

张拉设备采用YDC型千斤顶, YBZ2X2-50A电动油泵, 预应力筋采用Φ15.2钢绞线, OVM15锚固系列。

当混凝土强度达到85%, 按照腹板、顶板、底板的顺序进行张拉。张拉要点:两端同时张拉, 预应力张拉采用双控, 以张拉应力为主, 伸长量为辅, 确保张拉应力符合设计要求;经常检查锚具、油泵、钢绞线, 防止断丝、滑丝、漏油。

顶板、腹板预应力束:0→初始张拉应力 (设计张拉力的10%) →持荷2min→锚固。

底板预应力束:0→初始张拉应力 (设计张拉力的10%) →持荷2min→锚固。

其中σk=0.75×1860=1395MPa

压浆采用的纯水泥浆与梁体同标号, 压浆要一次连续进行, 纯水泥浆保持在0.6MPa压力, 稳压不少于2min, 保证水泥浆的密实。当白天气温高于35℃时, 压浆应在夜间进行, 应在移动挂篮之前完成。

5 箱梁混凝土施工

挂篮悬臂浇筑梁体混凝土, 两端浇筑混凝土同步进行, 混凝土采用输送泵运输, 通过悬索桥沿墩身的管道上到桥面。浇筑混凝土前先打通清水, 再打砂浆润滑管道, 不允许砂浆打入箱梁。为防止堵管, 应每隔一段时间测混凝土的坍落度, 保证混凝土的坍落度在180mm。混凝土浇筑方式采用一次完成浇筑, 浇筑顺序由下而上, 先底板, 后腹板, 最后顶板。混凝土施工中加强锚固区振捣, 振捣采用插入式振捣器, 当振捣时无明显沉落, 不再有大量气泡为适宜。

混凝土初凝以后, 应立即开始养护, 洒水养护时间一般为7d。养护用水和拌合用水相同。

6 边跨和中跨合拢施工

施工各个节块时, 一定要严格控制, 分析调整, 合拢时各个合拢段两端相对标高不大于3cm, 轴向中线偏差不大于3cm。

中跨的施工利用两端挂篮的前下横梁, 适当降低挂篮前下横梁, 在前下横梁上铺设工字钢, 在工字钢横铺木梁, 木梁上满铺小钢模, 构成跨中的底模系统, 调整底模标高。浇筑混凝土之前采用与梁体同重的水箱预压, 随着混凝土的浇筑, 不断用泵出水, 控制压重不变。浇筑混凝土选择一天中温度最低, 温度变化较小时, 应在气温上升之前浇筑完毕。

本桥边跨合拢采用满堂支架浇注施工。在搭设支架之前, 首先处理地基, 防止塌陷, 待支架搭设完毕, 用与梁体同重的沙袋预压, 消除非弹性形变, 安装支座, 绑扎钢筋, 浇注混凝土, 养护, 待强度达到85%以上时, 穿底板和顶板的钢绞线, 张拉, 压浆, 封锚。

7 安全要求

由于悬臂挂篮施工是高空作业, 故安全施工是本工程的重要内容, 要对施工人员加强安全生产教育, 增强安全生产意识, 杜绝事故发生。

参考文献

[1]JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范.人民交通出版社.

[2]预应力工程便携手册.机械工业出版社.

[3]李廉锟主编.结构力学.高等教育出版社.