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摘要：针对PC连续刚构桥普遍存在跨中下挠的问题，本文提出了预防主梁跨中过量下挠的措施，包括施工阶段张拉临时体外束和运营期张拉备用束。有限元分析结果表明，施工阶段张拉临时体外束能够使PC连续刚构桥跨中下挠减小41.21%，运营期张拉顶板、跨中底板备用束分别减小跨中挠度25.29%、13.61%，改善结构跨中下挠的效果十分明显。
关键词：PC连续刚构桥；下挠；预应力损失；徐变；临时体外束；备用束
1 引言
PC连续刚构桥由于受力性能好、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小等优点，已成为100～300m范围内富有竞争力的桥型。但现有PC连续刚构桥在运营过程中出现了一些的病害，其中跨中过量下挠就是PC连续刚构桥的主要病害之一，至今未得到有效解决。
总结国内外对PC连续刚构桥跨中下挠成因研究成果，表明预应力损失及混凝土收缩徐变是大跨PC连续刚构桥跨中下挠主要成因[2]。本文针对PC连续刚构桥跨中过量下挠这一病害，围绕临时体外束和备用束的设置，提出了改善PC连续刚构桥后期过量下挠的控制措施。
2 PC连续刚构桥跨中过量下挠的预防措施
本文依托跨径布置为（116+220+116m）的某三跨PC连续刚构桥，该桥左、右双幅分离。主梁为单箱单室箱形截面，混凝土标号C55，分30个梁段，0～26号梁段为T构梁段；27、28和29梁段分别为中跨合龙段、边跨合龙段和边跨现浇段，合龙顺序为先边跨后中跨。梁高按1.8次抛物线从箱梁根部的13.40m变化到跨中截面的4m。箱梁顶板的宽度为12m，底板宽度为6.5m。主墩为空心薄壁墩，混凝土标号为C50。主梁顶板束（T1～T26）、跨中底板束（D1～D10）采用Φs15.2-27低松弛钢绞线，张拉控制应力σcon=1395Mpa。
运用Midas/Civil计算软件建立了全桥平面杆系模型，有限元划分如图1所示。全桥共定义了5种材料参数、267个节点和206个单元（主梁部分136个单元，桥墩基础部分70个单元）。计算参数：预应力束管道偏差系数取0.0015，管道摩擦系数取0.17，钢束松弛系数取0.3；C55混凝土弹性模量取3.55×104MPa，线膨胀系数取1.0×10-5/°C。
结果表明：当顶板预留束较短时，主梁跨中位移改变量较小；随着顶板预留束的增长，对跨中的作用逐渐增大，当张拉TY20（距主墩82m，约为主跨3/8）时，主梁跨中位移的改变量最大，可使三年后位移减小18.3mm，十年后位移减小19.7mm；随着顶板预留束继续增长，对跨中位移的影响反而减小。可见，张拉顶板预留束能有效改善主梁后期挠度，当张拉距主墩约3/8位置的顶板预留束时，改善效果最佳。
2.2.2 运营期中跨底板预应力备用束的设置
假设在15号～24号截面分别在中跨底板预留钢束孔道，并分别布置Φs15.2-27顶板钢束，其编号为ZXY1~ZXY10，其张拉控制应力σcon=1395Mpa。在成桥一年后分别张拉钢束ZXY1~ZXY10。单独张拉不同位置底板预留束对主梁跨中位移的改变量见图6。
结果表明：当中跨底板预留束较短时，主梁跨中位移改变量较小；随着中跨底板预留束的增长，对跨中位移的作用逐渐增大，当张拉底板预留束ZXY4（距主墩83m，约占主跨跨度3/8）时，对主梁跨中位移影响最大，可使三年后位移减小9.9mm，十年后位移减小10.6mm；随着中跨底板预留束继续增长，对跨中位移的作用反而减小。可见，张拉距主墩83m的中跨底板预留束（约占主跨跨度3/8）时，对跨中位移改善效果最好。
3 结论
针对PC连续刚构桥跨中过量下挠的问题，本文结合某跨径布置为116+220+116m的PC连续刚构桥，提出了通过施工阶段增设临时体外束和运营期增加备用束来控制跨中过量下挠的措施，得到结论如下：
1）张拉临时体外束对改善截面应力和减少梁体下挠有显著的效果。施加临时体外束使主梁梁体截面上、下缘应力增大，对下缘应力的影响大于对上缘应力的影响，同时减小后期梁体下挠，收缩徐变十年后跨中挠度减小41.21%。
2）顶板预留束和中跨底板预留束分别为TY20（距主墩82m，约为主跨3/8）和ZXY4（距主墩83m，约为主跨3/8）时对跨中下挠控制效果最好，可使十年后位移分别减小25.29%，13.61%。
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论文作者:李志民
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/1
标签：位移论文; 顶板论文; 底板论文; 挠度论文; 预应力论文; 体外论文; 应力论文; 《防护工程》2018年第19期论文;