浅谈预应力盖梁的设计与计算

浅谈预应力盖梁的设计与计算

0构造盖梁的必要性目前，长道路桥梁的建设已越来越个性化、设备化。预制空心板梁、小箱梁、T梁的采用,不可避免地出现了大批盖梁。如何较好地设计盖梁成为人们比较感兴趣的话题。下面将从几个方面就盖梁的设计与计算作简要的阐述。1后浇梁盖梁(1)普通钢筋混凝土盖梁;预应力混凝土盖梁。(2)独柱盖梁;多柱盖梁。(3)短悬臂盖梁;大悬臂盖梁。(4)明盖梁;暗盖梁。(5)普通盖梁;汇流端盖梁(多柱大盖梁)。(6)现浇梁下盖梁;预制梁下盖梁。2计算方法：盖梁成本2.1计算方法2.1.1对称布置及简化活载横向简化:汽车偏载时采用刚性横梁法,汽车对称布载时采用杠杆法。活载纵向简化:将多跨连续梁简化成2跨简支梁进行计算。计算烦琐且复杂,不建议采用手工计算。2.1.2预应力混凝土盖梁受力分析对于普通钢筋混凝土盖梁可直接采用桥梁通软件进行盖梁内力计算及构件验算。预应力混凝土盖梁可借助桥梁通软件获取盖梁上支座反力,然后利用其它有限元软件进行受力分析。桥梁通软件的盖梁计算原理同传统的计算方法基本一致。2.1.3单车道荷载作用下的研制采用桥梁博士进行盖梁计算,其计算原理为:提取纵桥向单车道荷载作用下的支座反力,将其等效为汽车荷载,利用桥梁博士的横向加载功能进行分析计算。这种方法有一定的局限性,特别是对于现浇箱梁下盖梁的计算不尽合理。2.1.4特殊形式盖梁受力特性分析盖梁计算存在诸多假设,为了较好地分析一些特殊形式盖梁的受力特性,我们有时需要进行一些空间实体分析。实际上,盖梁的计算过程就是如何准确地获取若干组控制反力的过程。2.2计算原理2.2.1横向分布法的基础目前工程上采用的计算方法多为离散计算方法。这种方法的基础源于横向分布计算,因此选择合适的横向分布理论至关重要。目前的方法有:刚性横梁法(偏心受压法)、杠杆法、刚接板法、铰接板法、正交异性板法。2.2.2空间杆系构建这里简单介绍一下梁格理论。梁格法从目前的应用来看效果并不是很好。梁格法与空间实体有限元相比建模简单,但对设计者的要求较高。采用3D-BSA软件进行空间杆系计算比较方便。采用MIDAS或ANSYS来构建梁格往往误差较大。采用桥梁博士进行梁格计算是错误的。2.3盖梁计算的控制因素2.3.1预应力张拉批次每个盖梁的计算都是完整和独立的,因此施工阶段的计算也尤为重要。从施工的角度出发,预应力张拉批次越少越有利。张拉批次尽量不要超过2次,否则会给施工带来不便。如果采用2次张拉,2次张拉钢束量的比例是一个重要的控制指标。2.3.2施工制程度的影响施工阶段控制应力和正常使用阶段控制应力是密切相关的。正常使用阶段的应力控制程度直接影响到施工阶段的应力好坏。盖梁设计往往由施工阶段应力控制。我们既要保证正常使用阶段应力满足规范要求,又要保证架设预制梁和成桥时盖梁混凝土不被拉坏。盖梁的施工控制应力直接决定预应力束的布束形式和预应力的张拉批次。2.3.3盖梁的弯剪强度验算对应的是承载力极限状态设计法。应力验算对应的是正常使用极限状态设计法。两种方法基于不同的概率设计水平。应力通过或混凝土不开裂不能保证结构强度满足要求。盖梁的强度计算不同于一般纵梁,大多数盖梁为浅梁,有时也会出现深梁和普通受弯构件。普通受弯构件和深受弯构件的弯剪计算公式是不同的。深受弯构件的受剪效应比较突出。由于盖梁宽度按构造拟定,抗扭能力比较强,所以一般很少进行盖梁抗扭计算。注意悬臂部分强度验算的特殊性。2.3.4表中的阿波罗号弯曲和裂缝计算严格按规范执行即可。3梁设计的概念3.1现浇盖梁的叶片设计好的设计是在满足设计目的的基础上尽量避免难题的发生,而不是把难题解决得如何好。在现浇盖梁的设计中,这一点表现得很突出。现浇梁的支座间距应同时兼顾盖梁、横梁的受力。当支座布置于盖梁柱附近时可以减少钢束,降低设计难度。3.2墩柱间距与悬臂长度的关系盖梁墩柱间距的确定有时受桥下控制因素的制约。单从受力角度来讲,墩柱间距同悬臂长度有一定的关系。对于大悬臂盖梁,墩柱间距一般比较小。墩柱间距过小,墩柱数量过多,超静定次数过多,温度荷载下墩柱受力不利。3.3汇流端大盖梁在一些项目中我们出于控制造价的原因,把很多现浇箱梁改为预制箱梁,结果造成汇流端大盖梁的诞生。这种大盖梁同时承受由现浇变宽桥、预制箱梁、匝道箱梁支座传力,受力较为复杂,对施工单位约束较多,同时从美观的角度来讲比较难看。因此,不建议采用大盖梁。3.4必要的钢筋绞线配置预应力钢绞线的布置最能发挥设计人员的主观能动性。预应力钢绞线的线形、张拉方式、钢绞线型号的选择对盖梁的受力及张拉批次有很大的影响。3.5盖梁的选择控制实际上,盖梁本身不是很美观。当桥较窄,跨径较大,梁较高时,盖梁的梁高选择不单单由受力控制。有时为了与上部结构协调一致,会人为地加大盖梁梁高。4几种特殊类型的设计特点4.1盖梁墩柱与盖梁固接特点:独柱盖梁本身是静定结构,但汽车偏载作用对盖梁墩柱十分不利。因此,大多数盖梁墩柱横桥向尺寸较大,墩柱与盖梁固接形成刚域。采用简单的梁柱交于1节点建模计算,显然不合理。采用实体单元进行计算,确定墩柱和盖梁的刚域范围,然后进行杆系简化计算,是一种较实用的方法。4.2多柱覆盖层设计特点:对于多柱大盖梁,当汽车对称布置时采用杠杆法进行计算有一定