预应力混凝土横梁预应力影响范围数值分析

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发布时间：2021-09-04

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预应力混凝±横梁预应力影响范围数值分析
Numerical Analysis of the Influence Scope of the Transverse Prestressing with Prestressed Concrete Box
Girder
李贵峰，罗昊冲 (天津市市政：[程设计研究院，天津300457)
摘要：某城市立交改建需凿除部分箱梁翼缘与新桥结合，由于
横梁配有横向预应力钢柬，在凿除翼缘混凝土前应明确横梁处
预应力作用范围以指导施工安全。文章采用ANSYS有限元程序
建立端、中横梁局部实体模型，确定了横向预应力影响范围及应
力分布规律，并提出建议保留区域，为该类桥梁拓宽改造提供设
计依据
关键词：拓宽改造；横向预应力；影响范围；保留区域
中图分类号：U445．6 文献标识码：B
文章编号：1007—7359(2014)06—0104—02
0 前言
随着城市交通建设的快速发展，部分城市路段交通
量急剧增长，现有通行能力已不能满足交通发展的要求，
尤其是某些城市桥梁由原来的畅通lr程现已成为制约交
通和经济发展的“瓶颈”，为解决这一问题，需要对既有桥
梁进行拓宽改造或择址新建⋯。在对既有桥梁拓宽改造过
程中，可能需凿除部分混凝土以便与新桥可靠连接，而桥
面较宽的箱梁在横梁处配有横向预应力，因此要对横梁
预应力进行合理的计算分析，确定其在纵向的影响范围，
以保证桥梁改造过程的安全和使用阶段不会出现纵向裂
缝，提高桥梁的耐久性。
本文以某城市单喇叭立交改扩建成全互通立交为工
程背景，对某既有桥横梁进行数值分析，确定横梁预应力
纵向影响范围，为拓宽设计提供可以凿除的箱梁翼缘板
混凝土范同，指导施安全可靠。
1 数值模型
本文选取一联4×30m连续梁进行分析，混凝土标号
C50．端横梁及中横梁Hl均采用5 15．24钢绞线，端横梁
H2采用I2F 15．24钢绞线，中横梁H2采用15F 15．24钢
绞线，张拉方式为两端张拉，控制张拉应力为0．7 ，横向
预应力具体布置见图1～图3
收稿日期：2014—11—20
作者简介：李责峰(1986一)，男，黑龙江绥化人，毕业于西南交通
大学，学士；助理工程师，主要从事桥梁设计工作。
图2 端横梁预应力布置立面图
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图3 中横梁预应力布置立面图
图4 端横梁及中横梁模型划分示意图
本文采用ANSYS有限元软件建立端横梁与中横梁局部实体模
型，建模时忽略了纵向预应力及普通钢筋的影响．同时为保证横梁
局部模型的精度，根据圣维南原理f2I，取大于2．5倍梁高长度范围，边
界条件的影响基本可以忽略．．因此本文端横梁模型梁段长度应大
于2m+2．5 X 1．7m=6．25取6．5m；中横梁梁段长度应大于2．5m+2×
2．5 x 1．7rll=[1取12m，考虑拓宽改造时断交施，模型中仅考虑自
重和横向预应力效应。模型见图4。
其中混凝土采用SOlld92单元，预应力采用Link8单元单独建
立，并以有效初应变的形式通过节点耦合施加到横梁。可通过相
关规范或其他专门软件计算，其数值为控制张拉啦力扣除预应力损
失后与钢束弹性模量的比值。
2 计算结果分析
从图5～图6结果云图中可以明显看m，在横向预应力纵向分
布范围内，混凝土受啦力}}1悬臂向中部减小并趋于均匀，同时在
悬臂范围内横向应力明表现l斗f向两侧扩散的趋势，这也反映了横