大跨徑PC連續(xù)剛構橋預應力沿程分布分析.pdf

1、十九世紀預應力技術開始在混凝土中使用，預應力混凝土技術（PC技術）產生萌芽，隨著發(fā)展，人們嘗試著在梁橋中使用PC技術，形成了最初的預應力混凝土橋梁，即PC橋梁，到了二十世紀三十年代，世界上70％的橋梁都采用了PC技術。
　　隨著PC技術在橋梁工程中的大量使用，PC橋梁混凝土劣化、預應力鋼束缺損、跨中下撓等一系列病害開始出現，在大跨徑PC連續(xù)剛構橋上，尤為明顯。目前應對這些病害的方法主要為外部加固、減輕荷載、更換梁體等措施，未能從決

2、定橋梁受力狀況的預應力沿程分布情況入手，從根本上預防。
　　本文以受預應力沿程分布影響較大的大跨徑PC連續(xù)剛構橋與其使用的預應力鋼束為分析對象，開展了針對預應力鋼束與箱梁結構的有限元沿程分布分析。
　　首先對預應力沿程分布和沿程分布分析進行定義，說明沿程分布分析分為分別針對鋼束與箱梁的兩個階段，指出鋼束預應力損失與沿程分布情況不良是目前大跨徑PC連續(xù)剛構橋存在跨中下撓、梁體裂縫等問題的主要原因。總結目前采用的預應力體系建立質

3、量控制與評價的方法，指出其存在定性要求導致質量差異等問題。在對收集既有資料進行歸納的基礎上，總結出目前已有的預應力沿程分布理論與方法，確定了《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》為沿程分布分析的對比基礎與參照。
　　接著，基于有限元接觸分析軟件Midas/NFX針對鋼束沿程分布分析分別建立、分析并比選了“箱梁實體-鋼束實體（全接觸形式）”、“箱梁實體-鋼束實體（真實面積形式）”、“箱梁實體-鋼束板”、“箱梁實體-鋼束梁”、“

4、板-鋼束板”等5類模型，選擇“板-鋼束板”模型為鋼束應力沿程分布計算最佳模型，并優(yōu)化。
　　隨后，在第一階段的沿程分布分析中采用“板-鋼束板”模型，以大跨徑PC連續(xù)剛構橋采用的預應力鋼束為研究對象，在預應力鋼束形狀與材料、張拉控制應力、摩擦系數等參數改變的情況下針對其應力損失進行沿程分布分析，實現模型對預應力損失與沿程分布的精確計算以及對張拉過程的模擬，并將分析結果反映到了規(guī)范修正與參數修改上。提出了實際工程中存在的“削峰平緩效應

5、”使考慮反摩擦影響適用于曲線段的鋼束回縮損失計算值與實際情況不符。
　　最后，在第二階段的分析中提出了模擬大跨徑PC連續(xù)剛構橋預應力張拉期間鋼束與孔道接觸的情況的彈性連接法，計算擬合出涉及摩擦的彈性連接法向剛度系數與模型單元尺寸、鋼束與孔道摩擦系數、鋼束曲率半徑、鋼束彎曲角度等參數關系的經驗公式。以重慶高家花園嘉陵江大橋復線橋為計算工程實例，分別采用模擬預應力效應的等效荷載法（梁單元模型）與彈性連接法（復線橋沿程分布分析模型）針對