关于大跨度连续梁桥纵竖向预应力张拉顺序分析

关于大跨度连续梁桥纵竖向预应力张拉顺序分析

发表时间：2019-08-27T11:29:25.653Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年11期作者：张晋君

[导读] 基于此，本文对大跨度连续梁桥的纵竖向预应力张拉顺序进行了简要的探讨。

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摘要：近些年来，我国越来越重视交通设施的建设和发展，梁桥设施建设的数量有了明显的增加，建设的质量也在不断提高，这主要是得益于新型建设技术的应用。在梁桥建设尤其是大跨度梁桥建设方面，我国投入了较多的研究成本以及精力，力求将大跨度梁桥建设至最优质量，以发挥更高的交通运输作用。基于此，本文对大跨度连续梁桥的纵竖向预应力张拉顺序进行了简要的探讨。

关键词：大跨度连续梁桥；预应力；纵竖向；张拉顺序

1.引言

对于大跨度连续梁桥而言，为了使其具有更大强度的承受力和发挥更大作用的交通运输作用，在其施工过程中就必须抓好施工的质量。因为大跨度连续梁桥本身就具有一定的特殊性，因此，它在施工过程中会较多的采用悬臂施工法，即采用对称的施工办法，从而保证该梁桥基本的受力均匀性。悬臂施工法主要有两类悬臂拼装和悬臂浇筑两大类。从悬臂施工法的重要施工地位中就可以看出，大跨度连续梁桥预应力分析都是建立在这一施工技术基础之上的，因此在保证了悬臂施工法的施工质量之外，就要抓好该大跨度连续梁桥的预应力张拉顺序的施工工艺的选择。一般情况下，常见的大跨度连续梁桥预应力张束主要有三种，即纵向预应力束、竖向预应力束以及横向预应力束，不同的预应力张拉顺序即这几种预应力束的灵活搭配与组合。

2.大跨度连续梁桥预应力分析的必要性

在大跨度连续梁桥的施工过程中，设计师和施工人员都会在梁桥的预应力张拉顺序方面花费较多的心思，这是由大跨度连续梁桥预应力的重要性角度进行考虑的。大跨度连续梁桥预应力的张拉质量与梁桥建成后的承受能力有着密不可分的相关性，也决定着梁桥建成后的基本形态；而预应力的张拉顺序主要是为梁桥的施工周期、施工顺序以及施工技术的选择作依据的。虽然大跨度梁桥在施工过程中既可以选择纵竖向的预应力张拉顺序，也可以选择其他类型的预应力张拉顺序，但总体而言仍然是中竖向的预应力张拉顺序更有利于大跨度梁桥的施工建设。

3.分析大跨度连续梁桥纵竖向预应力张拉顺序时采用的计算模型

要想更加确定大跨度连续梁桥纵竖向预应力张拉顺序对梁桥施工的重要影响，保证施工的质量，就必须要采用合理的计算模型，在精密计算的前提下确定相关的预应力张拉顺序。当前，大跨度连续梁桥纵竖向预应力张拉顺序主要采用的是以Midas或Civil有限软件计算模型，该类计算软件主要对大跨度梁桥的箱梁主体以及悬臂节段的预应力张拉分析发挥作用。因此，在利用该计算模型时首要工作就是确立箱梁主体，具体数值涉及到该箱梁的顶板、底板、腹板等位置，并将这些重点位置进行连接以建立一个直角坐标系。在该直角坐标系中，桥的横向为X轴、桥的竖向为Z轴、桥的纵向为Y轴，从而使得大跨度梁桥的纵竖向预应力张拉顺序及其影响得到更加科学和合理、清晰的分解。

4.大跨度连续梁桥预应力的不同张拉顺序具体分析

大跨度连续梁桥在施工过程中较倾向于采用悬臂式浇筑法，就是在利用起重机等设备的前提下，对梁桥的梁段、桥墩等位置实施对称施工，混凝土为主要的施工材料。待混凝土凝结至较为牢固的程度也就是可开展下步工作时，就要对大跨度梁桥的该施工部位进行预应力张拉，以使得该施工部位附近的全部预应力钢束都得到张拉。然后移动挂篮、模板等进行下一个节段的施工，直至结构合龙的施工工艺。对于采用悬臂浇筑法施工的大跨度连续梁桥，其重点、难点在于预应力钢束的施工及控制，它直接关系到梁桥结构施工过程中甚至成桥后的线形及受力状态，进而影响到梁桥成桥后的运营状态。同时，预应力的张拉顺序则能够有效地控制梁桥的施工周期。其实，进一步分析和比较大跨度连续梁桥的纵向预应力束和竖向预应力束的张拉顺序都是为了在有效提高施工质量的前提下，进一步提高施工的效率。因此，为了更好的得出有关于大跨度连续梁桥在建设过程中因受不同的预应力张拉顺序而产生的不同施工效果，本文重点比较了梁桥施工过程中较为常用的两种预应力张拉顺序，即先张拉纵向预应力束再张拉竖向预应力束的张拉顺序以及先张拉竖向预应力束再张拉纵向预应力束的张拉顺序。

4.1先纵向预应力钢束张拉后竖向预应力束张拉的效果对比

对于采用悬臂浇筑施工工艺施工的大跨度连续梁桥，在预应力钢束施工工程中，传统施工工序为先张拉纵向预应力束再张拉竖向预应力束，为了使得施工图纸看起来更加整洁和更加方便施工人员读懂图纸，设计者一般将该种预应力张拉顺序称为A1。为了更加方便该预应力张拉顺序与先竖向预应力束张拉再纵向预应力束张拉之间的效果，设计者将后种张拉顺序记作A2。在实际的施工过程中，为了更好的分析先张拉纵向预应力钢束后张拉竖向预应力束（A1工序）与先张拉竖向预应力钢束后张拉纵向预应力束（Ａ2工序）这两种工序完成后（纵向和竖向预应力钢束都张拉完成后）的箱梁应力，人们会更加倾向于建立基于Midas实体模型的张拉效果对比。实践证明，无论是采用哪一种类型的预应力张拉顺序，节段箱梁的顺序向以及顺桥应力、横桥向以及横桥应力、竖桥向以及竖桥应力等无明显的效果差异。因此，无论施工人员采用哪种预应力张拉顺序都不会影响到大跨度连续梁桥的具体施工效果。

4.2先竖向预应力钢束张拉后纵向预应力束张拉的效果对比

对于采用悬臂浇筑施工工艺施工的大跨度连续梁桥，在预应力钢束施工工程中，传统施工工序为先张拉纵向预应力束再张拉竖向预应力束，记此张拉工序编号为 A1。为缩短施工周期，将传统预应力张拉工序修改为：先张拉竖向预应力束再张拉纵向预应力束，记此张拉工序编号为A2。由4.1的分析结论可了解，先张拉纵向预应力钢束后张拉竖向预应力束（A1工序）与先张拉竖向预应力钢束后张拉纵向预应力束（A2工序）这两种工序完成后（纵向和竖向预应力钢束都张拉完成后）的节段箱梁顺桥应力、横桥应力、竖桥应力均相同，因此不论是 A1还是预应力张拉工序对节段箱梁的最终应力分布没有影响。但为了考虑在A2预应力工序施工过程中（张拉完竖向预应力钢束后、张拉纵向预应力钢束前）箱梁的安全性，必须要对A2工序施工过程中（竖向预应力钢束张拉后、纵向预应力钢束张拉前）的箱梁应力进行进一步的研究、分析。其最终的分析结论为：预应力混凝土节段箱梁腹板区的最大拉应力普遍都在0.6~0.8MPa范围内。