預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁起拱度的計算方法

1、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁起拱度的計算方法馬軍輝金華市公路橋梁建設(shè)有限公司金華市321000摘要：利用預(yù)應(yīng)力混凝土梁彈性-徐變統(tǒng)一計算理論和桿件有限元的知識，對某預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的起拱度進行計算，并探討了混凝土徐變系數(shù)的變化對該橋起拱度的影響。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土橋；起拱度；徐變系數(shù)；有限元法，計算方法1引言預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件所使用的材料一般都是高強度材料，相對普通鋼筋混凝土來說，在同樣承載能力下，其截面尺寸較小。因此，應(yīng)注意驗算預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的撓度，防止過大的正負(fù)撓度影響構(gòu)件的正常使用。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的撓度是由荷載產(chǎn)生的下?lián)隙群推念A(yù)加力引起的起拱度兩部分組成。給定恒載，不難算出預(yù)應(yīng)力施加完

2、畢后的起拱值fy。但這只是起拱值的一部分。起拱度因受混凝土徐變的影響隨時間的增長而增大。徐變變形與許多因素有關(guān)，如混凝土在長期荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力大小、加荷時混凝土的齡期、混凝土的組成成分的品質(zhì)和配合比、結(jié)構(gòu)形狀尺寸以及養(yǎng)護和使用條件下的溫度與濕度等。實踐證明，如果施工中對徐變影響無控制或控制不當(dāng)，由于混凝土徐變引起的起拱fx將占起拱總值的大部分，即fx=(1.53.0)fy或更大。不僅如此，混凝土的收縮和徐變，使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件縮短，因而將引起筋束中的預(yù)拉應(yīng)力的下降，通常稱此為預(yù)應(yīng)力損失。顯然，筋束的預(yù)應(yīng)力損失，也相應(yīng)地使混凝土中的預(yù)壓應(yīng)力減小?；炷恋氖湛s和徐變值越大，則預(yù)應(yīng)力損失值就越大

3、，對預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)就越不利1。因此，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工中，應(yīng)盡量減少混凝土的收縮和徐變，并應(yīng)盡量準(zhǔn)確地確定混凝土的收縮變形和徐變變形值?？紤]到混凝土徐變產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，目前的解釋也不盡相同，而且在露天環(huán)境下工作的橋梁結(jié)構(gòu)，影響混凝土徐變的各項因素不易確定，鑒于所有這些變化的原因，精確地確定徐變的大小是不容易的，往往是利用建立在試驗資料基礎(chǔ)上的經(jīng)驗公式而求得。因此混凝土徐變引起的起拱fx也是粗略解，缺乏有力的理論公式。在國內(nèi)許多設(shè)計、施工及監(jiān)理工作中，尚未見過有圖紙給出起拱的設(shè)計值。橋面標(biāo)高設(shè)計取值時，也未予以考慮。施工承包人對起拱普遍缺乏認(rèn)識，也無相應(yīng)的控制措施，任其發(fā)生，起

4、拱值形形色色，致使安裝后梁整體上下面參差不齊。當(dāng)起拱值過大，無法保證橋面鋪裝厚度時，只得調(diào)整路線縱斷面，這方面的經(jīng)驗教訓(xùn)，國內(nèi)外都比較多。由于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)有其獨特的優(yōu)越性，所以它在近數(shù)十年來得到了迅猛的發(fā)展。但是混凝土徐變的不斷發(fā)展帶來過度的起拱，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，一直是困擾工程技術(shù)人員的重要問題。長期以來，國內(nèi)外對徐變進行了大量的研究，已經(jīng)根據(jù)這些研究成果獲得了許多計算方法。但是，這些計算理論和方法往往很繁雜，并且沒有相應(yīng)的電算程序，使手算的工作量較大，給工程人員帶來諸多不便。綜上所述，為了避免起拱度帶來的諸多麻煩，迫切需要一種能滿足工程實際的計算方法，較精確地求得預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的起

5、拱值，從而采取有效措施對起拱度加以控制。簡支梁起拱度的計算梁單元的變位圖見圖1,利用預(yù)應(yīng)力混凝土梁彈性-徐變統(tǒng)一計算理論對該30m簡支T梁進行起拱度的計算2,簡支梁各點的起拱度見表1。圖1梁單元變位圖此主題相關(guān)圖片如下：結(jié)構(gòu)連續(xù)體系起拱度的計算利用桿件有限元理論3,求出張拉負(fù)彎矩鋼束后，形成結(jié)構(gòu)連續(xù)體系的起拱度。表1簡支梁各點的起拱度此主題相關(guān)圖片如下：援崛納r-起戰(zhàn)圉叫中茸法將口%.附3后中弟S手00IXd劉.創(chuàng)口TC24-5037Z.即4口$30030月區(qū)9M，僅S該橋的計算圖式見圖2圖2計算圖式此主題相關(guān)圖片如下：在圖2中，x軸為預(yù)應(yīng)力混凝土梁上各截面的橫坐標(biāo)，單位為m,y軸為相應(yīng)截面的

6、起拱度，單位為m。點0,3,7,10為支座處，點A,B,C,D為張拉負(fù)彎矩鋼束處，點1,5,9為各孔的跨中截面處。節(jié)點數(shù)為11,單元數(shù)為10,求出在后加恒載g2（0o1m厚的水泥混凝土）和預(yù)壓力的作用下，結(jié)構(gòu)連續(xù)體系各點的起拱度見表2。表2結(jié)構(gòu)連續(xù)體系的起拱度此主題相關(guān)圖片如下：中H電工aaQ3E2£13g7322.33EM2.353923aaW43702.4K75$j南22343.的ciq臺2Q37024TJ737aa2,J52加2K392q3.科2£13.珂73100Q2.3總起拱度的計算將簡支梁的起拱度和結(jié)構(gòu)連續(xù)體系的起拱度合成，可以得到梁上各點的總的起拱度，見表續(xù)上

7、：表3梁上各點的總起拱度此主題相關(guān)圖片如下：各點選第535,01514昌|e69中鱷4或電20一百M25期443或q2133F選度亡或為2?2由該橋各點的起拱度計算結(jié)果可知：邊跨中梁的起拱度的最大值為28.29851mm,中跨中梁的起拱度的最大值為25.01514mm,邊跨邊梁的起拱度的最大值為32.68573mm,中跨邊梁的起拱度的最大值為27.81669mmo計算結(jié)果是符合襄樊-十堰高速公路在建的預(yù)應(yīng)力混凝土30mT梁實測的起拱度范圍的。由于混凝土徐變系數(shù)?。╰,°）直接受到加載時混凝土的實際齡期。和計算齡期t的影響，因此，t、。取值的不同使起拱度也發(fā)生變化。在給定骨料品質(zhì)、混凝

8、土的配合比、養(yǎng)護環(huán)境等的條件下，該橋各點的起拱度隨t、t的變化見表4、表5。表4中梁各點的起拱度隨加載齡期T和計算齡期t的變化此主題相關(guān)圖片如下：加超齡朗不慎箔朗起樵和的點102。4原54IJ2710.6552112.005?1電一處q4113.271貸“轉(zhuǎn)"14一電M14圓.02注II.：Z53«I4.4JT司1TJ4404421建.30110靖IdH.心M30MISO4峋.衣7M-n21J創(chuàng)2415il.21%能。昧噩q舊無ZT,AIST4?tZ.lBSQ.4237段卻60aIQ.W*4114W刈“13.144無14.3國147日IS舊屯5113J灑柒Ils”ia16,

9、53?Id30.330qi幗陽Q西13QOXIB-42104ima.248$1D一班66203aB.aijh1410.59645SJEJ-S5?.<fil14q.st?i22i13.K3Im10.94410q蒙3史12.322的14JO2nMaH.61T1?14J制號imM.290SI四，五7%17但配21同陷刎刀9N33a百.雷2160吊1M曳i100H.ZS75I抒學(xué)K坐139”4a1LW9M表5邊梁各點的起拱度隨加載齡期T和計算齡期t的變化此主題相關(guān)圖片如下：m我曲期洋值曲康起恨身3京1§2或445415JUS43IZ.212JZiq,邱g雷13.33232T旗.酩T的1

10、5Mg213J平外22月百S3I8.7TT£2僮.國外W響11的4ZIa.劃心司囚曹融1T,g鼎21.鄧M2027sn心22.42532舊國as22.&V郵)icn守30.眸1配25.39333I空包05iajotsq.y11JCBTIHIE觸8ISIII盤13gzs地口31gT21aArau17由外14.145IK.304解33&.皿01I9.SS542li.73T2530的100冥煙D2To?a修23.0電27閶礴的1411K5IT(g.a的S.154刷ia3it，21is.函a*12.SI5a?io.sm加I3JET始14IE.42S33I4JH2K12,024

11、5ISTKOT10cl23由£2四913辦一人Mwid.1卬o1.833a?曲有曳莒.加J310022U7Uisaxoz15曲asII.MTS9從表4,表5可知：在其它條件相同的情況下，加載齡期。越大，梁的起拱度越小，而計算齡期t越大，梁的起拱度越大。因此，施工者不應(yīng)單以混凝土的強度為指標(biāo)（“不低于設(shè)計規(guī)定，設(shè)計未規(guī)定時，不應(yīng)低于設(shè)計標(biāo)號的75%）決定張拉時間，而應(yīng)盡可能延長施加預(yù)應(yīng)力時的混凝土齡期，以利于減小起拱度。而且,為了防止預(yù)制梁起拱度過大，預(yù)制梁與現(xiàn)澆橋面混凝土由于齡期差別而產(chǎn)生過大的收縮差，存梁期不應(yīng)太長，宜按1個月控制。另外，預(yù)制梁建議設(shè)置向下的二次拋物線反拱，預(yù)制梁梁頂線形應(yīng)與梁底線形一致。3結(jié)語探討一種較簡潔的橋梁起拱度的計算方法，力求解決工程實際中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)