预应力后张混凝土梁张拉伸长值分析

时间：2025-04-24

建筑类

38国外桥梁　　2000年第4期

预应力后张混凝土梁张拉伸长值分析

吕　晶

(中国土木工程集团公司,北京100038)

摘　要:利用传统的理论方法和非线性有限元程序,分别计算了阿哈特姆(AlKhatim)立交桥预制梁预应力筋的理论伸长值,对实测伸长值进行了数理统计分析,对理论伸长值与实测伸长值进行了分析和比较,得出了一些有益的结论。

关键词:预应力混凝土梁;预应力筋;张拉;伸长值;非线性有限元;数理统计中图分类号:U448.35;TU318.01　　　文献标识码:A

　　　文章编号:1003-4714(2000)04-0038-05

1　前　言

阿哈特姆(AlKhatim)立交桥位于阿联酋主要干道

阿布扎比至艾因高速公路中段,属于阿艾03项目的一部分,为双向4车道2×30m预应力混凝土后张简支梁桥。在此桥的施工过程中,笔者对控制预应力混凝土后张梁质量的重要环节—正确导入张拉力进行了一些分析研究。

预应力梁张拉预应力筋要进行“双控”,预施应力是用千斤顶来控制预应力值的,为了校核预应力值,在张拉过程中需要测出力筋的实际伸长值,该实际伸长值与理论伸长值的误差要求在规定的范围之内。

本文利用传统的理论方法,推导了预应力筋伸长值的计算公式;同时利用非线性有限元理论,采用修正的拉格朗日坐标描述法,建立了二节点索单元的几何非线性方程,推导了其单元刚度矩阵。利用上述推导的理论公式和非线性有限元程序两种方法,分别计算了阿哈特姆立交桥预制梁力筋的理论伸长值。对实测伸长值进行了数理统计分析;对理论伸长值与实测伸长值进行了分析和比较,得出了一些有益的结论,以期对类似工程的施工提供参考。2　伸长值计算公式的推导

图1　

预应力筋示意图

图2　

设预应力筋之第i段是半径为Ri的曲线段(图1),其始端应力为σi-1,由于孔道摩阻损失,力传至终端时降为σi。孔道摩阻损失有两种形式:一是由于曲线力筋张拉时对孔道壁施以正压力而引起的摩擦,其值随力筋弯曲角度的总和而增加;另一是由于孔道对其设计位置的偏差致使力筋与孔道间产生多处接触,从而引起摩擦阻力(图2)

。

　　(1)弯道影响　取长度为dx=Ridθ的一段力筋作为分离体,见图2(b),作用于管道上的径向压力N为:

(1)N=2Tsin≈2T=Tdθ22

设预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数为μ,则摩擦力为

(2)dT=-μN=-μTdθ

=-μdθ=-μ

(3)

　　(2)孔道偏差影响　由于孔道的波动偏差很不规

则,设其平均曲率为R,通常通过试验确定与μ/R相当

收稿日期:2000-08-25作者简介:吕　晶(1968-),男,工程师,1990年毕业于西南交通大学桥梁工程专业,获工学学士学位,从1993年至今在中国土木工程集团公司驻阿联酋代表处工作,先后担任设计工程师、现场工程师、现场经理、项目经理。现任代表处副代表,负责中土公司在阿联酋及其周边国家(黎巴嫩、伊朗、沙特、卡塔尔等国)工程项目的投标和在建项目的技术管理工作。

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TO规范)和McGRAW-HILL书局出版的《结构工程手

(第2版)中理论伸长值的计算公式相同。册》

3　预应力张拉索非线性有限元分析

(5)

的孔道偏差系数K,参照(1)中推导,可得微分方程式

(4)=-μ=-Kdx

　　(3)考虑两种形式摩擦的共同作用,则

=-(μ+Kdx)

因x=xi时,T=Ti;x=xi-1时,T=Ti-1;且xi-xi-1=

li,积分得: