钢束张拉顺序对连续梁现浇支架的影响

钟亚伟

(中国中铁二院工程集团有限责任公司 土建二院桥梁所，成都 610031)

采用支架法现浇施工的大跨连续梁的质量和安全事故时有发生，究其原因，基本上都是对大跨连续梁现浇施工支架的设计和施工认识不足以及重视程度不够等原因造成的。对于大跨预应力桥梁的现浇支架，预应力张拉后，梁体可能产生向上或向下的变形，而向下的变形将给支架造成很大的附加荷载。所以，在检算支架强度时，不但要考虑浇筑混凝土时支架的受力情况，还应该考虑预应力张拉对支架受力的影响，以免造成预应力张拉后支架损坏或梁体损坏的情况。《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》(TZ203—2008)11.2.6条中指出:检算支架强度时，尚应考虑梁体预应力张拉对支架受力的影响。梁体变形将影响梁体预拱度的设置，《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》4.1.4条指出:预应力混凝土梁，计算预拱度时尚应考虑预加应力的影响。

本文以(32+40+32)m预应力混凝土连续梁为背景，通过对其施工阶段不同的钢束张拉顺序进行比较，研究各个阶段主梁的位移及支架受力，为类似工程的施工设计提供一定的参考。

1 预应力次内力原理

预加应力对构件给予轴向的压力、弯矩以及剪力等作用，因此构件在预加应力作用下要发生变形。假如支承对构件的变形没有约束，则在没有荷载的时候，构件就没有任何附加支承反力，因为预加的力在构件内部相互平衡了。假如构件不是简支等静定结构，它的变形在支承处将受到约束，并引起附加的反力。下面以两跨连续梁为例来说明。

图1所示为二等跨等截面的连续梁，预应力钢筋为直线布置，其偏心距为e，总的预加力值为Ny。在靠近梁下边缘的预压力作用下，梁将脱离中间支承B向上拱起。要使梁仍支于支承B上，必须有一向下的反力将梁压回。该反力的数值足以使梁产生与上拱度等值的下挠度。根据材料力学中简支梁在简单荷载作用下的挠度计算公式可得

图1 预应力张拉对梁体的影响

由作用于跨中的集中荷载RB产生的跨中挠度为

2 工程概况

本梁为(32+40+32)m预应力混凝土连续梁，设计活载为“中—活载”，双线线间距4.62 m，设计速度为旅客列车200 km/h，货物列车120 km/h。梁部施工方法采用满堂支架现浇，预应力采用后张法。梁部采用等高度变截面箱梁，预应力钢束采用12－15.24 mm的钢绞线。采用GQJS软件对全梁施工阶段进行分析计算，全桥共分44个单元，每个节点下设置单向支撑以模拟支架作用效应。

钢束类型:T1～T5为顶板短束，T6为顶板通长束;W1～W3为腹板通长束，B1、B2为边跨底板短束，B3～B6为中跨底板短束，B7为底板通长束。

3 施工阶段仿真分析

3.1 钢束分批次

因预应力钢束较多，需考虑分批次张拉。对不同的张拉顺序进行仿真分析，考察在不同的张拉次序下，结构的位移和支架反力。本文主要对表1所示几种张拉顺序进行分析比较。

表1 钢束张拉顺序

3.2 计算结果

3.2.1 支架反力

①预应力施加前，梁体重力由支架承受，预应力加载后支架的受力发生很大的变化，梁体的重力由桥墩和其附近支架承受，梁跨中支架不承受梁体重力。②钢束张拉导致支架受力很不均匀，支点附近支架比预应力张拉前增大很多，如表2所示，这区域最可能发生失稳。③不同的钢束张拉顺序，桥墩旁支点出现大反力的情况不同。如工序1，3，4中，3节点出现较大的反力，而工序2中3号节点则未出现较大反力。

表2 主要节点处支架反力 kN

3.2.2 梁体位移

在后张法结构中，当分批张拉预应力钢筋时，后批张拉预应力钢筋所产生的混凝土弹性压缩对先期张拉的预应力钢筋会造成一定的预应力损失，从而导致梁体结构变形的变化。本桥采用上述四种张拉顺序引起的梁体变形如图2所示。

图2 钢束张拉引起的梁体变形

从图2中可以看出:①不同的钢束张拉顺序，对梁体的变形影响也不同，这与理论分析是吻合的。②钢束张拉对跨中的位移影响较明显，对中跨跨中23节点，位移差最大达1.4 mm。

4 结论

采用不同的钢束张拉顺序，预应力效应对支架的受力及梁体的变形将产生较大的影响。在实际施工过程中，对支架的设计及其梁体预拱度的设置，要充分考虑此部分的影响。同时，施工中应严格按设计图纸的钢束张拉顺序进行施工。

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