摘 要：针对多跨预应力连续刚构桥的应力损失对桥梁结构性能的影响进行研究，采用Midas/Civil软件对依托工程桥梁结构在理想状态、实际状态、极端状态和成桥20年后等四种工况条件下进行有限元计算，并对不同工况下结构弯矩值和跨中挠度对比分析。分析结果表明：在实际成桥状态预应力损失50%的情况下，桥梁结构中跨合拢段控制节点弯矩值上升幅度达28%，挠度增加7mm，这对桥梁结构受力产生了极为不利的影响，并直接导致桥梁后期使用中出现各种病害。
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关键词：连续刚构桥；预应力损失；结构性能
中图分类号：TH6 文献标志码：A
The Continuous Rigid Frame Bridge Impact Analysis of Prestress Loss
Zhang Chang
（Chongqing communications construction group，Chongqing 401121）
Abstract： This paper research the stress loss effect of multi-span prestressed continuous rigid bridge performance. Using Midas/Civil software to analyze engineering bridge structure in the ideal state and actual status and extreme state and 20 year operating state. Contrast the value of structure moment and midspan deflection under different working conditions. The results show that： under prestressed loss 50%， the closed node moment rise of 28% and deflection rise 7 mm， this has adverse effect on the bridge and lead to post diseases.
Keywords： Continuous rigid frame bridge； Loss of prestress； Structure performance
引言
随着预应力混凝土在桥梁工程中的应用范围日益扩大，越来越多的桥梁工程问题暴露出来，例如跨中挠度过大，主梁出现斜裂缝等[1]。各国学者、专家分析认为，预应力损失过大是造成这些问题的重要因素[2]。目前，对于预应力损失方面的研究虽然得到了广大专家学者的重视，也做出了不少成果[3～7]，如李?驶?、刘钊《大跨度预应力混凝土梁桥预应力损失及敏感性分析》一文对大跨度预应力混凝土梁桥的预应力损失进行了研究，研究结果表明，若预应力损失计算偏小，则会导致对桥梁内力和挠度计算的较大失真[8]；姚强，柯亮亮在《连续刚构桥箱梁应力和跨中挠度与预应力损失的关系研究》一文中对比分析了不同预应力损失情况对连续刚构桥箱梁应力及跨中挠度的影响[9]。
参考大量论文资料可以看出，预应力损失计算方法虽然有迹可循，但大多针对三跨大跨径桥梁进行研究分析，对于更多跨连续刚构桥的研究资料相对较少，而且资料显示，很多文章仅仅针对当前情况下的成桥状态进行分析，涉及极端预应力损失情况以及多年后成桥状态的研究较少。为了更加客观全面的描述预应力损失对多跨（五跨）预应力连续刚构桥结构性能的影响，本文针对多跨（五跨）预应力连续刚构桥的预应力损失对桥梁结构性能的影响进行研究，为了进一步完善研究成果，还对实际成桥20年后的桥梁状态进行了分析与预测，结果表明，预应力损失将直接导致桥梁后期使用中出现跨中挠度过大等病害，严重影响桥梁使用安全和使用寿命。这一研究结论对预应力混凝土桥梁应力损失的研究有着积极的意义，并对其设计和施工具有一定的指导意义。
1.工程概况
依托桥梁位于某高速公路上，全长577米，跨径组合为5×30+（45+3×80+45）+3×30米。主桥为（45+3×80+45）米的预应力混凝土变截面连续刚构，桥梁平面位于R=1200米圆曲线上，纵断面位于R=24000米竖曲线上，纵坡为-2.993%。主桥下部结构桥墩系双肢实心墩，采用翻模施工，分段浇筑。主桥上部构造采用挂篮悬臂施工，边跨现浇段采用满堂支架施工，合拢段采用吊架施工。合拢顺序为：先边跨，再边中跨，最后进行中跨合拢。当全桥合拢贯通后，最后进行二期恒载的施加（桥面铺装、栏杆造型等）。
2.结构计算模型
本文采用Midas/Civil软件对该依托工程桥梁结构进行建模分析，得出桥梁在不同情况下的跨中挠度以及结构弯矩情况，分析对比以上各预应力损失下的成桥状态，研究了有效预应力不足对桥梁结构使用性和耐久性的影响。 文中涉及到的几种状态具体为： （1）理想状态指的是按照规范中的公式对预应力损失进行估算，便可得到钢束预应力损失的理论计算值，此时的成桥状态称之为理想状态； （2）实际状态指1.2恒荷载+1.2钢束二次+徐变二次+收缩二次的荷载组合下的状态； （3）极端预应力损失状态假设当二期恒载施加以后，有效预应力只剩下张拉控制应力50%时候的状态； （4）成桥20年后的状态是指实际状态下经过20年的预应力损失情况下的状态。 对依托桥梁工程计算时，以空间三维结构模型对其进行模拟，采用梁单元模拟各施工节段，1#、2#、3#、4#墩顶部为刚性固结，其成桥结构计算简图如图1所示。
其中桥梁结构模型单元数：240；桥梁结构模型单元节点数：261；施工阶段总数：15；预应力钢筋数：340。模型分析完以后，输出理想成桥状态下的全桥自重下的结构弯矩图，经验证该模型与实际情况相符。如图2所示：
发表于 2018-7-16 15:32:22