预应力钢束布置形式在混凝土曲线梁桥中受力性能分析

1、预应力钢束布置形式在混凝土曲线梁桥中受力性能分析摘要:预应力曲线梁桥是设计中的经常遇见的结构形式，本文主要 从不同的钢束布置形式上对结构进行计算分析,从而对不同钢束布置 产生的预应力效应对弯桥的受力、变形及支座反力等进行比较，并通 过比较分析找出较适宜的预应力桥梁的配束方法。关键词:弯梁桥 预应力效应 脱空现象 弯-扭”耦合作用预应力钢筋混凝土曲线梁桥是桥梁工程，尤其是立交桥工程中经 常出现和采用的一种结构形式，因其结构适应性强而得到广泛的应 用。本文拟通过一预应力曲线箱梁桥在结构配束上的比较，进一步分 析不同钢束布置方式对结构扭矩及水平力等的影响。从而来阐述预应 力效应对曲线箱梁桥产生的效应

2、。1基本参数箱梁跨径:(30+30+30)m,边墩设双支座，横向间距为3m,中墩设 单支)座，梁高1.6m，梁宽8m。2.2通长+顶底板束筋布置形式法部分预应力束筋纵向布置于箱梁腹板内并贯穿箱梁全长。其余束 筋根据截面正负弯矩变化在箱梁跨中布置顶板束筋，在中墩支点处布 置箱梁底板束筋。同样用MIDAS6.7建立实体梁单元进行分析，支座采用弹性连接。2.3两种不同配束法计算结果的比较通过以上两种束筋布置形式的计算，可以看出两种束筋布置形式 对曲线箱梁桥产生的预应力效应及箱梁支座反力的差别是非常明显， 由此可见，采用一种适当的束筋布置形式或者根据箱梁结构体系、受 力情况、构造形式来布置束筋是很重要

3、的。这样才能更好的发挥钢束 的作用以提高结构的抗裂性、抗剪能力,从而增加结构的刚度和耐久 性。（表4, 5, 6）是两种配束方法预应力效应计算结果的比较。2.4结论（1）在理想的状况下，尽量使梁端处的最大正扭矩与最小负扭矩绝 对值大致相等,目的是使梁端左右支座竖向力大致相等。对于中墩为 独柱、单支座情况，预应力效应对梁端扭矩尤为明显。钢束全部布置 在梁腹板上时,0#墩处扭矩-1561knm,3#墩处扭矩为1655knm。而通过 减小或减少腹板束设置顶底板束时,0#墩处扭矩为-1031knm,3#墩处 扭矩为1105knm。显然通过布置顶底束能有效的减小梁端的扭矩，防 止扭转效应而产生梁端剪切破

4、坏,同时也能有效的减小或消除梁端内 侧支座出现负反力。（2）把横截面简化为口字形，每个边板用具有同样抗弯、抗剪、 抗扭刚度的细梁模拟，细梁的平面位置与口字形主梁形心位置一致。 如果中墩处没有设置一个水平横向约束，那么由于预应力效应作用在 梁端产生的扭矩作用在口形截面上产生一个环形剪力流，每一个边板 上分配的剪力是相同的。当在中墩处设置了水平横向约后的情况就完 全不一样，此时口字形主梁分配到的是上、下环形剪力流明显增大，这 种上、下环形剪力流的作用，使梁端产生一个较大的水平剪力。影响 梁端水平剪力的因素有很多,譬如:恒载、活载、温度、徐变、预应力 效应等。对于恒载、活载、温度、徐变人为因素无法控

5、制，但由于钢 束产生的预应力效应是可以人为调控。以本计算为例,钢束全部布置 在梁腹板上,0#墩处水平剪力为53.1kn,3#墩处水平剪力为-51.3kn。而 通过设置顶底板束时,0#墩处水平剪力为39.5kn,3#墩处水平剪力为 -38.5kn,通过比较配置顶底板束产生的梁端水平剪力比钢束全部配置 在腹板上小25%左右，这充分说明了通过减小或减少腹板钢束同时设 置箱梁顶底板束的布束方式能极大的改善曲线梁桥的受力。（3）另外,通过减小或减少腹板通长束配置顶底板束，能有效的减 小梁端的水平位移，根据我们的计算，配置顶底板钢束引起的梁端位移 大约是钢束配置在腹板上的40%左右。通过以上比较可以看出，

6、改善钢束布置方式虽然从根本上不能完 全解决支座负反力、梁端扭矩、梁端水平剪力、梁端水平位移问题。 但通过减小或减少腹板通长束配置顶底板束的方式能有效的减小预 应力效应对箱梁的作用,改善曲线箱梁桥的受力特点，从而接近或达到 我们对曲线梁桥设计的预期目的。3结语在城市立交和高架桥中，桥型美观和跨通能力常常被提到一定的 高度，预应力束筋在大跨度曲线梁桥中运用越来越多。在外荷载、梁 体自重的作用下，箱梁截面内产生的弯矩与束筋产生的预应力效应同 时作用下，必然伴随在梁端产生扭矩，即“弯-扭”耦合作用。弯-扭耦合作 用除了对曲线梁桥截面内产生扭转剪应力外一特别是对梁端的扭转 剪应力，还将使截面产生弯曲变形和挠曲双力矩,内弧侧支座出现负反 力。在这些不利作用中，预应力束筋扮演着重要的角色，所以选用一种 适当的束筋布置形式对消除或者减小预应力束筋的预应力效应显得 非常重要。参考文献JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥