预应力混凝土横梁预应力影响范围数值分析.pdf

2 0 1 4年第 6期( 总 2 0 0期 ) 安徽建筑 交 通 工 程 研 究 与 应 用 安 徽 建 筑 圆 预应力混凝横梁预应力影响范围数值分析 Nu me r i c a l An a l y s i s o f t h e I n f l u e n c e Sc o p e o f t h e T r a n s v e r s e Pr e s t r e s s i n g wi t h Pr e s t r e s s e d Co n c r e t e Bo x Gi r d e r 李贵峰 ， 罗昊冲 ( 天 津 市 市 政 ： [ 程 设 计 研 究 院， 天 津 3 0 0 4 5 7 ) 摘 要 ： 某城市立交改建需凿除部分箱梁翼缘与新桥结合， 由于 横梁配有横 向预应力钢柬 ，在 凿除翼缘 混凝土前应 明确横 梁处 预 应力作 用范围以指 导施 工安全 。文章采用 ANS YS有限元程序 建立端 、 中横 梁局部 实体模型 ， 确定了横向预应 力影 响 范围及 应 力分布规律 ， 并提 出建议保 留区域， 为该类桥 梁拓 宽改造提供设 计依 据 关键 词 ： 拓宽改造； 横向预应力； 影响范围； 保留区域 中图分类号 ： U4 4 5 ． 6 文献标识码 ： B 文章编 号： 1 0 0 7 — 7 3 5 9 ( 2 0 1 4 ) 0 6 — 0 1 0 4 — 0 2 0 前言 随着城市 交通 建设的快速发展 ，部 分城市路段交通 量急剧增 长 ， 现有通 行能力 已不能 满足交通发展 的要 求 ， 尤其是某些城市桥梁由原来的畅通l r 程现已成为制约交 通和经济发展 的“ 瓶颈” ， 为解 决这 一问题 ， 需要对既有桥 梁进行拓宽改造或择址新建⋯ 。在对既有桥梁拓宽改造 过 程中， 可能需凿除部分混凝土以便与新桥可靠连接， 而桥 面较宽的箱梁在横梁处配有横向预应力，因此要对横梁 预应 力进行合理 的计算 分析 ， 确定 其在纵 向的影 响范围 ， 以保证桥梁改造过程的安全和使用阶段不会出现纵向裂 缝 ， 提高桥梁的耐久性 。 本文 以某城市单 喇叭立交改扩建成 全互 通立交为 工 程背景， 对某既有桥横梁进行数值分析， 确定横梁预应力 纵向影响范围，为拓宽设计提供可以凿除的箱梁翼缘板 混凝 土范 同 ， 指导施 安全可靠 。 1 数值模型 本文选取一联 43 0 m连续梁进行 分析 ， 混凝土标 号 C 5 0 ． 端横梁及中横梁 Hl 均采用 5 1 5 ． 2 4钢绞线， 端横梁 H 2采用 I 2 F 1 5 ． 2 4钢绞 线 ，中横梁 H 2采用 1 5 F 1 5 ． 2 4钢 绞线 ， 张拉方式为两端张拉， 控制张拉应力为 0 ． 7 ， 横向 预应力具体 布置 见图 1 ～图 3 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 1 1 — 2 0 作者 简介 ： 李责峰 ( 1 9 8 6 一) ， 男， 黑龙 江绥化人 ， 毕业 于西南 交通 大学， 学士； 助理工程师， 主要从事桥梁设计工作。 图 2端横梁预应力布置立面图 张 扼瑞 一一一世 I ． ．．一 。 。 ⋯一一 一十一 ； ．． ．二 _ 一 一⋯ ⋯ 一 _ H 曼审备由壶吾 - - - ， H 2 一 q 6 x 3 5 昌 2 5 0 j 图 3 中横 梁预应 力布置 立面图 图4 端横梁及中横梁模型划分示意图 本文采用 A N S Y S有限元软件建立端横梁与中横梁局部实体模 型， 建模时忽略了纵向预应力及普通钢筋的影响 ． 同时为保证横梁 局部模型 的精度 ， 根据圣维南原理f2 I ， 取大于 2 ． 5倍梁高长度范 围， 边 界条件的影响基本可以忽略． ．因此本文端横梁模型梁段长度应大 于 2 m+ 2 ． 5 X 1 ． 7 m= 6 ． 2 5取 6 ． 5 m；中横 梁梁段 长度应 大于 2 ． 5 m + 2 2 ． 5 x 1 ．7 r l l = [ 1取 1 2 m， 考虑拓宽改造时断交施 ， 模型中仅考虑自 重和横 向预应力效应。模型见图 4 。 其中混凝土采用 S O l l d 9 2单元，预应力采用 L i n k 8单元单独建 立， 并以有效初应变的形式通过节点耦合施加到横梁 。 可通过相 关规范或其他专门软件计算 ， 其数值为控制张拉啦力扣除预应力损 失后与钢束弹性模量的比值。 2 计算结果分析 从图 5 ～图 6 结果 云图中 可以明显看m ，在横 向预应力 纵向分 布范围内， 混凝土受 啦力} } 1 悬臂向中部减小并趋于均匀 ， 同时在 悬臂范围内横向应力明 表现l斗 f 向两侧扩散的趋势 ， 这也反映了横 一 一 2 H _ 『 虽