連續(xù)剛構(gòu)跨中后期撓度影響因素分析
2017-08-21
1 概述
隨著PC連續(xù)剛構(gòu)橋在我國各地的廣泛應(yīng)用,有關(guān)該種橋型的病害報告也越來越多,腹板裂縫、豎向預(yù)應(yīng)力筋崩脫、底板開裂、主梁后期下?lián)隙绕毡楸仍O(shè)計值大等。特別是后期下?lián)现颠^大,使跨中主梁下凹,從而破壞橋面的鋪裝層,影響橋梁的使用壽命和行車舒適性,甚至危害高速行車時的安全,降低箱梁的持久承載力,如黃石長江大橋(162.5m+3×245m+162.5m)運營7年后其主梁跨中下?lián)侠塾嬕堰_(dá)30.5cm。所以跨中下?lián)铣蔀楫?dāng)前制約大跨徑連續(xù)剛構(gòu)發(fā)展的一個亟等解決的問題.目前大部分研究都認(rèn)為,PC連續(xù)剛構(gòu)橋后期下?lián)线^大主要原因是:1、設(shè)計上對混凝土徐變的影響程度及長期性估計不足;2、設(shè)計中對混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失和預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛引起的損失估計不足,而且這兩者相互影響,隨時間增大;3、腹板出現(xiàn)的裂縫使結(jié)構(gòu)的截面受到消弱導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剛度下降。[1-3]
本文以跨徑布置為(133+255+133)m某連續(xù)剛構(gòu)大橋為例,在理論上研究縱向預(yù)應(yīng)力大小對大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋跨中撓度的影響。
2工程概況
該橋主橋上部結(jié)構(gòu)為(133+255+133)m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋,主梁采用單箱單室截面。箱頂板寬10.5米,底板寬6.5米。箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段高4.0米,箱梁根部斷面高為16.0米。從中跨跨中至箱梁根部,梁高以半立方拋物線變化。從箱梁根部至跨中梁段腹板厚由75厘米、65厘米、55厘米組成,箱梁底板厚從根部截面的150厘米以2次拋物線變至跨中截面38厘米。其立面布置圖如圖1所示:
3計算分析
3.1 計算模型
采用midas6.71建立結(jié)構(gòu)模型,模擬實際施工過程進(jìn)行計算。全橋共182個單元,其中1~148為箱梁單元,148~182為橋墩單元.共劃分為62個施工過程。計算中考慮的荷載因素有:梁段自重、預(yù)應(yīng)力及其損失(預(yù)應(yīng)力效應(yīng))、收縮、徐變、二期恒載、公路―Ⅱ級荷載。其成橋計算結(jié)構(gòu)模型如圖2所示:
3.2 縱向預(yù)應(yīng)力大小對跨中撓度影響
為了研究縱向預(yù)應(yīng)力大小對跨中短期撓度和長期撓度的影響,假設(shè)頂板預(yù)應(yīng)力,腹板預(yù)應(yīng)力和跨中底板預(yù)應(yīng)力分別減小10%和20%,觀察其減小對撓度的影響。預(yù)應(yīng)力減小10%和20%的模擬方法是取張拉控制應(yīng)力分別是原設(shè)計的0.9倍和0.8倍,即取張拉控制應(yīng)力分別是0.9 × 0.75 × 1860Mpa=1255.5Mpa. 0.8× 0.75 × 1860Mpa=1116Mpa,跨中撓度計算結(jié)果如表1:
運營階段縱向各預(yù)應(yīng)力減小對跨中關(guān)鍵截面應(yīng)力的影響如下表2:
根據(jù)表1的數(shù)據(jù)可見,頂板預(yù)應(yīng)力和腹板預(yù)應(yīng)力對成橋及成橋后期跨中撓度均有較大影響,其中頂板預(yù)應(yīng)力的影響更明顯,而底板預(yù)應(yīng)力對成橋及成橋后期跨中撓度的影響不太明顯。
根據(jù)表2的數(shù)據(jù)可見,頂板預(yù)應(yīng)力大小對全橋的最小主壓應(yīng)力有較大影響,腹板預(yù)應(yīng)力大小對全橋的最大主拉應(yīng)力有較大影響,底板預(yù)應(yīng)力大小對中跨跨中處的主拉應(yīng)力有較大影響。
4總結(jié)
縱向有效預(yù)應(yīng)力的降低對大跨PC連續(xù)剛構(gòu)橋主梁跨中下?lián)袭a(chǎn)生較大影響;頂板和腹板的有效預(yù)應(yīng)力失效是中跨下?lián)线^大的主要因素,同時腹板預(yù)應(yīng)力失效會造成主橋截面的主拉應(yīng)力明顯增大;而底板預(yù)應(yīng)力的失效對跨中撓度的影響并不明顯,但它的失效能導(dǎo)致跨中主拉應(yīng)力急速增加。
