米跨预应力钢-混凝土简支梁设计

75米跨预应力钢—混凝土简支梁设计摘要：本文介绍深圳丽水桥75米跨预应力钢—混凝土组合梁设计。利用截面与内力均在变化的特殊性，在适当阶段对结构进行体系转换，可以调整结构内力状态。关键词：钢—混凝土组合梁、预应力、体系转换中图分类号:TU398文献标识码:ATHEDESIGNOFPRESTRESSEDSTEEL-CONCRETECOMPOSITEBEAMSPAN75METRESLiYongABSTRACT：Thispaperintroducedthedesignofprestressedsteel-concretecompositebeam,It’sspans75metersoverShenzhenLishuiriver,utilizingthespecificityofchangingwithinner-forceandsection,doingsystemtransformatproperstage,itcanadjustthestationofinner-force.KEYWORDS：Steel-concretecompositebeamPrestreessSystemtransform一、钢—混凝土组合梁三阶段受力对组合梁不论按弹性理论或塑性理论进行分析，均需考虑混凝土硬化前和混凝土硬化后及以后收缩、徐变影响引起内力重分布三个受力阶段。第一受力阶段：混凝土未达到强度设计值以前的阶段。此时荷载考虑钢梁自重、模板和现浇混凝土重量，称为第一受力阶段的恒载。恒载连同本阶段的施工活荷载全部由钢梁承受，中性轴位于钢梁内，据此计算钢梁的应力、挠度及稳定性。第二受力阶段：混凝土达到强度设计值后的阶段。此时荷载为饰面层、找平层、防水层等重量，称为第二受力阶段的恒载。使用阶段的可变荷载称为第二受力阶段的可变荷载。此时中性轴上升，荷载由整个组合截面承受。第三受力阶段：使用荷载阶段因混凝土收缩、徐变引起的组合结构内力重新分配。二、75米跨简支梁设计深圳大学城丽水桥为钢—混凝土组合梁简支桥（跨径为75m）。桥梁横断面结构形式见图1所示，立面布置如图2所示。图1主梁横断面图Fig.1Crosssectionofmainbeam图2主梁立面图Fig.2Frontviewofmainbeam三、简支组合梁体系转换技术跨中钢梁下缘拉应力为控制截面尺寸的关键。为调整组合梁内力状态，取得经济的梁高，采用了多项施工措施。工况1、分段吊装开口箱梁就位（中支点布受，中性轴位于钢梁内。Fig.3Transfomatiomprocessofsimple工况2、起顶临时中支点（两边跨临时支点不起顶）300T（为克服支点反力后增加的吨位）。为降低钢梁上缘拉应力可张拉顶板临时索削弱跨中弯距峰值。工况3、浇注后浇混凝土结构层。工况4、待混凝土达到设计强度后拆除顶板临时索及中支点。此时中性轴上升，恒载已由组合截面承受。工况五、张拉底板体外索后铺设沥青混凝土及桥面系、栏杆等恒载。受力过程分析如下：（1）通过起顶中支点得到弯距MuMu=ΔP*ΔP—克服支点反力后起顶增加的吨位；σJ上=(σJ上为钢梁上缘)σJ下=（σJ下为钢梁下缘)设于临时支点上），此时为两跨简支梁。用高强度螺栓连接钢梁纵、横向接头形成连续梁。为减小钢梁拼接引起的初始应力，可在拼接时降低临时中支点，待拼接好后回顶。此时外荷载由钢梁承载。supportbeamsystemAJ、WJ—为钢梁净截面面积与钢梁净截面摸数；NU、MU—为起顶中支点产生的轴力与弯距；（2）当混凝土后浇层达到强度后拆除中支点，此时受力断面为全截面：σW上=(σW上为组合梁上缘)σW下=（σW上为组合梁下缘)AW、WW—为组合梁截面面积与组合梁截面摸数；、—拆除中支点略去后浇层恒载影响产生的轴力与弯距；则通过起顶、落架得到的应力为：△σ下=σW下-σJ下=因与对应力影响可忽略不计；与相差微小，上式可简化为：△σ下=利用钢截面与组合截面的摸数差通过在组合梁形成过程中起顶、落顶达到降低下缘钢梁应力，获得经济组合梁截面的方法是可行的。钢—混凝土组合截面各施工加载阶段上、下缘应力与位移见表1：Tab.1Forcesanddisplacementsofsimplesupportsystem四、结论通过表1数值可以看出，起顶临时支点（钢梁截面），拆除临时支点（组合截面）获得了10Mpa左右的钢梁下缘应力削弱，相当于多张拉预应力钢束464T产生的效果（张拉预应力钢束过多对钢梁局部应力及工程造价均不利）；如起顶力增加过大会对钢梁跨中产生较大变形，引起钢梁的稳定问题。本桥采用的多种施工措施如：临时支梁下缘应力降低73.27Mpa，应力值下降幅度达到38.0%，其效果是相当显著的。控制截面如跨中钢梁底板拉应力、支点顶面混凝土拉应力均有效降低，简支梁、连续梁桥成桥后内力状态得到改善，施工简便可行，有广阔的应用前景。参考文献：1池田尚治，李先瑞，耿花荣．钢-混凝土组合结构设计手册[S]．地震出版社．1992年第1版2周起敬，姜维山等．钢与混凝土组合结构设计施工手册[S]．中国建筑工业出版社．1991年第1版3李勇，聂建国．Thedesignofshenzhenbaizhanbridge．第六届国际钢-混凝土组合结构学术会议论文集[C]AmericaLos