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彭亚军等：横向预应力对箱粱上承托纵向裂缝的影响 51 横向预应力对箱梁上承托纵向裂缝的影响 彭亚军， 王宗林 (哈尔滨工业大学桥梁工程系。 哈尔滨 150090) 【摘 要】 为分析预应力混凝土连续箱梁上承托处出现纵向裂缝的原因，准确控制箱梁截面的横向预应力， 通过对某已建成的连续箱梁桥进行截面分析，并建立整体和局部的有限元模型，结合桥梁博士和MIDAS结构分析 软件 ，分析箱梁截面横向预应力引起的箱梁内上承托拉应力的影响，进而分析箱梁在腹板与顶板的连接处的上承 托开裂原因。分析表明：主要的影响因素为横向预应力和纵向压应力。 【关键词】 预应力混凝土箱梁；横向预应力钢束；上承托；裂缝成因 【中图分类号】 TU378 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001～6864(2011)06—0051—02 预应力混凝土连续箱梁桥以其结构性能具有横 向抗扭刚度大、变形小、线形平顺、行车舒适，施工工艺 简单，经济指标合理等优点得到了广泛的应用与推 广…，其设计多按三 向预应力结构进行，要求结构混 凝土中不出现拉应力，但是对已建成的桥梁进行检测 时发现，有部分箱梁桥上承托处出现纵向裂缝。 顶板设置横向预应力钢束时，为了避开纵 向预应 力钢束，横向预应力钢束通常是设置在纵 向预应力钢 图1箱梁墩顶截il~／em 束管道的上部 ，对翼缘板的受力显然是有利的，但 是对于横向跨中抵抗正弯矩来说 ，横向预应力束宜布 置在纵向预应力束管道的下部。因此，在梁部设计 中， 需开展顶板横 向预应力钢束的设置对箱梁横向计算 的影响研究。笔者通过对某预应力混凝土连续箱梁的 施工设计与计算，阐述箱梁顶板横向预应力钢束对箱 梁上承托处拉应力的影响效应 ，以便为设计提供参考。 1 箱梁截面有限元理论分析 图2横向预应力钢束布置图／era 1．1 基本资料 该箱梁为单箱双室截面，箱梁顶板宽 21m，厚 车辆荷载后轴重力标准值为2×140kN，中后轮着地宽 28cm，底板宽 12m，腹板厚70cm，横断面尺寸见 图 1。 度及长度为0．6m×0．2m，后轴两轮轮距为 1．4m，分别 横向预应力束采用 3615．24的高强度、低松弛钢绞 计算单轮和双轮时的桥面板有效分布宽度 ，求出桥 线，抗拉强度标准值／=1860MPa，弹性模量E =1．95 面板顺桥向每延米所承担的有效荷载，即单轮和双轮 X10MPa，纵向间距为40cm，采用塑料波纹管成孔，钢 加载时的横向分布系数，取最不利值，如表 l所示。 束与管道之间的摩擦系数 为0．23，每米管道对其设 桥面宽21m，两侧人行道宽2．25m，桥面加载有效 计位置偏差为0．0025，混凝土强度等级为C50，弹性模 宽度为2．75～18．25m。桥梁博士有限元软件将 自动 量E =3．45×10MPa。横向预应力钢柬布置见图2。 计算内力影响线，按最不利布载计算结构受力情况。 1．2 有限元模型的建立 1．3 计算结果分析 取一延米长粱段作研究对象，且把箱梁截面划分 (1) 横向预应力产生的内力效应。首先分析仅 成7O个平面梁单元 ，桥面离散单元的长度大致相同。 有横向预应力荷载作用下梁体效应情况 ，经有限元模 计算荷载中，桥面恒载包括桥面铺装荷载、双侧人 型计算，梁体的弯矩图如图3所示，箱梁截面顶板上下 行道板荷载、防撞墙荷载等；温度荷载包括整体升温 缘应力图如图4、图5所示。 20~C、整体降温 20~C、日照模式。桥面活载包括车辆 由图4可见 ，在仅有横向预应力荷载作用下，顶板 活载、人行活载。其 中车辆荷载根据 JTGD60—2004 上缘产生较大的压应力 ，对顶板