张拉预应力对吊车上梁时箱梁受力的影响.pdf

张拉预应力对吊车上梁时箱梁受力的影响张文磊刘君玉(.西安科技大学陕西 西安.中铁十五局集团第一工程有限公司陕西 西安)收稿日期:作者简介:张文磊()男河南禹州人硕士主要研究方向:道路与桥梁工程摘 要:为分析在满堂支架上张拉箱梁预应力对吊车上梁时箱梁受力的影响运用有限元软件/建立箱梁施工阶段模型对比分析张拉预应力前后不同工况下箱梁整体应力情况明确预应力张拉时机 分析结果表明:采用先张拉预应力钢束再进行吊车上梁钢箱拱吊装工作时箱梁结构整体受压、变形较小可以有效确保箱梁结构施工安全为同类型桥梁施工提供参考关键词:箱梁吊车上梁张拉预应力中图分类号:文献标志码:文章编号:():/(.):/.:引 言箱梁是常用的桥梁上部构造结构形式多采用支架现浇进行施工 在施工过程中箱梁混凝土强度达标后、支架落架前还需进行预应力钢筋张拉施工 在现有关于预应力张拉对箱梁的影响研究中有研究以某连续梁桥为例分析该桥箱梁预应力张拉前后箱梁及下部支撑体系的受力情况或者通过建立有限元模型分析预应力张拉前后支撑架体的力学状态 有的以实际工程为例探究现浇预应力箱梁施工技术的应用 有的以不同跨径的预应力混凝土箱梁为对象采用数值分析法研究分析了预应力混凝土连续梁桥张拉方式对桥梁受力的影响本文以某波浪形钢箱拱桥为例分析吊车上梁进行钢箱拱吊装工作时主梁预应力张拉对箱梁受力的影响希望为钢箱拱吊装过程中箱梁结构安全提供理论指导也为同类型桥梁施工提供参考 工程背景某波浪钢箱拱桥主梁采用预应力混凝土箱梁拱肋为钢 混凝土混合拱肋桥梁立面如图 所示 桥面以下部分为混凝土拱肋桥面以上为钢箱拱肋 受现场施工条件限制需进行先梁后拱施工即在主梁进行支架施工后在主梁上采用汽车吊吊装钢箱拱 为确保吊车上桥时的结构安全明确主梁预应力的张拉时机对比分析吊车上桥时是否张拉预应力对主梁受力的影响图 桥梁立面布置图(单位:)现浇箱梁构造概况现浇箱梁全长 根据需要设置 道横梁梁高采用 等截面连续梁单幅采用单箱双室结构 箱梁顶板宽 底板宽 箱梁悬臂长 悬臂端部板厚 悬臂根部板厚 标准断面处腹板厚度 顶板厚度 底板厚度 顶板与底板设置 的倒棱底板与腹板设置 的倒棱 箱梁横坡通过桥面现浇层调节形成 箱梁标准段断面图如图 所示图 箱梁标准段横断面图(单位:)预应力钢筋布置情况预应力钢筋采用低松弛高强度预应力钢绞线的力学性能应满足预应力混凝土用钢绞线(/)的相关规定 其力学性能如下:整根钢绞线公称面积为 预应力管道采用预埋塑料波纹管管道摩擦系数 管道偏差系数 锚具变形、钢筋回缩取 (单端)箱梁仅在腹板中布置有纵向预应力钢束箱梁按 类预应力构件设计每个断面腹板纵向共布设 束 采用单端张拉第一联在起点处张拉第二联在终点张拉 箱梁标准段预应力布置图如图 所示钢束概况如表 所示图 箱梁标准段预应力布置图(单位:)表 预应力钢束布置概况钢束名称 布置位置规格束数波纹管内径/张拉类型腹板单端张拉腹板单端张拉腹板单端张拉腹板单端张拉腹板单端张拉腹板单端张拉腹板单端张拉腹板单端张拉腹板单端张拉 预应力张拉方案方案一:当吊装钢箱拱时箱梁预应力已经张拉完毕由于预应力的存在导致箱梁跨中位置出现上拱现象箱梁底部与支架部分脱离接触 此时吊车及运梁车移动至箱梁上开展钢箱拱吊装工作方案二:当吊装钢箱拱时箱梁没有张拉预应力箱梁底部与支架顶充分接触 此时运梁车与吊车移动至箱梁上开展钢箱拱吊装工作当采用以上两种方案对波浪拱桥进行钢箱拱吊装阶段有限元模拟时主要分别考虑以下两个工况工况一:汽车吊作用于混凝土拱正中央运梁车作用在汽车吊前方如图 所示图 运梁车及汽车吊布置示意图工况二:汽车吊作用于中跨中间位置运梁车作用在汽车吊前方如图 所示图 运梁车及汽车吊布置示意图 有限元模型本桥使用 有限元软件建模 模型包括箱梁及混凝土拱等吊车、运梁车换算为荷载加载在结构上主要材料参数见表 本桥中箱梁、混凝土拱使用梁单元模拟空间有限元模型如图 所示表 主要材料参数主要结构材料弹性模量/容重/()混凝土拱肋 箱梁 图 空间有限元模型 预应力张拉前后对梁体的应力影响 有预应力时箱梁应力当采用方案一也就是张拉完预应力再进行钢箱拱吊装工作时两种工况下箱梁上、下缘应力见图 ()箱梁上缘应力(单位:)()箱梁下缘应力(单位:)图 有预应力时工况一下箱梁应力图()箱梁上缘应力(单位:)()箱梁下缘应力(单位:)图 有预应力时工况二下箱梁应力图由图 可知工况一条件下箱梁上缘最大压应力为 位于箱梁边跨跨中位置最大拉应力为 位于箱梁第一联与第二联交界处牛腿位置箱梁下缘最大压应为 位于箱梁边跨位置最大拉应力为 位于箱梁第一联与第二联交界处牛腿位置 由图 可知工况二条件下箱梁上缘最大压应力为 位于箱梁边跨跨中位置最大拉应力为 位于箱梁第一联与第二联交界处牛腿位置箱梁下缘最大压应为 位于箱梁边跨位置最大拉应力为 位于箱梁第一联与第二联交界处牛腿位置 通过分析可知当张拉预应力时无论工况一还是工况二情况下箱梁结构均整体受压 无预应力时箱梁应力当采用方案二即先不张拉预应力时进行钢箱拱吊装工作时两种工况下箱梁上、下缘应力见图 ()箱梁上缘应力(单位:)()箱梁下缘应力(单位:)图 无预应力时工况一下箱梁应力图()箱梁上缘应力(单位:)()箱梁下缘应力(单位:)图 无预应力时工况二下箱梁应力图由图 可知工况一条件下箱梁上缘最大压应力为 位于第一个边跨跨中位置最大拉应力为 位于第一个仰拱与箱梁交界处下缘最大压应力为 位于第一个仰拱与箱梁交界处最大拉应力为 位于仰拱顶与箱梁交界处 由图 可知工况二条件下箱梁上缘最大压应力为 位于第一个边跨跨中位置最大拉应力为 位于仰拱与箱梁交界处下缘最大压应力为 位于仰拱与箱梁交界处最大拉应力为 位于箱梁中跨跨中位置交界处 通过分析可知当不张拉预应力时无论工况一还是工况二情况下箱梁整体结构部分受拉部分受压(下转第 页)管道处于一条直线上同时应采用技术出众的挖掘机 质量控制要点在安装管道时对管道安装的质量与管道的线型位置和设计高程进行精确的控制 保护管道插口薄弱端的质量接缝大小以及摸带宽度 管道安装方案的对比 施工技术目前“叉车法”安装管道的技术很先进但由于对管道基础的强度和作业面宽度的要求高因此局限了叉车法的使用环境并且叉车法对管道接缝控制能力差容易出现管道接缝大小不一控制“吊车、挖掘机法”与“叉车法”相比采用前者进行管道安装可以有效地减少施工工序促进对管道技术的控制这种方法在管夹的辅助下有效地降低了管道安装的技术要求提高了施工效率“叉车法”对管道基础强度及作业场地要求高 只有管道基础强度达到叉车作业的承载强度及作业面宽度管道安装才能正常进行 施工进度传统的“叉车法”法要求在安装过程中基础强度必须达到作业要求管道下放到管道基础上才能施工 这样管道安装速度是缓慢的管道安装构造效率降低了 而“吊车、挖掘机法”在管夹的辅助下只需要调整好管夹重心进行连续作业同时管道基础达到管自身的承载力就可以开始管道安装减小对管道基础强度的要求以笔者所在项目在施工的 雨水管为例同样成槽时间吊车、挖掘机法比叉车法早 能进行管道安装叉车法安装 的雨水管为/而挖掘机法安装 的雨水管为 /成本控制传统的“叉车法”需要单独租用叉车叉车在市政工程属于短租设备租赁费较高而“吊车、挖掘机法”属于市政工程的长租设备费用低且在相同工程量的情况下“吊车、挖掘机法”效率高能节省成本 因此“吊车、挖掘机法”可减小设备租赁费提高管道安装效率缩短施工工期有效地控制施工成本 结 语鉴于上述情况与叉车法相比吊车、挖掘机法在管道安装技术、速度和成本方面具有明显的优势 城市规模的持续扩大也导致地下排水管网的大规模扩建 在城市内涝的大环境下大直径钢筋混凝土排水管道在市政工程中的应用也常态化因此大直径钢筋混凝土管道技术的应用和开发十分重要对大直径钢筋混凝土管道技术的分析应用有助于市政工程地下管网的建设:参 考 文 献:杨振波张津师华等.市政混凝土排污管道防腐涂装技术探讨.涂料技术与文摘():.王玉萍郭建新.市政工程大管径钢筋混凝土管道安装技术探索.市政技术():.姚彬炜.探讨市政给排水工程管道安装技术.经营管理者():.解国雯.市政给水排水管道的类型与选择.城市道桥与防洪():.郑学庆.市政道路给排水管道工程的设计与施工.科技与企业():.刘永红.地下水丰富区域双排大管径混凝土管道施工技术探讨.城市公用事业():.(上接第 页)张拉预应力对主梁变形影响两种工况中张拉预应力情况下和不张拉预应力情况下箱梁关键位置变形对比见图 图 工况一中张拉预应力前后箱梁变形对比图 工况二中张拉预应力前后箱梁变形对比由图 可知在工况一中不张拉预应力时箱梁值变形较大且多为负值明显大于张拉预应力后的箱梁变形值且张拉预应力时最大变形为 不张拉预应力时最大变形为 由图 可知在工况二中不张拉预应力时箱梁变形变形值较大且多为负值明显大于张拉预应力后的箱梁变形值且张拉预应力时最大变形为 不张拉预应力时最大变形为 通过分析可知当张拉预应力后箱梁结构在吊车上梁进行吊装钢箱拱过程中结构整体变形较小对结构整体安全有利 结 论本文以某波浪形钢箱拱桥为研究背景采用 有限元软件建立空间模型对钢箱拱吊装阶段吊车上梁过程中预应力钢束张拉前后箱梁应力及变形进行了分析得出如下结论)满堂支架法施工预应力箱梁过程中先张拉预应力钢束后进行吊车上梁施工时则箱梁整体受压若在张拉预应力前吊车上梁则箱梁部分受压部分受拉 故采用先张拉预应力再吊车上梁进行作业对箱梁的受力更为有利)采用先张拉预应力钢束再进行吊车上梁箱梁整体变形较小有利于结构的整体安全:参 考 文 献:彭波.预应力张拉对现浇箱梁满堂支架受力体系的影响分析.北方交通():.于会超.京沪高铁箱梁桥张拉预应力钢筋时满堂支架计算分析.特种结构():.朱洪明.现浇箱梁支架设计及 建模验算.福建交通科技():.左阿龙.预应力张拉对满堂支架影响的研究.施工技术():.喻德明张辉辉.桥梁工程现浇预应力箱梁施工技术分析.黑龙江交通科技():.陈红亮.现浇箱梁预应力张拉施工工艺技术分析.工程建设与设计():.熊扬陈卓.混凝土连续箱梁预应力单端张拉对其产生的影响.黑龙江交通科技():