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客运专线预制箱梁预初张拉阶段跨中截面应力状态研究
客运专线预制箱梁预初张拉阶段跨中截面应力状态研究
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桥梁?
客运专线预制箱梁预初张拉阶段跨中截面应力状态研究
杨独,卢文良,宋延旭
(北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044)
摘要:以无砟轨道后张法预应力混凝土双线简支箱梁为研究
对象,采用有限元分析软件MIDAS/Civil按弹性支撑计算模型
对预初张拉阶段的箱梁跨中截面应力状态进行了施工模拟.
在箱梁跨中截面预埋钢弦式应变计,监测了预初张拉阶段的混
凝土应力.将计算结果与现场实测数据进行了对比分析,结果
表明在预初张拉阶段,随着钢束张拉根数的增加,箱梁应力状
态逐渐趋近于简支受力模型.张拉过程中的截面应力计算按
弹性支撑模型是可行的.
关键词:客运专线;箱梁预应力;张拉阶段;有限元分析;跨
中截面应力
中图分类号:U238;U448.213文献标识码:A
文章编号:1004—2954(2010)05—0080—03
近年来,由于结构功能的需要,大曲率,大吨位曲线
预应力筋在预应力混凝土结构中的应用日渐增多.目
前正在建设的京沪高速铁路设计时速350km,广泛采用
整体箱梁结构形式.由于施工中预应力钢束是分批张
拉的,尤其是预初张拉在制梁台座上进行,预压力偏心
地作用在混凝土截面上,箱梁同时承受偏心预压力和梁
的自重两种荷载,但自重参与作用程度不很明确,使得
在预初张拉阶段梁体的受力比较复杂.在此阶段混
凝土的弹性模量和抗拉强度都较低,箱梁可能开裂.本
文结合客运专线无砟轨道后张法预应力混凝土321TI简
支箱梁(通桥(2008)2322A一Ⅱ),采用有限元分析软件
MIDAS/Civil进行梁体在预压力和自重作用下跨中截面
的应力计算.在某梁场选取预制箱梁,浇筑前在其跨中
截面预埋钢弦式应变计,监测预初张拉阶段的混凝土应
变.将计算结果与现场实测结果进行对比分析,得出了
预初张拉过程中箱梁的应力变化规律.
1预应力箱梁张拉阶段截面应力计算方法
在预加应力阶段,简支箱梁是随着钢束张拉根数
的增加逐渐上拱的,自重参与的程度在逐渐变化,各束
力筋的线形也不同.因此,张拉过程中箱梁跨中截面
应力计算较为复杂,大多近似按简支梁计算,如《混凝
土结构设计规范》(GB50010--2002)和《桥梁预应
力混凝土技术及设计原理》等.
《混凝土结构设计规范》规定截面边缘的混凝土
法向应力可按下列公式计算
收稿日期:2009—12—07
作者简介:杨独(1984一),女,硕士.
.±±(1)
式中,一.分别为相应施工阶段计算截面边缘纤维
的混凝土压应力,拉应力;N,M分别为构件自重及施
工荷载标准组合在计算截面产生的轴向力值,弯矩值,
在预初张拉的传力锚固阶段为构件自重在计算截面产
生的轴向力值,弯矩值;A.为换算截面面积;Wo为验
算边缘的换算截面弹性抵抗矩.
《桥梁预应力混凝土技术及设计原理》中指出:在
预加应力阶段,后张法构件混凝土截面正应力计算方
法如下式
Oc=
等±±±±
式中符号含义详见文献[3].
由于预初张拉阶段自重参与作用的程度并不明
确,《结构设计原理》中指出:考虑实际情况并从安
全角度出发,自重作用下跨中截面的弯矩取为计算值
的一半
或±(3)
在预加应力阶段箱梁截面应力主要考虑预应力和
自重的综合作用,但自重作用程度不确定,可用系数k
表示,则跨中截面应力计算公式可表示为
Occ或±(4)
其中公式(1),(2)取k为1.0,公式(3)取k
为0.5
2预初张拉阶段箱梁跨中截面应力监测
2.1箱梁简介
客运专线预制900t简支箱梁采用单箱单室的截
面形式,梁长为32.6in,梁端顶板,底板及腹板局部向
内侧加厚.梁高3.05in,顶板宽度12m,底板宽度
5.51TI,单片箱梁质量约900t.
梁体混凝土强度等级为C50,采用后张法施工工
艺,梁体布置27束预应力钢绞线.由于结构对称,列
出一半断面的形状和预应力钢束布置示意如图1所
示.箱梁两侧腹板对称张拉,张拉同束钢绞线由两端
同步进行.预应力筋张拉次序为预张拉(2N6---~2N2a
一2N1b)一初张拉(2N2c一2N3—2N7—2N10
铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2010(5)
杨独,卢文良,宋延旭一客运专线预制箱梁预初张拉阶段跨中截面应力状态研究
2N2d),锚外控制应力均为930MPa.
I,l
图1箱梁钢束布置示意(单位:mm)
2.2测点布置
为了得到预初张拉过程中混凝土跨中截面的实际
应力,在箱梁跨中截面布置4个钢弦式应变计,测点布
置如图2所示.测点1,2位于顶板上层钢筋下方,分
别距两侧腹板钢筋内侧10am;测点3,4位于底板上层
钢筋下方,分别距两侧腹板钢筋内侧10cm.
图2跨中截面测点布置
混凝土浇筑前,在测点位置的钢筋骨架上绑扎埋
入式钢弦应变计
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