不对称张拉对大跨度连续梁桥线形和应力的影响分析

【摘 要】预应力张拉是影响预应力混凝土构件力学性能的重要环节，合理的张拉顺序能使结构受力处于最优状态。在实际施工过程中，有时候会出现不对称张拉的情况。由于预应力张拉顺序改变会引起不桥梁结构内力（应力）的变化，造成结构内力紊乱。同时，还可能造成主梁产生侧向弯曲，导致桥梁线形的非对称性。为了清楚地分析不对称张拉对结构内力（应力）和变形的影响情况，本文以某铁路大桥的施工控制为工程背景，针对该桥9#梁段（最长悬臂浇筑梁段）预应力张拉进行数值模拟，分成两种不同的张拉顺序进行结果对比和分析研究。

【关键词】仿真分析；预应力混凝土连续梁桥；施工控制；预应力；不对称张拉

1 工程概况

某大桥主桥为（44.25+2×75+44.25）m预应力混凝土连续梁，梁体形式为单箱单室直腹板变截面预应力混凝土连续箱梁，采用悬臂浇筑施工。

2 计算模型

为了清楚地分析不对称张拉对结构内力（应力）和变形的影响情况，进行数值模拟时以9#梁段（最长悬臂浇筑梁段）预应力张拉为例，分成两种不同的张拉顺序进行结果对比和分析研究。选墩顶中心线附近的3-3截面为应力控制截面，悬臂端外侧的A、B截面为位移控制截面，对两种张拉顺序下的应力和位移变化情况进行对比分析。

计算时考虑以下两种张拉顺序：

① 按照设计张拉顺序，对称张拉。

待A9梁段混凝土土强度及弹性模量达到设计强度的90%后，从外侧到内侧依次对称张拉A9梁段的6根预应力钢束。

② 不对称张拉

待A9梁段混凝土土强度及弹性模量达到设计强度的90%后，从下游到上游依次张拉A9梁段的6根预应力钢束。

根据以上两种张拉顺序，分别计算3-3截面上A、B、C、D各点的应力以及A、B截面处的位移。

图1 控制截面及位置示意图（纵向）

图2 控制截面及位置示意图（横向）

图3 计算模型图

（2）计算结果及分析

根据计算结果，在设计张拉顺序下，1#截面最大的横向位移为0.8mm，并且由于截面另一侧的预应力张拉而很快恢复。而在不对称张拉作用下，A、B截面最大的横向位移达到了2.9mm。

各个阶段应力计算数据分别列于表3.3和表3.4，“当前阶段效应”表示由于该阶段预应力张拉引起的结构效应，“阶段累积效应”表示该阶段以前所有施工阶段的效应和该阶段预应力张拉效应的累积。