预应力混凝土连续梁桥

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1、一 预应力混凝土持续梁桥1.力学特点及合用范畴持续梁桥在构造重力和汽车荷载等恒、活载作用下,主梁受弯,跨中截面承受正弯矩,中间支点截面承受负弯矩,一般支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定构造,温度变化、混凝土收缩徐变、基本变位以及预加力等会使桥梁构造产生次内力。由于预应力构造可以有效地避免混凝土开裂,能充足发挥高强材料的特性,促使构造轻型化,预应力混凝土持续梁桥具有比钢筋混凝土持续梁桥较大的跨越能力,加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等长处,因此在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。预应力混凝土持续梁桥合适于修建跨径从30m到100多m的中档跨径和大跨

2、径的桥梁。2.立面布置预应力混凝土持续梁桥的立面布置涉及体系安排、桥跨布置、梁高选择等问题,可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的构造形式(图1)。构造形式的选择要考虑构造受力合理性,同步还与施工措施密切有关。aba.不等跨不等截面持续梁 b. 等跨等截面持续梁图1 持续梁立面布置1桥跨布置根据持续梁的受力特点,大、中跨径的持续梁桥一般宜采用不等跨布置,但多于三跨的持续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。当采用三跨或多跨的持续梁桥时,为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等,达到经济的目的,边跨取中跨的0.8倍为宜,当综合考虑施工和其她因素时,边跨一般取中跨的0.50.8倍。对于预应力混凝土持续梁桥宜取

3、偏小值,以增长边跨刚度,减小活载弯矩的变化幅度,减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨,会在边跨支座上产生拉力,需在桥台上设立拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航(车)净空及地质条件等因素的限制,并且同步总长度受到制约时,可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合,跨径从中间向外递减,以使各跨内力峰值相差不大。桥跨布置还与施工措施密切有关。长桥、选用顶推法施工或者简支持续施工的桥梁,多采用等跨布置,这样做构造简朴,统一模式。等跨布置的跨径大小重要取决于经济分跨和施工的设备条件。持续梁跨数以三跨持续梁用得最为广泛,持续梁桥持续超过五跨时的内力状况虽然与五跨时相差不大,但持续过长会导致梁端

4、伸缩量很大,需设立大位移量的伸缩缝,因此,持续跨数一般不超过五跨。2梁高选择(1)变截面持续梁桥持续梁桥支点截面负弯矩绝对值比跨中正弯矩大,采用变截面形式符合受力特点,同步变截面梁一般采用悬臂法施工,变高度梁与施工阶段内力相适应。从美学观点看,变高度梁比较有韵律感。变截面梁的梁底线形可采用折线、抛物线、圆曲线和正弦曲线等。二次抛物线与持续梁的弯矩变化相适应,最常采用。根据已建成桥梁的资料分析,支点梁高Hs约为最大跨径lm的1/151/20,跨中梁高H约为支点梁高的Hs的1/1.61/2.5。(2)等截面持续梁桥持续梁桥采用等截面布置,构造简朴、预制定型、施工以便,随着施工措施的发展愈来愈受到注

5、重。中档跨径4060m的持续梁桥,若采用预制装配施工和就地浇筑施工,为便于预制安装和模板周转使用,宜选用等截面布置。采用顶推法施工,为便于布置顶推和滑移设备,一般均采用等截面梁。对于长桥,选用中档跨径,采用逐跨架设施工和移动模架法施工,按等截面布置最为有利,它可以使用少量施工设备完毕全桥的施工。等截面持续梁桥的梁高,在拟定期可参照有关资料选用,可取梁高与最大跨径的关系H=(1/151/30)lm。当桥梁的跨径较大,采用顶推法施工时,梁高的选择不仅取决于桥梁的跨径,同步还要考虑顶推施工时对梁高的规定,为了避免顶推法施工最大悬臂时的不利受力状态,一般可设立临时墩。不设立临时墩时,梁高与顶推跨径之比

6、选在1/121/15为宜。6.2.3截面形式及尺寸预应力混凝土持续梁桥的截面形式诸多,一般应根据桥梁的跨径、宽度、对梁高的规定、支承条件、桥梁的总体布置和施工措施等方面拟定。合理地选择主梁的截面形式对减轻桥梁的重量、节省材料、简化施工和改善截面的受力性能都具有十分重要的意义。预应力混凝土持续梁桥常用的横截面形式有板式(涉及空心板)、T形梁式(涉及宽肋梁)和箱形梁式(图2)。a)常用的板式、肋式截面形式 b)箱形截面形式之一 c)箱形截面形式之二图2 持续梁桥典型截面形式图1板式和T形梁式截面板式和T形梁式截面一般只合用于中、小跨径的持续梁桥。板式桥构造简朴,施工以便,建筑高度小,在高架道路上用

7、的较多。图1(a)示出典型板、T形梁式截面形状。矩形实体截面已较少使用,替代矩形实体截面的是曲线形整体截面。当桥墩在横截面上是Y形支承时,可选用双峰形实体截面。实体截面的持续梁桥常采用在支架上现浇施工。空心板截面常用于跨径1530m的持续梁桥,板厚可取0.81.2m。肋式截面预制以便,常采用预制架设施工,并在梁段安装完之后,经体系转换为持续梁桥。常用跨径3050m,梁高一般取1.62.5m。为简化多肋T梁的施工,也有采用宽矮肋的单T断面,肋宽可达34m,外悬长翼板,称之为脊形梁或成为异形构造。总体来说,由于肋式截面肋的宽度不大,布置钢筋受到限制,在负弯矩区承压面积不大,因此应用不多。2箱形截面

8、当持续梁的跨径超过4060m时,主梁多采用箱形截面。箱形截面为闭口截面,截面具有良好的抗弯和抗扭性能,并且箱形截面有顶板和底板,可以在跨中或支座部位能有效地抵御正负弯矩。图2(b)示出常用的箱形截面,其中单箱单室截面多用在顶板宽度不不小于18m的桥梁;单箱双室截面合用于顶板宽度25m左右;双箱单室截面顶板宽度可达40m左右;圆空式单箱双室截面合用于顶板宽度15m左右;单箱多室截面的桥梁宽度可不受限制。此外,箱式截面尚有单箱三室、双箱双室、多箱单室等。单箱单室截面受力明确、施工以便、节省材料用量。因此,当桥宽在2025m范畴之内,也有不少桥梁采用单箱单室截面,但需要在截面构造上采用一定的措施。如

9、图2(c)上图所示,为了加强长悬臂板的抗弯刚度,可采用横梁加劲、斜撑加强,或在顶板上设立横向预应力筋,后来一种措施最为常用。直腹板箱梁构造简朴,施工以便,重要用于箱宽不大时。斜腹板箱梁可减小底板的横向跨度,节省下部构造的圬工量,同步能有效的减小迎阳面,改善风的袭击角,改善温度应力和抗风性能,但模板制造较复杂。分离式箱梁(图2c)特点是构造简朴,受力明确,横向分布系数小,施工时可分箱进行,施工简朴。(1)顶板和底板厚度箱形梁顶板和底板厚度既要满足纵、横向的受力规定,又要满足构造构造及施工上的需要。其选定原则如下:箱梁顶板厚度要满足布置纵、横预应力筋的构造规定,同步还要满足桥面板横向弯矩的受力规定

10、。不设横向预应力筋时顶板厚度与腹板间距的关系可以参照表6.1选用。当设有横向预应力筋时,顶板厚度需足够布置预应力筋的套管并留有混凝土注入的间隙。表1 腹板间距与顶板厚度顶板两侧悬臂板的长度是调节顶板内弯矩的重要因素。悬臂板长度一般采用25m,当长度超过3m后,一般需布置横向预应力筋。对于变截面持续梁,箱梁跨中底板厚度一般按构造选定,若不配预应力筋,厚度可取1518cm;配有预应力筋,厚度一般为2025cm。在负弯矩区特别是在接近桥墩的截面底板,承受较大的负弯矩,由于底板的宽度比顶板小得多,底板的厚度要比顶板大,以适应受压规定。墩顶处底板厚度一般为支点梁高的1/101/12,底板厚度由跨中向支点

11、逐渐加厚。对于顶推法施工的等高持续梁,由于施工过程中截面承受交变的正负弯矩,底板往往设计成等厚。(2)腹板厚度跨中腹板厚度的选定,重要取决于布置预应力筋和浇注混凝土必要的间隙等构造规定。一般状况下可按如下原则选用:腹板内无预应力筋时,可取20cm;腹板内有预应力筋时,可取2530cm;腹板内有预应力筋锚固头时,取35cm。为满足支点较大剪应力规定,墩上或接近桥墩的箱梁根部腹板需加厚到3060cm,特殊状况可达100cm。大跨度桥腹板应采用变厚度形式,从跨中向支点分段线形逐渐加厚,变厚段一般为一种节段长。为以便施工,简化内模构造,中、小跨径持续梁桥腹板一般采用等厚度形式。3横隔梁(板)采用T型截

12、面的持续梁桥,其横截面的抗扭刚度较小,为增长桥梁的整体性和横向刚度,一般均需设立中横隔板和端横隔板。中横隔板的数目、位置及构造与简支梁相似。箱形截面的抗弯刚度和抗扭刚度较大,除在支点部位设立横隔板外,中间横隔板的数目较少,虽然有横隔板,对横向刚度影响并不明显,并且增长了施工难度,目前的趋势是少设或不设中间横隔板。对于弯、斜梁,设立中横隔板的效明果显,横隔板的厚度可取1520cm。箱梁支点处端横隔板的尺寸和配筋形式与箱梁的支承方式有关。当支座直接位于主梁腹板之下时,端横隔板的重要作用是增长箱梁横向刚度,限制箱梁的畸变,横隔板厚度为3050cm,横隔板中只需配备一定数量一般钢筋(图3)。当支座设立

13、在横隔板中部时,横隔板还要承当着传递支反力的作用,是重要的受力构造,如采用一般钢筋混凝土构造,横隔板内的抗剪、抗弯及抗裂钢筋交错密布,导致混凝土浇筑困难且不易振捣密实,而如果采用预应力混凝土,横隔板厚度一般不不小于80cm,横隔板中设立曲线形的预应力筋,如图4所示,则可避免钢筋混凝土横隔板所产生的弊病。为满足施工、维修和通风规定,横隔板上一般设立过人洞。图4 箱梁中横隔梁的预应力筋布置示意图图3 箱梁中的横隔梁配筋示意图4预应力钢筋构造持续梁纵向预应力筋为主筋,其数量与布置位置根据使用阶段及施工阶段受力规定拟定。此外在大跨度梁腹板内常布置竖向预应力筋。跨度较大的箱梁顶板和悬臂板内也常布置横向预

14、应力筋。在顶推法或分跨施工的持续梁中,有时部分主筋需要逐段接长,接长的措施常采用连接器完毕,国内目前常用的一种连接器构造如图5所示。这种连接器用于主筋采用高强钢丝组束,使用镦头锚。施工时先张拉锚环A,并用螺帽锚固。锚环B由连接器接长使用。螺丝结合的连接器需要一定的加工精度,施工也较麻烦,但它比起分段张拉、分段锚固的钢束要节省钢材。此外,连接器亦可考虑采用销钉结合,估计在构造和施工上要以便些。图5 力筋连接器当施工阶段需要的力筋而在使用阶段不需要时,如果保存这些力筋,对截面的受力反而不利,一般必须采用反向配束来克服它的影响,在这种状况下,为施工需要应设立临时筋,在施工完毕后予以解除,目前国内常用

15、的作法是将临时筋与永久筋用连接器接长张拉,在施工期间临时束不压浆,待施工结束后割断连接器与临时筋的锚头。固然,这样设立临时筋要复杂某些,既要预留孔道,又要张拉锚固,施工完毕后尚有解除的工序。如果将临时筋设立在梁体外,临时沿箱内壁锚固,则在构造和施工上要简朴的多。此外,尚可用控制张拉力的措施满足使用阶段和施工阶段的不同规定,力筋的张拉力先按施工规定张拉,施工完毕后再张拉到设计规定。这样做的长处便于布束,同步满足各阶段的受力规定,但张拉工艺较复杂,在施工阶段不能压浆,还必须选择力筋和锚头便于反复张拉的类型。对于施工期较长的桥梁,尚需考虑力筋的防锈问题。此外,当施工阶段的受力不小于使用阶段的受力时,

16、或施工阶段与使用阶段的力筋用量相差甚大时,不适宜采用此法。1纵向主筋的布置方式纵向主筋常采用钢绞线或钢丝束,布置方式有:持续配筋、分段配筋、逐段接长力筋、体外布筋等几种方式。(1)持续配筋采用就地浇筑施工的持续梁,其纵向力筋可以按照桥梁各部位的受力规定进行持续配束。一般力筋的重心线为二次抛物线组合而成的轨迹。如图6a)所示,边跨和中跨都由多段抛物线构成,而正反曲线间有反弯点。力筋的具体布置可考虑按图6b)所示,即在支点附近分别由负弯矩区转向正弯矩区,虽然从抗弯的角度上看稍有削弱,但对支点附近各截面抗剪能力却有较大的提高。图6 持续配筋的力筋布置(2)分段配筋分段配筋是悬臂施工和简支持续施工的持

17、续梁最常用的配筋方式。悬臂施工的持续梁桥,是从墩顶开始向左右对称悬臂施工,为了能支承梁体自重和施工荷载,需在悬臂施工时预加应力。在体系转换时再张拉正弯矩力筋并补充其她在使用阶段所需要的力筋,这部分力筋又称二次张拉力筋或后期力筋。图7给出悬臂施工持续梁桥力筋的一般构造,其中实线筋为在施工过程中张拉的力筋,虚线筋是在体系转换时张拉的后期力筋。力筋在截面上成对称布置,并尽量安排在腹板附近,力筋数量较多时可分层布置。一般来说,先锚固下层力筋,后锚固上层力筋。力筋分有直筋和弯筋,根据构造各部位弯矩和剪力的规定拟定数量,其中弯筋均通过腹板下弯锚固。当属非腹板位置的力筋需要进入腹板弯曲时,一方面进行平弯至腹

18、板位置,然后在腹板平面内竖弯,力筋的弯起半径和弯起角按规范和有关资料拟定。对于预制安装由简支持续施工的持续梁桥,它们的预应力筋也是采用分段配筋(图8)。预制构件在预制时根据它受力状况以及考虑吊装的需要先行配筋张拉,在简支端安装就位后,墩顶部位布置二次张拉力筋,再进行二次张拉。(3)逐段接长力筋采用顶推法施工的持续梁桥,顶推施工阶段与使用阶段梁的受力状况差别较大,为照顾两个阶段的受力需要,钢束常分前期张拉力筋和后期张拉力筋(图9)。在施工过程中,箱梁的每一截面均会浮现最大的正、负弯矩,前期筋为顶推施工需要而设立,一般在截面的上、下缘配备直线筋。又由于顶推法施工的程序是逐段预制,逐段顶推,分段张拉

19、力筋,为了既要满足节段所需力筋数量,又要以便施工,采用力筋接长张拉是很合宜的。力筋接长使用连接器,力筋的长度选用两个梁段的长度,每个施工面上有半数力筋通过,半数力筋需进行接长,间隔排列连接器(图10),这样可以减少连接器的数量,改善主梁受力,节省钢材,简化施工。后期筋是根据使用阶段规定需补充设立的力筋,配备在支点截面的顶部和跨中截面的底部,为了改善了腹板的受力状况,解决近支点截面主拉应力大的问题,可在支点附近设立弯筋。逐孔施工的持续梁桥,其主束布置往往也采用逐段接长配筋,接头的位置可设立在支点截面,也可设在离支点约15跨径附近弯矩较小的部位。(4)体外布筋体外布筋是将力筋设立在主梁截面以外的箱

20、内,运用横隔梁、转向块等构造物对梁施加预应力。体外布筋不削弱主梁截面,不需预留孔道,预制节段的拼装可采用干缝结合,施工以便迅速和便于更换。体外布筋对力筋、构造及管道防护设施规定都较高,构造的极限承载能力减少、耐疲劳及耐腐蚀性较差。体外布筋在国内尚待实验研究和使用,但在桥梁加固方面已有先例。综上所述,预应力混凝土持续梁桥的主筋布置是多种多样的,它与所运用的施工措施有密切的关系。不同的施工措施规定不同的力筋布置,而力筋的数量则取决于构造的受力使用阶段和施工阶段的综合考虑。2横向和竖向布筋在设计中,有时需要对构造施加横向和竖向预应力,横向预应力可加强桥梁的横向联系,增长悬臂板的抗弯能力。而竖向施加预

21、应力重要作用是提高截面的抗剪能力。横向预应力一般施加在横隔梁内或截面的顶板内,竖向预应力筋布置在截面的腹板内。横向和竖向的预应力筋都比较短,直筋常采用钢绞线、钢丝束,也可选用精轧螺纹钢筋,在预留孔道内按后张法工艺施工。5设计计算特点预应力持续梁桥设计计算内容涉及构造恒载内力计算、构造活载内力计算等,同步,由于持续梁为超静定构造,混凝土收缩及徐变作用、预加力等会在构造中产生次内力,因此还应进行持续梁次内力计算。1构造自重作用下的内力计算构造自重内力与施工措施有很大关系。下面按在施工中与否有体系转换状况分别简介构造自重内力的计算措施。(1)无构造体系转换时的构造自重内力计算构造自重作用于桥上时,主

22、梁构造已形成最后体系,如采用满堂支架现浇混凝土等施工方案时,其构造内力可按构造力学中的有关措施(如力法、位移法和弯矩分派法等)计算。采用弯矩分派法使用现成的图表手工计算可以获得足够精确的成果;采用平面杆系有限单元法用计算机分析是目前最常用的计算措施。构造内力也可采用影响线加载法计算,其计算公式如下: 式中:SG1主梁构造自重内力(弯矩或剪力);g(x)主梁自重集度;y(x)相应的主梁内力影响线坐标;l梁全长。 如为等截面梁,其自重集度g(x)沿桥长均布,则SG1可按均布荷载乘主梁内力影响线总面积计算。(2)有构造体系转换时的构造自重内力计算有构造体系转换时的构造自重内力与施工措施有关,可采用构

23、造力学措施按施工阶段分别计算各阶段的内力,然后按叠加原理计算总的构造自重内力。下面以图11所示的五跨持续梁桥采用悬臂拼装法施工为例,具体简介有构造体系转换时的构造自重内力计算措施。该桥施工程序及各阶段的内力图为:1)悬拼完毕,吊机拆除。一方面在所有桥墩内预埋铁件,安装扇形支架,浇筑墩顶节段。临时支座为混凝土块,设在永久支座两侧,用直径32mm钢筋将墩顶节段临时锚固在桥墩上,以保证从墩顶向墩两侧对称悬臂拼装的稳定性。悬拼完毕时的恒载内力如图11a所示。2)现浇边跨部分。由于边跨长度不小于悬臂拼装长度,因此需在边跨内另立排架,现浇部分节段与边跨的悬臂拼装相接。此时一端固定,一端简支的梁式构造在现浇

24、段自重作用下的恒载内力如图11b所示。3)拆除2号墩、5号墩上的临时支座,计算由一端固定一端简支的梁式构造转换成两端简支的单悬臂构造的内力,即计算临时支座所释放的不平衡弯矩在两端简支的单悬臂上所产生的内力(图11c)。4)边跨合拢。将边跨的单悬臂梁与3号墩(4号墩)的T构通过现浇合拢段合拢。计算单悬臂梁和T构在支架、模板重量合拢段自重作用下的内力(图11d)图11 五跨持续梁施工程序及恒载、最后恒载内力图5)合拢段支架模板拆除后,考虑合拢段的上述重量从相反方向加在已合拢的构造体系上产生的内力(图11e)。6)拆除3号墩(4号墩)的临时支座,计算因拆除临时支座所产生的内力(图11f)。7)中跨合

25、拢。把左半跨与右半跨合扰成5跨持续梁。计算合拢段两侧悬臂端在支架、模板重量、合拢段自重作用下的内力图11g。8)合拢段支架模板拆除后,考虑上述重量以相反的方向加在持续梁上产生的内力(图11h)9)将上述所有内力图迭加后即得到持续梁最后的恒载内力图(图11i)。采用顶推法施工时,顶推过程中构造体系不断发生变化,因此梁体内力亦不断发生变化。顶推过程中在梁内浮现的内力,可根据顶推时不同的构造体系状态进行计算,一般采用电算措施计算;采用简支持续措施施工的持续桥,梁体自重内力应按简支梁计算。桥面铺装等二期恒载内力按铺装时的构造体系计算。2构造活载内力计算主梁活载内力是由可变作用中车道荷载、人群荷载等产生

26、的。很显然,不管采用何种施工措施,这时构造已成为最后体系持续梁桥。因此力学计算图式已十分明确。持续梁桥为超静定构造,活载内力计算以影响线为基本。计算影响线可按构造力学措施,亦可直接采用有限元法计算绘制影响线。在内力影响线上按最不利荷载位置布置活载,就可求得截面的控制内力。当内力影响线有正、负两种区段时,应分别对正、负区段加载,以求出正、负两个内力值,正值和负值分别称为最大和最小内力。当只有正号影响线时,则最小内力为零,反之则最大内力为零。与简支梁活载内力计算相似,持续梁桥主梁活载内力计算也要一方面计算主梁的最不利荷载横向分布系数mi。第四章简介的荷载横向分布计算措施只合用于等截面简支梁(正、斜

27、、弯),而对于变截面简支梁桥或变截面的悬臂或持续梁桥的荷载横向分布的计算措施则要复杂得多,由于它们的精确内力影响面的形状比较复杂,如按变量分离的思想去找寻一种近似的实用计算措施是繁琐的,由于截面变化规律和体系参数组合的实际状况各不相似,要结合具体状况做反复的计算,这在一般的桥梁实际设计计算中是难于采用的。为此,一般将等截面简支梁桥的荷载横向分布措施近似地应用于变截面简支、悬臂、持续体系,把这些构造体系的某一桥跨按等刚度原则变为跨度相似的具有等截面的简支梁,然后按简支构造的荷载横向分布计算措施求解多种被换算构造的横向分布问题。所谓等刚度是指在跨中施加一种集中荷载或一种集中扭矩,使它们的跨中挠度或

28、扭转角应分别彼此相筹。有关持续梁桥荷载横向分布系数的具体计算措施请参看范立础主编的桥梁工程。将荷载乘以横向分布系数后,即可应用主梁内力影响线计算截面活载内力。对于车道荷载应将其均布和集中荷载引起的内力进行叠加求出总效应。式中:Sqk主梁在车道荷载的均布荷载作用下的内力; Spk主梁在车道荷载的集中荷载作用下的内力;汽车荷载的冲击系数,按规定取值;多车道横向折减系数,规范规定,多车道桥梁的汽车荷载应考虑折减,当桥涵设计车道数等于或不小于2时,由汽车荷载产生的效应应按规定的多车道横向折减系数进行折减,但折减后的效应不得不不小于两条设计车道的荷载效应。Mi荷载横向分布系数,计算主梁弯矩时可用等代简支

29、梁跨中荷载横向分布系数替代全跨各点上的,在计算主梁剪力时,应考虑在跨内的变化。cmimimQk车道荷载的均布荷载,应满布于使构造产生最不利效应的同号影响线上;Pk车道荷载的集中荷载,只作用于相应影响线中一种最大影响线峰值处;相应的主梁内力影响线的面积;Yk相应于车道集中荷载的影响线最大竖标值。当桥梁设计跨度不小于150m时,整个构造应按最大的计算跨径考虑汽车荷载效应的纵向折减。纵向折减系数规定见第一章表1.13。人群荷载内力计算措施同车道均布荷载,但不计冲击力影响。3超静定构造的次内力分析预应力混凝土持续梁存在次内力是一种重要力学特点,在设计中必须加以考虑。下面分别简要简介预加力作用下的次内力

30、和混凝土徐变产生的次内力的计算原理和措施。(1)预加力作用下的次内力计算在超静定构造上施加预应力时,梁身挠曲变形受到赘余的支座约束,支座上也许产生次反力,次反力又会使构造中产生次内力。以图6.12两跨等截面持续梁为例,预应力筋按直线布置,如假想梁在中间赘余支点上无约束的话,则预应力促使梁的变形会使梁的中点翘离支点(图a),此时梁内的弯矩(图c)为预加力乘以预应力中间支点位置上的,这样在中间支点上必然作用有一种方向与梁变形相反的次反力筋偏心距(称之为初弯矩),但事实上梁总是固定在R(图b),这个次反力R就使梁内产生了次弯矩(d)。次内力的计算可采用构造力学中的力法求得图12预加力作用下的初弯矩、

31、次弯矩及总弯矩在预加力作用下,构造中的实际弯矩(称为总弯矩)等于初弯矩与次弯矩的代数和(图e),图6.12f为相应的总剪力图。在预应力混凝土持续梁内力计算中,预加力引起的次内力影响很大,不能忽视。(2)混凝土徐变次内力计算混凝土构件在加载时会发生瞬时弹性应变e,随着时间的发展,变形逐渐增长,此逐渐增长的应变即称为徐变,用c(t)表达。混凝土徐变在加载后的初期增长较快,经3年后趋于稳定。一般徐变特性是用徐变系数(t)来描述,其体现式为:徐变系数的大小与加载时混凝土龄期有很大关系,加载龄期越大则徐变系数越小。当预应力混凝土持续梁在施工过程中发生构造体系转换时,先期构造恒载内力由于混凝土徐变作用,将

32、不断产生次内力。以图13两跨持续梁为例,设先用吊装施工措施架设成两跨简支梁,在混凝土龄期为0时连成持续梁,则先期构造为两跨简支梁,后期构造为两跨持续梁,体系转换时间为0。现分析发生体系转换状况下,作用在先期构造上的恒载(涉及构造自重和预加力)在) t(0)时持续梁的内力分布。取持续梁的基本体系为两孔简支梁,在中间支点加上赘余力M1t,M1t为混凝土徐变引起的弯矩。在基本构造中间支点上,由先期构造的恒载引起的沿赘余力方向的转角为1p,由M1t引起的沿赘余力方向的转角为11M1t,M1t为=1时基本构造沿赘余力方向产生的转角。考虑到在任何时刻构造必须满足变形协调条件,按构造力学措施可列出相应的方程

33、,并求得徐变引起的弯矩M1t: 式中:),(t,0),(, 0)加载龄期为0的混凝土,分别在t和(t)时的徐变系数。图13 徐变对持续梁恒载内力的影响由此可知,持续梁在施工过程中由静定构造体系转换为超静定构造体系,混凝土徐变作用将引起恒载内力重分派,梁内任意截面的最后恒载弯矩Mgt,等于体系转换前先期构造中的原有弯矩M1g上增长一种徐变引起的次弯矩,即:式中:M1G在先期构造上的恒载(涉及预加力),按先期构造体系计算的弯矩; M2G在先期构造上的恒载(涉及预加力),按后期构造体系计算的弯矩;在基本构造中,单位赘余力作用的弯矩。需要阐明的是,简支梁连接后中间支座接缝截面由于恒载徐变产生的次弯矩,最后将接近由于没有体系转换状况下的持续梁中同一截面的恒载弯矩,特别是在混凝土灌注后12个月龄期较早时候进行构造体系转换的状况,徐变作用更是明显。持续梁在施工过程中不发生体系转换时,徐变变形并不引起超静定构造内力的变化,即不会引起次内力。

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