预应力连续梁计算分析.doc

预应力连续箱梁施工阶段分析 石家庄铁道大学土木工程学院 2014年1月 预应力连续箱梁施工阶段分析 对超静定的桥梁其施工方法、顺序以及过程往往决定其成桥的内力，而我国桥梁规范中配筋是按内力进行的，所以桥梁的施工阶段分析是极其重要的。预应力混凝土连续梁的施工过程中会发生体系转换，施工过程中临时墩、临时拉索等临时结构的设置与拆除、上部结构和桥墩的支承条件的变化对结构的内力和位移会产生非常大的影响。另外施工过程中随着混凝土材料的材龄发生变化构件的弹性模量和强度也会发生变化。混凝土徐变、收缩，预应力钢束的松弛等都会引起结构内力的重分配并对位移产生影响。桥梁的最不利应力有可能发生在施工过程中，所以除了对桥梁的成桥阶段进行验算外，对桥梁的施工过程也应进行承载力验算。 一、工程简介 某铁路梁桥为（40m+64m+40m）单线预应力混凝土连续梁桥。结构形式为3跨预应力混凝土连续箱梁，桥梁全长145.2m，中支点处梁高5.2m，跨中3.2m,直线段高为3.2m。梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端距离0.75m。箱梁采用单箱单室、变截面、变高度结构。箱梁顶面宽4.9m，箱梁底面宽4m，顶板厚度除梁端附近外均为35cm；底板由跨中的30cm，按二次抛物线变化至根部70cm；腹板由40cm至60cm，按折线变化。箱梁采用C50高性能混凝土。预应力钢绞线采用抗拉强度标准值为fpk=1860MPa、弹公称直径为Φj15.20mm高强度、低松弛钢绞线。 桥梁的分段情况如图1所示，跨中及墩顶标准截面如图2所示，施工大致顺序为：下部结构→安装墩旁施工支架，安装主墩处永久支座、临时固结措施→在支架上现浇0号块→张拉0号块预应力→在0号块上拼装挂篮→浇筑1号块→张拉1号块预应力→移动挂篮……浇筑7号块，同时搭设并预压边跨现浇支架→张拉7号块预应力→拆除边跨现浇支架上的压重，浇筑边跨段混凝土，拆除所有挂篮→搭建边跨合龙吊架，同时加用水箱做的压重，中跨合龙段同步施加相应的压重→安装合龙段劲性骨架→浇筑边跨合龙段混凝土，同时卸载边跨相当于混凝土重量的压重→张拉边跨合龙钢束→拆除边跨现浇支架及边跨吊架，卸掉中跨合龙段的部分压重，每侧留下相当于中跨合龙段重量一半的压重→拆除墩顶临时固结措施→安装中跨合龙段吊架，安装中跨合龙段劲性骨架→浇筑中跨合龙段混凝土，同时卸载压重→张拉剩余预应力→拆除中跨合龙段吊架→施工桥面及其它附属设施。 本例题以此桥为工程实例重点介绍MIDAS/Civil的施工阶段分析功能、钢束预应力荷载的输入方法以及查看分析结果的方法等。主要包括分析预应力混凝土结构时定义钢束特性、钢束形状、输入预应力荷载、定义施工阶段等的方法，以及在分析结果中查看徐变和收缩、钢束预应力等引起的结构的应力和内力变化特性的步骤和方法。 图1 梁体轮廓图 图2 箱梁断面图 图3 分析模型 二、预应力混凝土梁的分析步骤 预应力混凝土梁的分析步骤如下。 定义材料和截面 建立结构模型 定义时间依存性材料特性值并连接 定义并构建结构组 定义并构建边界组 定义荷载组 输入荷载 施工阶段荷载 钢束特性和形状 钢束预应力荷载 定义施工阶段 输入移动荷载数据 运行结构分析 查看结果 悬臂法施工的桥梁阶段分析可以用一般 “手工”方法，也可以用建模助手。用建模助手比较简单方便，可以自动完成上述步骤；用一般方法可以更加详细、准确地建模和定义施工阶段。 （一）定义材料和截面 设置操作环境 打开新文件(新项目)，以 ‘PSC beam’ 为名保存(保存)。 将单位体系设置为 ‘kN’和‘m’。该单位体系可根据输入数据的种类任意转换。 定义材料和截面 下面定义PSC beam所使用的混凝土和钢束的材料特性。 定义预应力箱型梁（C50） 、桥墩（C40） 、钢束的材料（钢绞线）的材料。 操作路径为特性材料特性值。 定义截面 预应力混凝土连续梁施工阶段分析时，桥墩的影响不大，本例题不建立桥墩模型；对连续刚构桥，桥墩是要建立的。本桥箱梁截面在标准截面可以找到，所以直接使用。 参照图4定义跨中预应力箱型梁截面（依次建立各控制截面，控制截面为中支座隔板、中支座、3#、4#、跨中、边支座、边支座隔板） 模型 / 特性值 / 截面 箱型梁表单 截面号 (1) ; 名称 (支座) 截面类型 单箱单室 ; 查看选项 截面大样 偏心 中央-上部? 外轮廓表单 HO1 (0.2) ; HO2 (0.35) ; HO3 (4.7) BO1 (0.45) ; BO2 (0) ; BO3 (3) 内轮廓表单 变截面点 开/关 JI2 (开), JI4 (开) HI1 (0.395) ; HI2 (0.2) ; HI3 (3.65) HI4 (0.3) ; HI5 (0.