淺談?lì)A(yù)應(yīng)力蓋梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算

淺談?lì)A(yù)應(yīng)力蓋梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算

0構(gòu)造蓋梁的必要性目前，長(zhǎng)道路橋梁的建設(shè)已越來越個(gè)性化、設(shè)備化。預(yù)制空心板梁、小箱梁、T梁的采用,不可避免地出現(xiàn)了大批蓋梁。如何較好地設(shè)計(jì)蓋梁成為人們比較感興趣的話題。下面將從幾個(gè)方面就蓋梁的設(shè)計(jì)與計(jì)算作簡(jiǎn)要的闡述。1后澆梁蓋梁(1)普通鋼筋混凝土蓋梁;預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁。(2)獨(dú)柱蓋梁;多柱蓋梁。(3)短懸臂蓋梁;大懸臂蓋梁。(4)明蓋梁;暗蓋梁。(5)普通蓋梁;匯流端蓋梁(多柱大蓋梁)。(6)現(xiàn)澆梁下蓋梁;預(yù)制梁下蓋梁。2計(jì)算方法：蓋梁成本2.1計(jì)算方法2.1.1對(duì)稱布置及簡(jiǎn)化活載橫向簡(jiǎn)化:汽車偏載時(shí)采用剛性橫梁法,汽車對(duì)稱布載時(shí)采用杠桿法?；钶d縱向簡(jiǎn)化:將多跨連續(xù)梁簡(jiǎn)化成2跨簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算煩瑣且復(fù)雜,不建議采用手工計(jì)算。2.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁受力分析對(duì)于普通鋼筋混凝土蓋梁可直接采用橋梁通軟件進(jìn)行蓋梁內(nèi)力計(jì)算及構(gòu)件驗(yàn)算。預(yù)應(yīng)力混凝土蓋梁可借助橋梁通軟件獲取蓋梁上支座反力,然后利用其它有限元軟件進(jìn)行受力分析。橋梁通軟件的蓋梁計(jì)算原理同傳統(tǒng)的計(jì)算方法基本一致。2.1.3單車道荷載作用下的研制采用橋梁博士進(jìn)行蓋梁計(jì)算,其計(jì)算原理為:提取縱橋向單車道荷載作用下的支座反力,將其等效為汽車荷載,利用橋梁博士的橫向加載功能進(jìn)行分析計(jì)算。這種方法有一定的局限性,特別是對(duì)于現(xiàn)澆箱梁下蓋梁的計(jì)算不盡合理。2.1.4特殊形式蓋梁受力特性分析蓋梁計(jì)算存在諸多假設(shè),為了較好地分析一些特殊形式蓋梁的受力特性,我們有時(shí)需要進(jìn)行一些空間實(shí)體分析。實(shí)際上,蓋梁的計(jì)算過程就是如何準(zhǔn)確地獲取若干組控制反力的過程。2.2計(jì)算原理2.2.1橫向分布法的基礎(chǔ)目前工程上采用的計(jì)算方法多為離散計(jì)算方法。這種方法的基礎(chǔ)源于橫向分布計(jì)算,因此選擇合適的橫向分布理論至關(guān)重要。目前的方法有:剛性橫梁法(偏心受壓法)、杠桿法、剛接板法、鉸接板法、正交異性板法。2.2.2空間桿系構(gòu)建這里簡(jiǎn)單介紹一下梁格理論。梁格法從目前的應(yīng)用來看效果并不是很好。梁格法與空間實(shí)體有限元相比建模簡(jiǎn)單,但對(duì)設(shè)計(jì)者的要求較高。采用3D-BSA軟件進(jìn)行空間桿系計(jì)算比較方便。采用MIDAS或ANSYS來構(gòu)建梁格往往誤差較大。采用橋梁博士進(jìn)行梁格計(jì)算是錯(cuò)誤的。2.3蓋梁計(jì)算的控制因素2.3.1預(yù)應(yīng)力張拉批次每個(gè)蓋梁的計(jì)算都是完整和獨(dú)立的,因此施工階段的計(jì)算也尤為重要。從施工的角度出發(fā),預(yù)應(yīng)力張拉批次越少越有利。張拉批次盡量不要超過2次,否則會(huì)給施工帶來不便。如果采用2次張拉,2次張拉鋼束量的比例是一個(gè)重要的控制指標(biāo)。2.3.2施工制程度的影響施工階段控制應(yīng)力和正常使用階段控制應(yīng)力是密切相關(guān)的。正常使用階段的應(yīng)力控制程度直接影響到施工階段的應(yīng)力好壞。蓋梁設(shè)計(jì)往往由施工階段應(yīng)力控制。我們既要保證正常使用階段應(yīng)力滿足規(guī)范要求,又要保證架設(shè)預(yù)制梁和成橋時(shí)蓋梁混凝土不被拉壞。蓋梁的施工控制應(yīng)力直接決定預(yù)應(yīng)力束的布束形式和預(yù)應(yīng)力的張拉批次。2.3.3蓋梁的彎剪強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)應(yīng)的是承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。應(yīng)力驗(yàn)算對(duì)應(yīng)的是正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。兩種方法基于不同的概率設(shè)計(jì)水平。應(yīng)力通過或混凝土不開裂不能保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求。蓋梁的強(qiáng)度計(jì)算不同于一般縱梁,大多數(shù)蓋梁為淺梁,有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)深梁和普通受彎構(gòu)件。普通受彎構(gòu)件和深受彎構(gòu)件的彎剪計(jì)算公式是不同的。深受彎構(gòu)件的受剪效應(yīng)比較突出。由于蓋梁寬度按構(gòu)造擬定,抗扭能力比較強(qiáng),所以一般很少進(jìn)行蓋梁抗扭計(jì)算。注意懸臂部分強(qiáng)度驗(yàn)算的特殊性。2.3.4表中的阿波羅號(hào)彎曲和裂縫計(jì)算嚴(yán)格按規(guī)范執(zhí)行即可。3梁設(shè)計(jì)的概念3.1現(xiàn)澆蓋梁的葉片設(shè)計(jì)好的設(shè)計(jì)是在滿足設(shè)計(jì)目的的基礎(chǔ)上盡量避免難題的發(fā)生,而不是把難題解決得如何好。在現(xiàn)澆蓋梁的設(shè)計(jì)中,這一點(diǎn)表現(xiàn)得很突出?，F(xiàn)澆梁的支座間距應(yīng)同時(shí)兼顧蓋梁、橫梁的受力。當(dāng)支座布置于蓋梁柱附近時(shí)可以減少鋼束,降低設(shè)計(jì)難度。3.2墩柱間距與懸臂長(zhǎng)度的關(guān)系蓋梁墩柱間距的確定有時(shí)受橋下控制因素的制約。單從受力角度來講,墩柱間距同懸臂長(zhǎng)度有一定的關(guān)系。對(duì)于大懸臂蓋梁,墩柱間距一般比較小。墩柱間距過小,墩柱數(shù)量過多,超靜定次數(shù)過多,溫度荷載下墩柱受力不利。3.3匯流端大蓋梁在一些項(xiàng)目中我們出于控制造價(jià)的原因,把很多現(xiàn)澆箱梁改為預(yù)制箱梁,結(jié)果造成匯流端大蓋梁的誕生。這種大蓋梁同時(shí)承受由現(xiàn)澆變寬橋、預(yù)制箱梁、匝道箱梁支座傳力,受力較為復(fù)雜,對(duì)施工單位約束較多,同時(shí)從美觀的角度來講比較難看。因此,不建議采用大蓋梁。3.4必要的鋼筋絞線配置預(yù)應(yīng)力鋼絞線的布置最能發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的主觀能動(dòng)性。預(yù)應(yīng)力鋼絞線的線形、張拉方式、鋼絞線型號(hào)的選擇對(duì)蓋梁的受力及張拉批次有很大的影響。3.5蓋梁的選擇控制實(shí)際上,蓋梁本身不是很美觀。當(dāng)橋較窄,跨徑較大,梁較高時(shí),蓋梁的梁高選擇不單單由受力控制。有時(shí)為了與上部結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)一致,會(huì)人為地加大蓋梁梁高。4幾種特殊類型的設(shè)計(jì)特點(diǎn)4.1蓋梁墩柱與蓋梁固接特點(diǎn):獨(dú)柱蓋梁本身是靜定結(jié)構(gòu),但汽車偏載作用對(duì)蓋梁墩柱十分不利。因此,大多數(shù)蓋梁墩柱橫橋向尺寸較大,墩柱與蓋梁固接形成剛域。采用簡(jiǎn)單的梁柱交于1節(jié)點(diǎn)建模計(jì)算,顯然不合理。采用實(shí)體單元進(jìn)行計(jì)算,確定墩柱和蓋梁的剛域范圍,然后進(jìn)行桿系簡(jiǎn)化計(jì)算,是一種較實(shí)用的方法。4.2多柱覆蓋層設(shè)計(jì)特點(diǎn):對(duì)于多柱大蓋梁,當(dāng)汽車對(duì)稱布置時(shí)采用杠桿法進(jìn)行計(jì)算有一定