何 志 超

(上海铁路局建设处，上海 200071)

连续梁预应力张拉方式改变引起应力损失及对策

何 志 超

(上海铁路局建设处，上海 200071)

以某铁路工程为例，研究了梁宽端预应力单端张拉对结构应力、变形的影响，提出了增加宽侧边跨底板纵向钢束数量、启用备用束、超张拉等处理方法，并分析了其处理效果，以供参考。

变宽连续梁，单端张拉，预应力损失，备用束

1 工程背景

某新建铁路有砟轨道现浇变宽连续箱梁(32+48+32)m，预应力混凝土三线变宽连续梁梁体为单箱双室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽15.23 m～18.133 m，箱梁底宽9.43 m～12.333 m。顶板厚度40 cm；腹板厚度50 cm～70 cm～90 cm，底板厚度35 cm～60 cm。在端支点、中支点及跨中共设5个横隔板，隔板设有孔洞，供检查人员通过。主梁全长113 m，中支点梁高3.4 m，跨中梁高2.8 m，边支座中心至梁端为0.55 m，桥面宽为15.23 m～18.133 m。图1为桥梁立面示意图，图2为主梁支点及跨中截面示意图。变宽连续梁采用满堂碗扣支架现浇施工。

受施工现场实际条件限制，桥梁最宽处端部截面无空间进行预应力张拉作业，锚固端位于最宽处梁端预应力钢束均无法按照原设计进行两端张拉，只能进行单端张拉。该端部截面的钢束分布如图3所示，包括通长钢束F1～F4，T5以及宽边跨钢束SB1～SB4。本文通过有限元计算分析两种情况：1)连续梁最宽处梁端的纵向钢绞线全部采用单端张拉，其预应力损失对结构影响，应力与变形能否满足设计规范要求；2)连续梁最宽处梁端的纵向钢绞线全部采用单端张拉，增加纵向预应力钢束数量，并超张拉5%，分析连续梁结构应力与变形能否满足设计规范要求[1,2]。

2 计算模型、计算参数及施工过程

1)计算模型。采用空间杆系单元建立结构计算模型，计算模型见图4，主梁为全预应力构件，计算不考虑普通钢筋参与结构受力。全桥离散为48个单元,边界条件为中墩固定支座，其余为纵向活动支座。

2)计算参数。结构自重：混凝土容重取为26.5 kN/m3。混凝土弹性模量采用3.55 MPa，泊松比0.167。

3)计算荷载。a.箱梁自重；b.二期恒载240 kN/m；c.三线中活载；d.纵向预应力荷载；e.混凝土收缩徐变作用。

4)预应力损失[3-6]计算参数。孔道偏差系数取0.002 5，孔道摩阻系数取0.23，张拉端锚固变形按6 mm计算。

5)混凝土收缩徐变按现行铁路桥梁规范考虑。

6)施工过程。施工阶段计算工况划分如表1所示。

表1 施工阶段计算工况划分

3 梁宽端预应力单端张拉的影响

假定连续梁最宽处梁端的纵向钢绞线全部采用单端张拉，分别建立按原设计的两端张拉计算模型及单端张拉计算模型，对两个模型计算结果进行比较，分析单端张拉计算模型应力与变形能否满足设计规范要求。考虑混凝土收缩徐变三年后的效应，图5、图6分别为成桥三年后梁体上缘和下缘累计应力图。上缘应力相差较小，宽侧边跨跨中最大相差1 MPa；下缘压应力相差较大，宽侧边跨跨中压应力单端张拉比原设计小2.8 MPa。图7为成桥三年后累计变形，宽侧边跨跨中变形有差异，原设计边跨上拱，单端张拉下挠，差值小于5 mm。

4 处理措施及效果

为提高宽侧边跨跨中下缘压应力，梁宽侧端部纵向预应力均采用单端张拉，边跨SB1～SB4钢束由原来的15-φ15.2替换为19-φ15.2，并使用该边跨备用束SBb，采用19-φ15.2钢束。梁宽侧边跨SB1～SB4钢束及备用束SBb(共10束)均单端超张拉5%到1 365 MPa。

分别建立按原设计的两端张拉计算模型及处理措施后单端张拉计算模型，对两个模型计算结果进行比较，分析处理措施后单端张拉计算模型应力与变形能否满足设计规范要求。考虑成桥后混凝土三年收缩徐变，图8、图9分别为成桥三年后梁体上缘和下缘累计应力图。上缘应力相差较小，宽侧边跨跨中最大相差1 MPa；梁宽侧边跨梁体上缘应力与设计模型相比压应力小0.8 MPa，但其绝对值比中跨跨中梁体上缘压应力值要大，满足设计要求。单端张拉模型与设计模型相比，梁宽侧边跨梁体下缘压应力最大差异0.8 MPa，在边跨跨中差值减小到0.6 MPa，其压应力达到5.8 MPa；在运营阶段，最小压应力3.8 MPa，考虑到结构安全系数，满足规范要求。

成桥后考虑混凝土三年收缩徐变梁体累计变形基本一致，处理措施后中跨跨中起拱12 mm，比原设计小3 mm，其余差异很小。

5 结语

计算结果表明通过增加预应力钢束、超张拉等措施，变宽连续梁梁宽侧端部纵向预应力改为单端张拉后，与原设计应力相比，梁宽侧边跨跨中压应力储备减小0.6 MPa，结构应力、变形满足规范要求，施工单位可依据相关规范组织施工。

[1] TB 10002.1—2005,铁路桥涵设计基本规范[S].

[2] TB 10002.2—2005,铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].

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[6] 刘世明,刘永健,耿东升,等.现浇箱梁预应力钢筋张拉方式影响分析[J].公路交通科技,2013(3):77-79.

Stress loss and countermeasures of continuous beam owing to prestressed tension methods

He Zhichao

(ShanghaiRailwayConstructionOffice,Shanghai200071,China)

Taking the railway engineering as an example, the paper studies the impact of beam one-end prestress loss upon structural stress and deformation, puts forward processing methods of increasing vertical steel bundle quantity of wide side crossing-board, using reserved bundle and extra tensioning and so on, and finally analyzes its processing effect, with a view to provide some guidance.

widening continuous-beam, one-end tension, prestress loss, reserved bundle

2015-03-10

何志超(1973- )，男，硕士，高级工程师

1009-6825(2015)14-0169-03

U441.3

A