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摘要：当前在我国市政桥梁工程当中，满堂支架预应力混凝土现浇箱梁施工发挥着重要的作用，预应力自身荷载会影响到箱梁和下部支撑体系。箱梁预预应力张拉，会改变箱梁和下部支撑体系受力，本文分析了预应力张拉对现浇箱梁满堂支架受力体系的影响，保障桥梁工程质量。
关键词：预应力张拉；现浇箱梁满堂支架；受力体系；影响分析
我国不断发展高架桥工程，在建设过程中，为节约工期、异形梁无法预制架设，大多采用满堂支架施工。设计工程方案的过程中需要考虑最大荷载，复核验算满堂支架的强度和刚度等，在实际施工过程中，需要落实预应力钢筋张拉施工，在实际施工为基础，预应力张拉可能会导致局部失稳，引发倒塌事故。施工单位需要明确预应力张拉对现浇箱梁满堂支架受力体系的影响，结合影响因素优化施工方案，保障工程的安全性。
一、概述现浇箱梁
（一）现浇箱梁构造
本文结合某高速公路项目，结合了桥梁和道路为一体，在施工过程中利用碗扣式满堂支架上现场浇注的工艺。本文主要分析该工程第二联箱梁，模拟满堂支架的支撑作用，分析预应力钢筋张拉之后，箱梁满堂支架受力发生的变化。设计验算现浇箱梁满堂支架受力体系。在实际施工过程中，首先需要落实预应力钢筋张拉施工，墩柱可以承担一部分箱梁的重量，下部满堂支撑架负责承担其他位置箱梁的重量，预应力钢筋张拉之后，箱梁可能会因此变形，同时增加箱梁的刚度，开始重分布下部支架的荷载，增加区域支架的受力，减小部分区域支架的受力。如果支架受力增加，在编制工程方案的过程中需要考虑预应力张拉的额外荷载，避免出现安全事故。【1】
该工程的箱梁顶板宽度为8.3m，厚度为0.25m，底板宽度为3.44m，厚度为0.22m，总体梁高是1.8m，腹板厚度达到0.5m。
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箱梁渐变段和横梁连接处横断面
（二）预应力钢筋的布置
利用的预应力钢筋标准地域松弛应力钢绞线的强度，利用预埋塑料波纹管作为预应力管道，管道摩擦系数是0.15，管道的偏差系数位于0.0015以内，锚具变形和钢筋回缩控制在6mm以内。【2】
二、分析预应力张拉前支架受力情况
（一）有限元模型
该工程的现浇横梁利用碗扣式满堂支架，落实满堂支架之前，利用下部满堂支架承担箱梁箱体的所有荷载。长度方向发生变化之后，箱梁自重和预应力钢束对于下部支架会产生荷载，建模过程中设计箱梁箱体单元，以0.5m为基础实现长度分段。结合设计图的横梁段和渐变段以及标准段等，实现梁体实体单元建模，精确模型的渐变段梁体。这样有利于分析预应力张拉对现浇箱梁满堂支架受力体系的影响，在建模过程中可以忽视临时荷载和活载等方面的影响，着重分析梁体的自重，确定钢束预应力产生的荷载，这样可以使建模计算变得更加简单。
在满堂支架上箱梁施工过程中，需要规范处理支架地基，通过地基预压，满足地基强度要求，在箱梁荷载的作用下，整体支架可能会因此沉降，这不会影响到支架本身的受力，因此在建模阶段，可以考虑箱梁梁底的支撑点。考虑承载能力，在荷载的影响下，支架钢管可能会因此出现弹性形变，可以将梁体的作用力反映出来，在弹性连接当中，模拟梁体和下部地基的受压状态，以实际情况为基础，可以推算出受压支架的线弹性刚度。【3】
建立有限元模型，结合设计图纸布置钢绞线线形，计算不同控制点的坐标，明确预应力钢束的荷载，合理布置有限元模型中钢绞线。
（二）考虑自重作用
箱体具有较多的下部支点，根据箱梁截面的变化部位，统计断面位置的受力情况和变形情况。断面位置不同，各类变化的数据呈现出线性规律。在箱梁腹板位置支架部位具有较大的支架反力，顶板和底板的拉应力和压应力都较为微小，在统计过程中可以忽略这些变化，可以根据设计布置支架，地基弹性沉降的影响比较小，同时也可以忽略箱体位移。
三、分析预应力张拉后梁体和支架受力
（一）张拉后有限元模型
预应力在张拉之前，需要验算支架强度和稳定性，设计验算最不利荷载，设置模型边界条件，墩柱的支撑作用可以忽略不计。发生预应力张拉，需要根据设计要求，保障梁体混凝土强度达到85%以上，经过7天的标准养护，梁体混凝土强度可以实现100%以上。墩柱对于梁体起到支撑作用，结合箱梁受力特点，确定有限元模型墩柱位置的边界条件，这就需要有效约束线位移和转角。结合钢束形状和设计文件，定义预应力荷载张拉端位置，根据规范要求的最大偏差确定相关计算参数。
（二）计算结果
预应力张拉之后，会改变箱梁关键断面的位置受力情况，同时也会引发不同的变形情况。预应力荷载被添加之后，下部支架会约束箱梁，箱梁无法根据设计意图自由的变形。如果顶板和底板的拉应力超过了1MPa，在横梁附近位置集中支架反力，这样就会急剧增加该区域的支反力。在20m范围内，梁体和下部支撑出现脱空，这样会大幅度改变箱体位移情况，梁体不断向上发生变形，梁体开始向上拱起。【4】
四、预应力张拉对梁体和支架受力的影响
4.1对比分析预应力张拉前后梁体和支架受力
发生预应力张拉之后，预应力荷载会改变箱梁内部的受力情况，导致箱体形状出现变化，同时也会改变下部支撑受力，技术人员可以分别统计预应力张拉前后变化情况，确定下部支撑受力和梁体竖向位移发生的变化。
对比分析结果，预应力张拉之后，会大幅度的增加衡量位置支架反力，其中最大的位置支架反力会达到291kN，增幅可以达到3~4倍，在跨中区域20m范围内，在预应力荷载的影响下，上部箱梁会出现拱起的现象，无法继续受力，这样就会大幅度的改变下部支撑受力和梁体位移。【5】
4.2措施
完成预应力张拉工作之后，可以将下部支撑拆除，或者适当的调整支撑顶部，满足梁体变形的需求，避免箱体承受较大的拉应力，否则可能会出现梁体裂缝。预应力张拉之后，会急剧增加梁体内力，因此在应力张拉之前，需要实现支座解锁，允许梁体出现正常变形，保护支座不受到损坏。设计支架方案的时候，需要综合预应力张拉的影响，保障横梁支架的强度和稳定性，避免在预应力荷载的影响下，导致支架体系失稳。严格规范施工活载的取值，在计算支架方案的时候，需要合理计算混凝土振捣荷载和冲击荷载，利用合理的安全系数和临时荷载系数，确定预应力对于支架受力的影响，这样可以保证支架的安全性。
结束语：
我国桥梁工程当前广泛现浇箱梁满堂支架工艺，而预应力张拉会影响到现浇箱梁满堂支架受力体系，施工单位需要分析预应力张拉的影响，进一步优化现浇箱梁施工工艺，完善满堂支架设计工作，提高现浇箱梁满堂支架的受力性，避免出现塌陷等问题，提高整体工程的安全性。
参考文献
[1]王敬宇.预应力混凝土现浇箱梁施工质量控制分析[J].工程建设与设计，2019（20）：145-146.
[2]杨智慧.桥梁施工中支架现浇箱梁技术的应用分析[J].绿色环保建材，2019（07）：87-88.
[3]郑洪锐.公路桥梁施工中现浇箱梁的施工技术概述[J].建材与装饰，2019（20）：265-266.
[4]高淑利.预应力混凝土现浇箱梁施工与质量控制分析[J].江西建材，2019（06）：146-147.
[5]谢咸瑜，杨中委.移动模架法现浇简支箱梁中的预应力施工技术应用[J].四川水力发电，2019，38（S1）：21-22.
论文作者:毛志刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/28
标签：预应力论文; 支架论文; 荷载论文; 满堂论文; 受力论文; 现浇论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;