悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥建模的探讨.doc

悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥建模的探讨 黄平生1， 黄式宝2， 夏侯峥1 ， 张培宇3 西南林业大学 昆明 650224； 2.江西通威公路建设集团有限公司 江西 赣州 341000；3. 武汉理工大学 武汉 430000) 摘要：本文主要利用实例通过桥梁博士程序对连续梁桥建模，在精确模拟真实的施工阶段的前提下进行单元阶段划分，探讨建模过程中应注意的钢束布置要点、边界条件问题，以及模拟挂蓝施工的注意事项，为理清桥梁设计思路有所帮助，同时这也是后期的连续梁桥的设计计算所必备的条件。 关键词：预应力混凝土连续梁，阶段划分，钢束布置，挂蓝施工 对于连续梁桥的设计，按照施工方法划分，主要有以下几种类型：整体式支架现浇施工，悬臂施工，简支转连续，移动支架逐孔现浇施工，顶推施工等方法；按照钢筋的受力情况，分为部分预应力混凝土连续梁和全预应力混凝土连续梁。本文主要讨论利用桥梁博士对悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥的工况模拟。 1.连续梁桥的特点 整体式支架现浇施工的特点：桥梁的整体性好，施工方法简便易行，质量可靠，但是局限于地形简单平缓的大中小跨径桥梁。 简支转连续是先架设预制主梁，然后将主梁在墩顶处现浇形成整体，施工方法简单，高效，在中小跨径桥梁应用较多。 移动支架逐孔现浇施工以及顶推施工仅适用于中小跨径，且顶推施工采用大量的临时束，用钢量浪费，所以不常用。 悬臂施工分为悬臂浇筑和悬臂拼装，一般采用挂蓝施工，不需要大量施工机械和临时设施，不影响桥下通航、通车，适用于大跨径和地形条件比较复杂的中小跨径，因此具有很大的优越性和灵活性，本文就以悬臂浇筑施工连续梁桥的建模探讨有关问题。 2.悬臂浇筑连续梁桥的建模 现就以一座三跨连续箱梁作为实例探讨有关问题，该桥主要断面形式是单箱单室截面，根据以往的设计经验，对于大跨度变截面连续梁桥边跨与中跨的之比一般为0.5~0.8，在实际设计过程中0.55~0.6更为有利。本桥中跨与边跨之比为0.559:1，即中跨111m及边跨62m， 对于截面底缘呈抛物线变化的箱梁截面高度在支点位置（1/16~1/20）L，跨中位置为（1/30~1/50）L，此桥支点高度7.0m，跨中位置3.5m。单箱单室截面顶板宽度宜小于18m，且箱室宽度须控制在8m以内，我们就可以算出悬臂长度不得大于5.0m，另外公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范JTG D-62-2004规定悬臂长度超过3m宜布置横向预应力筋。本桥因箱梁顶部宽度只有9.0m，底部宽度设为5.0m，翼板悬臂长度2m，未超过规范要求则不需设置横向预应力筋。跨中支点处箱梁断面顶板厚度0.4m，跨中和边跨支点处顶板厚度为0.3m，另因本桥设置了防撞墙，翼板端部布置厚度为0.25m，底板厚度0.35~0.9m。箱梁的横断面如图1 图1 箱梁横断面图（单位：cm） 目前的国内施工水平，挂篮的最大承载力只有2000KN，所以根据承受极限节段长度不宜超过5m。悬臂施工的墩顶段零号块一般采用支架施工，然后在零号块两侧拼装移动式挂篮并固定好，接着在挂篮悬吊着的模板上布置预应力筋与普通钢筋并浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度后施加预应力，后在管道内压浆，再将挂篮移动到下一节段。这样不断重复作业，直到合拢为止。我们根据实际施工工况可对本桥进行单元节段划分，一般零号块为5~8m，须加密处理划分成小单元，如本例设置为0.5m；跨中合拢段一般为1~3m，一般划分成两个单元；边跨桥台处有支架现浇段，一般分成2~3个悬臂分段，此桥为5.0m,现浇段最后与挂篮浇筑段合拢,边跨合拢段为3.0m；其他节段一般为3~5m，此桥分两种节段分别为3.0m和3.5m，都在挂篮长度范围内，全桥总共划分成76个单元；需要注意的是在支座合拢位置都需要单元加密处理，模型的计算结果才更接近桥梁的实际受力状况。本桥建模三维图见图2。 图2 箱梁三维模型图 3.预应力钢束的布置 悬臂浇筑主要是纵向预应力筋受力，钢束的布置形式主要有顶板束、腹板束、底板束。其布置原则如下： 应满足结构的构造要求，即是桥梁结构普通钢筋的配置。 特别注意钢束平、竖弯曲线的配合及钢束的空间位置。 钢束布置应尽量靠近腹板。 钢束的线形种类尽可能少的布置，这样有利于后期的计算和施工。 分层布置时，应使钢束管道上下对齐，利于混凝土浇筑与振捣。 顶板束的钢束尽量靠近截面上缘布置，以极大发挥其力学效应，分层布束应使长束布置在上层，短束布置在下层。在施工阶段时，先锚固的是短束，后锚固的是长束：底板束的长束应尽量布置在下层。只有这样布置才不会相互冲突，充分发挥钢束的力学效应。 目前悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥一般采用C50~C60高强度混凝土，本桥的混凝土标号采用C50，钢束采用低松弛钢绞线，