淺談預應力蓋梁的設計與計算

淺談預應力蓋梁的設計與計算

0構造蓋梁的必要性目前，長道路橋梁的建設已越來越個性化、設備化。預制空心板梁、小箱梁、T梁的采用,不可避免地出現(xiàn)了大批蓋梁。如何較好地設計蓋梁成為人們比較感興趣的話題。下面將從幾個方面就蓋梁的設計與計算作簡要的闡述。1后澆梁蓋梁(1)普通鋼筋混凝土蓋梁;預應力混凝土蓋梁。(2)獨柱蓋梁;多柱蓋梁。(3)短懸臂蓋梁;大懸臂蓋梁。(4)明蓋梁;暗蓋梁。(5)普通蓋梁;匯流端蓋梁(多柱大蓋梁)。(6)現(xiàn)澆梁下蓋梁;預制梁下蓋梁。2計算方法：蓋梁成本2.1計算方法2.1.1對稱布置及簡化活載橫向簡化:汽車偏載時采用剛性橫梁法,汽車對稱布載時采用杠桿法。活載縱向簡化:將多跨連續(xù)梁簡化成2跨簡支梁進行計算。計算煩瑣且復雜,不建議采用手工計算。2.1.2預應力混凝土蓋梁受力分析對于普通鋼筋混凝土蓋梁可直接采用橋梁通軟件進行蓋梁內(nèi)力計算及構件驗算。預應力混凝土蓋梁可借助橋梁通軟件獲取蓋梁上支座反力,然后利用其它有限元軟件進行受力分析。橋梁通軟件的蓋梁計算原理同傳統(tǒng)的計算方法基本一致。2.1.3單車道荷載作用下的研制采用橋梁博士進行蓋梁計算,其計算原理為:提取縱橋向單車道荷載作用下的支座反力,將其等效為汽車荷載,利用橋梁博士的橫向加載功能進行分析計算。這種方法有一定的局限性,特別是對于現(xiàn)澆箱梁下蓋梁的計算不盡合理。2.1.4特殊形式蓋梁受力特性分析蓋梁計算存在諸多假設,為了較好地分析一些特殊形式蓋梁的受力特性,我們有時需要進行一些空間實體分析。實際上,蓋梁的計算過程就是如何準確地獲取若干組控制反力的過程。2.2計算原理2.2.1橫向分布法的基礎目前工程上采用的計算方法多為離散計算方法。這種方法的基礎源于橫向分布計算,因此選擇合適的橫向分布理論至關重要。目前的方法有:剛性橫梁法(偏心受壓法)、杠桿法、剛接板法、鉸接板法、正交異性板法。2.2.2空間桿系構建這里簡單介紹一下梁格理論。梁格法從目前的應用來看效果并不是很好。梁格法與空間實體有限元相比建模簡單,但對設計者的要求較高。采用3D-BSA軟件進行空間桿系計算比較方便。采用MIDAS或ANSYS來構建梁格往往誤差較大。采用橋梁博士進行梁格計算是錯誤的。2.3蓋梁計算的控制因素2.3.1預應力張拉批次每個蓋梁的計算都是完整和獨立的,因此施工階段的計算也尤為重要。從施工的角度出發(fā),預應力張拉批次越少越有利。張拉批次盡量不要超過2次,否則會給施工帶來不便。如果采用2次張拉,2次張拉鋼束量的比例是一個重要的控制指標。2.3.2施工制程度的影響施工階段控制應力和正常使用階段控制應力是密切相關的。正常使用階段的應力控制程度直接影響到施工階段的應力好壞。蓋梁設計往往由施工階段應力控制。我們既要保證正常使用階段應力滿足規(guī)范要求,又要保證架設預制梁和成橋時蓋梁混凝土不被拉壞。蓋梁的施工控制應力直接決定預應力束的布束形式和預應力的張拉批次。2.3.3蓋梁的彎剪強度驗算對應的是承載力極限狀態(tài)設計法。應力驗算對應的是正常使用極限狀態(tài)設計法。兩種方法基于不同的概率設計水平。應力通過或混凝土不開裂不能保證結構強度滿足要求。蓋梁的強度計算不同于一般縱梁,大多數(shù)蓋梁為淺梁,有時也會出現(xiàn)深梁和普通受彎構件。普通受彎構件和深受彎構件的彎剪計算公式是不同的。深受彎構件的受剪效應比較突出。由于蓋梁寬度按構造擬定,抗扭能力比較強,所以一般很少進行蓋梁抗扭計算。注意懸臂部分強度驗算的特殊性。2.3.4表中的阿波羅號彎曲和裂縫計算嚴格按規(guī)范執(zhí)行即可。3梁設計的概念3.1現(xiàn)澆蓋梁的葉片設計好的設計是在滿足設計目的的基礎上盡量避免難題的發(fā)生,而不是把難題解決得如何好。在現(xiàn)澆蓋梁的設計中,這一點表現(xiàn)得很突出?，F(xiàn)澆梁的支座間距應同時兼顧蓋梁、橫梁的受力。當支座布置于蓋梁柱附近時可以減少鋼束,降低設計難度。3.2墩柱間距與懸臂長度的關系蓋梁墩柱間距的確定有時受橋下控制因素的制約。單從受力角度來講,墩柱間距同懸臂長度有一定的關系。對于大懸臂蓋梁,墩柱間距一般比較小。墩柱間距過小,墩柱數(shù)量過多,超靜定次數(shù)過多,溫度荷載下墩柱受力不利。3.3匯流端大蓋梁在一些項目中我們出于控制造價的原因,把很多現(xiàn)澆箱梁改為預制箱梁,結果造成匯流端大蓋梁的誕生。這種大蓋梁同時承受由現(xiàn)澆變寬橋、預制箱梁、匝道箱梁支座傳力,受力較為復雜,對施工單位約束較多,同時從美觀的角度來講比較難看。因此,不建議采用大蓋梁。3.4必要的鋼筋絞線配置預應力鋼絞線的布置最能發(fā)揮設計人員的主觀能動性。預應力鋼絞線的線形、張拉方式、鋼絞線型號的選擇對蓋梁的受力及張拉批次有很大的影響。3.5蓋梁的選擇控制實際上,蓋梁本身不是很美觀。當橋較窄,跨徑較大,梁較高時,蓋梁的梁高選擇不單單由受力控制。有時為了與上部結構協(xié)調(diào)一致,會人為地加大蓋梁梁高。4幾種特殊類型的設計特點4.1蓋梁墩柱與蓋梁固接特點:獨柱蓋梁本身是靜定結構,但汽車偏載作用對蓋梁墩柱十分不利。因此,大多數(shù)蓋梁墩柱橫橋向尺寸較大,墩柱與蓋梁固接形成剛域。采用簡單的梁柱交于1節(jié)點建模計算,顯然不合理。采用實體單元進行計算,確定墩柱和蓋梁的剛域范圍,然后進行桿系簡化計算,是一種較實用的方法。4.2多柱覆蓋層設計特點:對于多柱大蓋梁,當汽車對稱布置時采用杠桿法進行計算有一定