现浇预应力混凝土盖梁的设计

现浇预应力混凝土盖梁的设计

收稿日期:2005204223

作者简介:田山坡(19702),男,1996年毕业于西安公路交通大学桥梁专业,工程师,铁道第三勘察设计院,天津　300142

田山坡

摘　要:结合具体的工程实践,从恒载计算、活荷载计算、模型建立等方面,介绍了预应力混凝土盖梁的设计过程,并提出预应力盖梁施工说明及注意事项,指出预应力混凝土盖梁的应用必将越来越广泛。关键词:预应力,盖梁,设计中图分类号:T U375.1文献标识码:A

1　工程概况

白水路上跨桥位于南京市栖霞区,起于规划科技园路,跨过

宁芜铁路,终止于凯旋路。为跨宁芜铁路既有线及预留二线而设,白水路与宁芜铁路交角82.1°,桥下铁路双线,线间距5m ,铁路要求轨顶至梁底净高7.2m ,两侧桥墩距既有铁路中心线大于6

m 。考虑施工简便,上部结构采用19m ～20m 预应力混凝土简支

空心板梁,桥梁全长380m ,桥宽29m 。由于上部结构梁跨较小,桥面较宽,为减少桥下墩柱数量,增强桥梁的现代景观效果,桥梁下部结构桥墩采用双柱墩方案,盖梁采用预应力混凝土盖梁,桥台为一字式,基础均采用桩基础。

2　预应力混凝土盖梁的设计

由于桥梁桥面较宽,桥墩数目少,仅双柱、盖梁采用预应力混凝土结构,根据盖梁设计需要,墩间距拟定采用16.0m ,则盖梁悬臂长为6.35m ,盖梁全长28.7m 。现以此布置方案为例,简要介绍预应力混凝土盖梁的计算设计过程。

2.1　恒载计算

恒载根据部位及施工顺序可分三部分。

1)盖梁结构自重:根据输入的结构外形尺寸、程序可自动计算。2)梁部自重:预应力混凝土空心板梁自重力(含铰缝重量)为中板256kN ,边板302kN 。一孔梁中板26块,边板2块。一孔空心板梁自重力为7260kN 。

3)桥上附属结构的重量:桥面铺装为10cm 厚C40钢筋混凝土+9cm 厚沥青混凝土,一片梁上铺装重量为90kN ,一孔空心板梁上铺装重量为2520kN 。一孔防撞护栏重量为2×200kN 。

2.2　活荷载计算

根据桥墩顺桥向受力影响线,计算一列汽车荷载在相邻两孔桥墩处产生的支反力。城—A 级车辆荷载在两孔20m 简支梁的桥墩处产生的竖向反力为545kN 。

2.3　模型建立

盖梁结构受力采用同济大学桥梁工程系编制的《桥梁博士

V2.95》软件进行计算。

按平面杆单元将整个盖梁(含墩身)划分为36个单元,37个节点(几何模型如图1所示)。1号～28号单元为桥面单元,29号～36号单元为非桥面单元。节点33和37采用水平、竖直和转动三个方向的刚性约束,其余节点无约束。

2.4　荷载加载

盖梁加载分恒载加载和活载加载两部分。

1)恒载加载:恒载分两阶段加载,第一阶段是架梁,因为是空心板梁,支座较多,故按均布荷载加载,均布荷载标准值260kN/m ,作用在1号～28号单元。第二阶段是附属结构加载,均布荷载标准值90kN/m ,作用在1号～28号单元;集中荷载为防撞护栏重量200kN ,分别作用在1号单元和28号单元。如果梁部为支座较少的T 梁,则应按集中荷载加载。

2)活载加载:采用横向加载,加载有效区域为1号～28号单元,汽车荷载采用城—A 级,汽车车道数分别按2,4,6车道考虑,自动计入汽车车列折减系数,汽车横向分布调整系数为545。

2.5　配置预应力钢束

根据盖梁的截面尺寸、受力特点和以往设计经验,初步确定钢束形状和钢束数量;然后对各阶段进行安全检算。设计采用10-9

GFRP 加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的试验研究

收稿日期:2005204220

作者简介:张岩俊(19732),男,1995年毕业于石家庄铁道学院建筑工程专业,讲师,石家庄铁道学院土木分院,河北石家庄　050043

刘　云(19722),女,1994年毕业于石家庄铁道学院建筑工程专业,工程师,石家庄市政建设总公司,河北石家庄　050011

张岩俊　刘　云

摘　要:通过对外贴玻璃纤维增强塑料(G FRP )加固钢筋混凝土简支梁抗剪承载力的试验,分析了影响加固构件抗剪承

载力效果的粘贴G FRP 的数量、剪跨比、粘贴方式、粘贴质量等因素,还提出了需要考虑G FRP 与混凝土的共同工作问题,引入G FRP 的设计承载力折减系数。关键词:玻璃纤维,加固,斜截面中图分类号:T U375.1文献标识码:A

引言

目前,我国大量的钢筋混凝土结构房屋需要维修加固,传统

的加固方法如加大截面法、

外包钢加固法、预应力加固法等虽然仍在应用,但都有不同的缺陷和各自的适用范围。近十几年来,纤维增强复合材料(FRP )由于其高强、质轻、施工方便等特点而在钢筋混凝土结构的维修加固中得到了愈来愈广泛的应用。而且,美国、日本、德国等国家无论是在理论还是在施工技术方面都处于领先地位,但我国国情决定了不能照搬这些理论及技术,需要在此基础上总结和分析出适合我国实际情况的理论。近些年来,国内如天津大学、东南大学、武汉水利电力大学等单位均在研究

和分析利用FRP 来加固钢筋混凝土结构的机理和技术,尤其在利

用其来提高钢筋混凝土构件受弯承载力方面成果较多,而在提高抗剪承载力、抗震能力方面相对较少。下面将在利用G FRP 加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的试验结果基础上,对影响抗剪加固效果的若干因素进行分析,以便探索利用G FRP 加固钢筋混凝土构件设计相关的构造措施,形成加固技术。

1　试验简介

本次试验制作了5根抗剪钢筋混凝土简支梁,其中1根是对比梁,试验梁截面尺寸为150mm ×250mm ,梁长1800mm ,跨度1600mm ,加固区不配置抗剪箍筋,为了避免出现正截面抗弯破(如图2所示)。

2.6　施工及运营阶段的验算和注意事项

预应力盖梁钢束需分两批进行张拉,根据试算确定每批张拉

的束数和控制各阶段截面的应力是预应力盖梁设计的关键。张拉4N 2钢束阶段,应注意7号及22号单元下翼缘拉应力大小;架设空心板梁阶段,应注意6号及23号单元的上翼缘拉应力大小;张拉1N 2和5N 1钢束阶段,应注意7号及22号单元下翼缘拉应力大小;施加二期恒载阶段和成桥运营阶段的验算。然后生成各阶段应力图形,观察各截面上下缘的应力,必要时调整预应力钢束的形状和数量重新计算,使之满足规范要求。特别是注意7号及22号单元下翼缘拉应力的大小,使其小于1.15R b l 。

3　预应力盖梁施工说明及注意事项

1)预应力采用

度R b y =1860MPa ,弹性模量E y =1.95×105MPa ,钢绞线应符合G B/T 522421995国家标准。2)钢束按照对称原则分两批张拉,在盖梁混凝土达到设计强度的100%后张拉第一批4N 2钢束,架设空心板梁;再张拉第二批1N 2和5N 1钢束,浇筑二期恒载等。3)预应力钢束孔道与普通钢筋相碰时,普通钢筋的位置可适当调整;预应力管道布置时,应按规范要求布置定位钢筋。4)锚垫板位置、尺寸要求正确,锚垫板必须与预应力束管道垂直。5)每束钢绞线的断丝、滑丝不超过1根,整个断面不超过该断面钢丝总数量的1%。6)预应力施加采用应力、应变双控,锚下控制应力σk

=0.75R b y =1395MPa 。7)预应力张拉过程如下:安装锚具、千斤顶→拉到初应力(设计应力的10%)→做量测伸长量起始记号→

张拉至设计应力→量伸长量→回油锚固→量到实际伸长量并求出回缩值→检查是否有滑丝、断丝情况发生。8)张拉过程中如有滑丝、断丝、伸长量不够的情况发生,则需分析原因并处理后重新张拉。

4　结语

预应力混凝土盖梁节约钢材和混凝土,经济效益显著,而且结构轻巧美观,其施工技术并不复杂。随着国民经济的发展,预应力混凝土盖梁的应用必将越来越广泛。

Design of inherent stress concrete coping in cast 2in place

TIAN Sh an 2po

Abstract :C ombined with specific project ,it introduces design of inherent stress concrete coping from dead load calculation 、m oving load calculation and creation of m odel ,matters need attention and general description of construction are putted forward ,and points out the application of it will be extensive.K ey w ords :inherent stress ,coping ,design