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| 有限元分析 |
随着城市高架桥建设的不断发展，大悬臂预应力混凝土盖梁因具有占地面积小、结构轻巧、造型美观、可充分利用城市道路空间等优点而被广泛应用。目前，国内大悬臂盖梁常用的截面形式主要有矩形、T形、倒T形和十字形等。 很多专家学者从设计、施工、抗震等方面对大悬臂预应力混凝土盖梁进行了不同角度的分析与研究。笔者结合工程实例，对非对称截面、非对称配束的大悬臂盖梁在施工阶段的受力和变形进行有限元分析，以期为施工控制提供理论依据。
该城市快速路高架桥横断面为双向六车道，上部结构为连续钢箱梁和预应力混凝土小箱梁，其中连续钢箱梁位于各交叉路口，跨度30～55 m不等。在某交叉路口，钢箱梁跨径（30+45+30）m，采用单箱双室全焊钢箱梁，梁高2m，1幅顶板全宽12.8m，外侧设0.5m宽防撞护栏。其余段落为预制混凝土箱梁，中梁宽2.4 m，边梁宽2.85 m，截面高度1.62 m，标准跨径30 m，简支转连续形式。非对称大悬臂预应力盖梁用于2种结构形式的连接处，以支承钢箱梁和预制混凝土小箱梁。大悬臂盖梁的构造及尺寸见图1。
根据非对称大悬臂预应力盖梁的构造和受力特点，为了在施工过程中对盖梁悬臂根部应力和端部位移进行量测，在相应部位布置了量测设备，见图2。其中，测量应变的振弦式应变计粘贴在非对称盖梁根部截面较高一侧上缘的侧面，并与通用读数仪（YT-RG-01）连接。梁端竖向位移采用数显千分表量测，千分表由卡座固定在地面上，重锤底面压住千分表的伸缩杆，高强度细钢丝一端系在盖梁端部伸出的钢筋上，另一端系在重锤上。
墩柱和盖梁的混凝土设计强度等级为C50，弹性模量Ec=3.45x104MPa，质量密度γ=2550 kg/m3；预应力筋为s15.2高强度低松弛钢绞线，抗拉强度标准值fpk=1860 MPa，弹性模量 Ep=1.95x105MPa。
如图1所示，盖梁承载预制混凝土小箱梁一侧布置钢绞线4排共12束，承载钢箱梁一侧布置钢绞线2排共6束。预应力筋束采用后张法施工，两端张拉，张拉控制应力σcon=1376.4 MPa，张拉力N=211.97 t。张拉过程中利用张拉力和伸长量进行“双控”，其中以张拉力控制为主，以伸长量进行校核，计算中采用的孔道摩阻系数μ=0.17，偏差系数k=0.0015。
该工程的施工顺序为：浇筑非对称盖梁混凝土→待混凝土强度达到85 %以上时，张拉非对称预应力筋N1、N2和对称筋N4→架梁预制混凝土箱梁和钢箱梁→张拉对称筋N3→二期恒载。
上部结构自重反力按均布面压力在相应施工阶段通过支座垫石加载于盖梁顶面，混凝土小箱梁一侧支座垫石分布力为117.08 N/cm2，钢箱梁一侧支座垫石分布力为72.35 N/cm2。
根据上述参数，采用Midas FEA软件建立了非对称大悬臂盖梁的三维实体有限元模型，其结构及预应力筋束布置模型分别见图4，其中盖梁中普通钢筋按照设计图纸布置。
