预应力钢筋张拉顺序对40 m T梁变形的影响分析

李 茂 廷

(中交一公局桥隧工程有限公司，河北 高碑店 074000)



预应力钢筋张拉顺序对40 m T梁变形的影响分析

李 茂 廷

(中交一公局桥隧工程有限公司，河北 高碑店 074000)

结合实际工程，利用软件Midas 建立有限元模型，对T梁的张拉阶段进行了模拟，探讨了不同张拉顺序下梁体的变形和应力变化规律，研究结果可以为类似T 梁的施工质量监控提供依据。

预应力，张拉顺序，有限元，纵向应力

0 引言

由于T梁制作方便易于应用，所以T梁是中、小跨径梁式桥中应用最为广泛的桥型[1,2]。T型梁在预加力阶段随着预应力钢筋的张拉，截面承受偏心压力，梁体自重逐步参与受力，T 梁与支撑台座发生相对位移，此时混凝土梁的受力状况比较复杂[3-5]。张拉预应力钢筋时，由于混凝土龄期较短，混凝土的抗拉抗压强度较低，如果张拉力施加的不当，可能会引起T 梁开裂[6，7]。因此预应力钢束的张拉顺序对预应力混凝土T梁变形有很大的影响，分析不同的钢束张拉顺序预应力混凝土T梁的设计具有实际意义。

本文针对实际工程，研究T梁的预应力钢束张拉顺序对预应力混凝土T梁的变形和受力的影响。预制梁长为39.2 m，钢束束数为5束，分别为N1(2根)，N2，N3，N4，采用两端同时张拉，张拉控制应力为1 395 MPa，如图1所示。

1 预应力钢束张拉顺序对T梁变形的影响

1.1 张拉顺序对T梁纵向变形的影响

应用Midas/Civil有限元软件建立单梁模型，分别按照钢束张拉顺序：1)50%N2→50%N3→左100%N1→右100%N1→100%N2→100%N3→100%N4。2)50%N2→50%N3→左50%N1→右100%N1→左100%N1→100%N2→100%N3→100%N4。对两种预应力钢束的张拉进行分析。

分别按照张拉顺序1)，2)对主梁施加预加力，通过点弹簧支撑中只受压来模拟主梁与台座之间的接触，张拉过程中计入梁体自重与混凝土收缩徐变的作用。根据有限元模型计算得出主梁在张拉过程中的上挠度变化情况如图2，图3所示。

由图2，图3可以看出：张拉顺序为1)时，50%N2～左100%N1，由于此时自重占主导作用，因此主梁上挠值较小，主梁未能脱离台座；100%N1～100%N4，由于预加力的逐渐增大使得主梁脱离台座，上挠值逐渐增加，张拉结束主梁跨中位置上挠值最终达到25.1 mm。张拉顺序为2)时，50%N2～右100%N1主梁上挠值较小；左100%N1～100%N4，上挠值逐渐增加，主梁跨中位置上挠值最终为27.4 mm。第二种张拉顺序预应力反拱值增加了8.39%。

1.2 预应力引起侧向位移

由于钢束N2，N3，N4布置在对称轴所在截面上，因此张拉钢束N2，N3，N4主梁不产生侧位移，故只考虑钢束N1张拉对主梁侧位移的影响。经过计算得出主梁在张拉过程中的侧位移变化情况如图4，图5所示。

由图4，图5可以看出：张拉顺序1)，右100%N1使得主梁各位置侧向位移增加，跨中位置侧向位移最大，达到-14 mm；左100%N1引起主梁侧向位移减小，各截面最终位移值接近0 mm。张拉顺序2)，左50%N1使主梁跨中位置侧向位移达到-6.7 mm，右100%N1使主梁产生反向侧位移，其值为7.4 mm，左100%N1使得各截面最终的位移值接近0 mm。

由以上分析可知，两种钢束张拉顺序使得主梁的上挠值较为接近，钢束张拉顺序2)对主梁产生的侧向位移较小，因此施工中采用该种施工顺序较为合理。

2 预应力钢筋张拉方式对40 m T梁跨中截面混凝土应力的影响

分别按照钢束张拉顺序1)，2)对主梁施加预加力，Midas有限元模型得到的预加力阶段主梁跨中截面上下缘位置处应力如图6，图7所示。

由图6，图7可以看出：

1)在整个张拉过程中，主梁跨中截面应力值均为负，混凝土承受压应力，随着预应力钢束的不断张拉，截面下缘压应力不断增加，上缘压应力先增加后减小。

2)两种张拉顺序的前三个张拉阶段，各自的截面上下缘应力基本相等，从第四个阶段到最后阶段截面上下缘应力出现差异，张拉完成后截面上下缘的应力差值达到最大，张拉顺序1)，2)上下缘应力差值分别为14.2 MPa，16 MPa。

3)全部预应力钢束张拉完成后，主梁跨中截面均备了一定的压应力，有利于主梁后期承受其他荷载，且跨中截面全截面受压，符合预应力混凝土构件的受力特性。

3 结语

1)两种钢束张拉顺序使得主梁的上挠值较为接近，虽然第二种张拉顺序预应力反拱值比第一种张拉顺序增加了8.39%，但钢束张拉顺序2)对主梁产生的侧向位移较小，因此施工中采用该种施工顺序较为合理。

2)随着张拉过程的发展，各测点应力逐渐增大，纵向应力由梁端到跨中逐渐增大。

3)在整个张拉过程中，主梁跨中截面应力值均为负，混凝土承受压应力，随着预应力钢束的不断张拉，截面下缘压应力不断增加，上缘压应力先增加后减小。混凝土承受压应力小于梁体抗压强度设计值，说明梁体在此阶段满足设计要求。

[1] 刘龄嘉.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社，2007.

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[5] 张 倩,贾艳敏.预应力钢筋张拉阶段T梁应力分析[J].山西建筑，2014，40(26)：163-164.

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[7] 杨 独，卢文良，宋延旭.客运专线预制箱梁预初张拉阶段跨中截面应力状态研究[J].铁道标准设计，2010(5):80-82.

On influence of prestressed reinforced tension sequence on 40 m T-shaped beam deformation

Li Maoting

(BridgeandTunnelEngineeringCo.,Ltd,CCCCFirstRoadBureau,Gaobeidian074000,China)

Combining with the projects, the paper adopts Midas software in establishing the finite element model, undertakes the simulation of the T-shaped beam in the tension phase, explores the changes of the beam and stress change law with different tension sequences, and provides some reference for the construction quality control of T-shaped beam.

prestress, tension sequence, finite element, lengthwise stress

1009-6825(2016)13-0193-02

2016-02-27

李茂廷(1987- )，男，助理工程师

U448.212

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