预应力钢结构在桥梁施工中的应用

预应力钢结构在桥梁施工中的应用 （中铁大桥局股份有限公司施工设计事业部，湖北 武汉 ）余绍宾 摘 要 高强钢筋与钢结构的组合，张拉高强钢筋产生预应力，利用预应力产生的自锁力，克服水平力，受力更加合理，结构更加安全，经济效益明显，在桥梁施工中应用广泛。Abstract: High-strength steel Compose Steel Structure, high strength steel produces prestressed tension, using self-locking force generated Yuying Li, overcome horizontal force, force more reasonable structure, more secure, cost-effectiveness significantly, widely used in bridge construction. 关键词 高强钢筋 钢结构 桥梁 施工 应用广泛 Keyword: High-strength steel Steel Structure bridge construction widely used1 工程概况在桥梁的施工过程中，由于受到桥梁自身结构物或其它空间物体的影响或限制，为满足支撑桥梁结构主体，同时还要求桥梁临时施工结构最经济，此时钢结构形式的选择变得非常有限，单靠单一的钢结构很难满足，此时必须在钢结构上施加预应力，才能满足整个结构的受力要求，这个结构必须是预应力和钢结构组合才能成立，二者缺一不可，因此可以把这个结构称之为“预应力钢结构”，由于这一结构的优越性，在很多桥梁的施工过程中得到了广泛的应用。2 预应力钢结构应用实例预应力钢结构-天兴州大桥0#快托架 图1：天兴州大桥钢梁托架实景照片3结构布置图图2：托架立面布置图(单位：m)4结构设计原理托架所承受的荷载包括：一期荷载钢梁，二期荷载架梁吊机吊装钢梁时所产生的荷载，结构本身和其它结构在风压作用下所产生的水平荷载。在上述荷载的作用下，托架在下横梁处设置预埋件与托架连接的形式根本满足不了受力的要求，由于所产生的水平力非常的大，焊缝无法设计，同时要检算下横梁的局部受力和整体受力，预埋件施工对下横梁的干扰大，若采用斜杆变直杆的现浇支架，则落入江中的钢管桩产生了与刚性承台上的钢管柱不一样的竖向位移，结构安全性难以保证，同时投入巨大。针对上述问题，经过大量的计算分析和研究，拟采用预应力钢结构来解决这一难题，结构的布置如下：图3：”预应力钢结构”大样在托架顶部的80022钢管内通长水平横穿3115.24钢铰线，通过张拉托架两端钢铰线产生的预应力来克服巨大的水平力，结构设计简洁明了，结构的安全性有保证，经济效益明显。结构计算分析如下：计算采用Midas6.1.1建立空间有限元模型，桁架结构杆件采用梁单元，钢箱梁和托架支承处采用只受压的桁架单元。钢管与塔座采用固接，钢箱梁与主塔下横梁采用固接，钢管与主塔下横梁采用固接。通过分别计算钢梁架设过程中拼装6个节间，最大悬臂吊装；拼装7个节间，最大悬臂吊装；及拼装8个节间这三种工况。三种工况分别计算钢梁支承处的内力，和墩旁托架中各类型钢管的轴力、应力，主桁架各杆件应力及位移，以及各构件约束处的反力及位移情况。三种工况计算中考虑桁架自重，及架梁吊机作用，架梁吊机满载及空载走行的作用节点力分别作用在前支点及后锚点的相应位置。钢梁滑移时，考虑横向力作用，风载按9级风考虑，横向力按桁架自重5%计，作用于钢管托架节点上。三种工况均考虑预应力，其大小为400t。工况1：6节间自重+架梁吊机悬吊+横向力+风载+预应力工况2：7节间自重+架梁吊机+横向力+风载+预应力工况3：8节间自重+架梁吊机+横向力+风载+预应力图4 计算模型及边界条件（工况2，工况3未示）(单位：t)经过计算分析，三片主桁的最大水平力接近1200吨。则单片张拉力400吨。5预应力钢结构施工工法1) 张拉端设置钢垫块，将力分配给钢结构。钢结构局部必须有足够的强度满足巨大的局部压力，设置加劲肋，对于钢管径向承压能力差的结构，可以采用在钢管内壁设剪力钉，灌注微膨胀细石混凝土,等措施增加钢管径向承压能力。图5 张拉节点大样3）在钢管向设置波纹管。4）在波纹管内穿钢铰线。5）安装工作锚。6）张拉钢铰线。7）张拉完成后切断钢铰线，在工作锚处安装钢筋网片，立模浇筑封锚混凝土。 6结束语以上是预应力钢结构在桥梁施工中的应用的形式之一，由于是临时结构，预应力张拉后的损失是次