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预应力混凝土箱梁桥横梁弯束受力机理研究与对策
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  • 资料类型:.PDF
  • 资料等级:
  • 发布时间:2021-09-04
资料介绍

施工现场针对以上可能存在的问题进行一一
排查,排查结果如下。
(1)伸人微型探头进入预应力孔道,发现孔道
内无异物。
(2)对同一批次钢绞线重新送检,钢绞线质量
检验合格。
(3)对现有的千斤顶、油表、油泵重新进行标
定,张拉数据与上次标定基本吻合。
(4)预应力孔道采用塑料波纹管,孔道实际安
装坐标数据与设计数据基本一致。
(5)将人工已穿好的钢绞线一一编号进行梳理
后。未发现钢绞线在孔道内交错打绞,张拉时未形
成麻花状。
(6)对横梁钢束两端同时张拉,张拉参数及工
序均符合设计及施工规范要求。
(7)考虑到混凝土浇筑不密实为个别情况,根
据钢绞线成片断丝的事实,可以排除这种可能性。
排除以上7个因素后,推断钢束中上部钢绞
线挤压下部钢绞线导致各股钢绞线受力不均,从
而拉断的可能性较大。根据材料力学强度理论公
式和数值模拟方法,分析预应力混凝土连续箱梁
桥横梁弯曲钢束受力机理,并找出解决钢束断丝
的方案。
3 横梁弯束受力机理研究
横梁弯曲钢束的下部钢绞线在竖向弯起最高
点附近受到上部钢绞线的竖向挤压力,由横梁钢
束形状可知,在竖向弯起最高点的右侧钢绞线与
混凝土将会与下方混凝土脱空,该截面钢束的挤
压力即为剪力,张拉应力和剪应力的存在,根据材
料力学的第四强度理论(、/ +3 ≤[ ] ),导致
钢绞线拉应力超过许用拉应力l 860 MPa,进而钢
绞线断裂。钢绞线受力情况如图4所示。
图4 钢绞线受力不惹图
上部单根钢绞线的挤压力为:
F张拉=1 395×139× 10-3=193.9 kN
F挤压=F张拉×sin5.7。=193.9×0.099 67= 19.33 kN
考虑到钢绞线共有22股,钢绞线间的挤压力
分配无法准确得到,现假设下方4根钢绞线从左
至右分别承受其上方4根、5根、5根和4根钢绞
线的挤压。
所以最下排中间钢绞线所受总的挤压力为:
F挤压总: F挤压×5=19.33×5=96.65 kN
=1 395 MPa
【0r】=1 860 MPa
剪应力 = =生 =927(MPa)
、/ r=、/r :2 127 MPa>
【 】=1 860 MPa
采用Midas Civil 2012进行数值模拟分析,横
梁钢束采用单梁模型,单梁间用刚性连接。因单梁
模型无法准确考虑预应力损失,所以模型中采用
单端张拉和两端张拉对钢绞线拉应力无影响。模
型中每股钢绞线采用21个梁单元,22股钢绞线则
有461个梁单元,并采用单端张拉代替两端张拉。
由于对称性,为计算方便建模时仅模拟横梁左半
部分的钢绞线受力情况,模型如图5所示。

脚川
图5 横梁左半部分钢绞线受力模型
钢绞线在左端部限制所有的位移和转角,左
侧钢绞线受到混凝土的约束,无法向下移动。因
此,左侧梁单元限制其竖向位移,第二排和第四排
钢绞线均限制左右摆动位移。钢绞线竖向弯起最
高点的右侧处于竖向位移无限制状态,仅在靠近
横梁中部的位置受到混凝土约束,无法向上移动,
因此,同样在右侧端部限制其竖向位移,边界条件
和单元件的连接情况分别如图6和图7所示。
图6 边界条件

图7 刚性连接方式图
在右侧端部给每股钢绞线加上194 kN的张拉
力后,可以计算得出钢绞线拉应力云图。从图8中
可以看到钢绞线拉应力在竖向弯起最高点附近最
大,达到2 284 MPa,这与前面理论计算的拉应力为
2 127 MPa的结果很接近,同时这也印证了钢束下
部钢绞线在竖向弯起最高点附近受到上部钢绞线挤
压作用,导致钢绞线拉应力增大超限的结论成立。

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