大跨径预应力混凝土梁桥纵向预应力筋优化布置研究

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发布时间：2021-09-09

资料介绍

大跨径预应力混凝土梁桥
纵向预应力筋优化布置研究
张开银1’2，殷亮1’2，惠国旺3
(L武汉理工大学交通学院武汉市430063}2．水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心武汉市430063I
3．新疆公路规划勘察设计研究院乌鲁木齐市830006)
摘要：依据大跨径预应力混凝土粱桥预应力损失机理，针对目前结构设计中影响纵向预应力损失的主要因
素。优化大跨径预应力混凝土粱桥长束纵向预应力束为较短束，以减小预应力张拉过程中产生的摩阻损失，提高悬臂
施工过程中箱粱根部的预应力储备，改善成桥后的应力状态，增强L／4截面混凝土的抗剪能力。为大跨径预应力混
凝土粱桥的纵向预应力束的设计提供一种新的思路。
关键词：预应力混凝土}预应力优化f摩阻损失
预应力混凝土连续梁桥和连续刚构梁桥，具有
跨越能力大、受力合理、行车平顺、施工方便、养护费
用低等优点，已成为我国大中跨径梁桥的主要桥型。
大跨径三向预应力混凝土桥箱梁结构预应力的合理
设计，是保证桥梁结构强度和耐久性的重要手段。
近年来，大跨径预应力混凝土梁桥箱梁跨中下挠和
箱梁腹板开裂的现象相当普遍，严重威胁着桥梁结
构的安全运营。引起这些病害现象发生的原因相当
复杂，如：车辆严重超载，活载过大；纵向预应力筋张
拉不足，预应力损失偏大；设计时结构构造、主拉应
力等问题考虑不周等。预应力混凝土梁桥通过纵向
预应力筋来提供混凝土主梁各截面的预压应力，以
保证各个截面的强度储备。本文依据大跨径预应力
混凝土梁桥的预应力损失机理，针对目前结构设计
中影响纵向预应力损失的主要因素，化预应力长束
为短束，优化纵向预应力束的布置，为大跨径预应力
混凝土粱桥的纵向预应力束的设计提供一种新的
思路。
l 长束纵向预应力损失分析
预应力混凝土构件在正常使用极限状态计算
中，应考虑由下列因素引起的预应力损失：(1)预应
力钢绞线与管道壁之间的摩擦乱；(2)锚具变形、钢
绞线回缩和接缝压缩毋：；(3)预应力钢绞线与台座
收稿日期：2008一06～25
之间的温差仃川(4)混凝土的弹性压缩仃“；(5)预应
力钢绞线的应力松弛％；(6)混凝土的收缩和徐变
以。。在大跨径预应力混凝土梁桥结构中，长束预应力
损失主要来自于预应力钢绞线与管道壁之间的摩擦。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设
计规范》(JTJ D62—2004)，后张法构件张拉时，预
应力钢绞线与管道壁之间摩擦引起的预应力损失，
可表示为：
巩I=‰L1一e_‘矽+圳j (1)
式中：盯。为预应力钢束锚下的张拉控制应力，
MPa；卢为预应力钢绞线与管道壁的摩擦系数；口为
从张拉端至计算截面曲线管道部分切线的夹角之
和，rad；五为管道每米局部偏差对摩擦的影响系数；
z为从张拉端至计算截面的管道长度，可近似地取
该段管道沿构件纵轴上的投影长度，m。
一般来说，预应力钢绞线在张拉时受力状况比
较复杂，其摩阻引起的预应力损失很大程度上受施
工工艺的制约，以至于波纹管与钢绞线束间的偏差
影响系数愚不易合理确定。波纹管预埋是否平顺牢
固、波纹管接头是否光滑、波纹管在施工中是否有挤
压变形、混凝土浇注时有无漏浆等，这些将直接影响
到系数量的真实取值，从而减小了混凝土构件预应
力的有效储备，特别是大跨径预应力混凝土梁桥中
长束预应力损失，表现尤为明显。