吻合索概念在预应力混凝土连续梁桥钢索布置中的应用

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近几十年来,随着我国交通运输业的蓬勃发展,预应力混凝土连续梁桥以其变形小、结构刚度好、行车舒适等优点成为最具竞争力的桥型之一。特别是在量大面广的中、小跨径桥梁中占有主导地位。本文简述了国内外预应力混凝土连续梁桥的发展现状,指出了连续梁设计中存在的问题,即由于次弯矩的存在,使得设计复杂化,往往导致结果不合理。提出应用吻合索概念进行优化设计。介绍了与预应力连续梁设计有关的基本理论,包括次弯矩、吻合索、线性变换和荷载平衡等概念,以及获得吻合索的三种方法:弯矩图法、力法和叠加法;分析了直线形、折线形和曲线形预应力筋的等效荷载;根据次弯矩产生的不同原因,介绍了次弯矩的三种计算方法,以及预应力筋几何参数的调整对次弯矩的影响。讨论了分别按照最小外荷载和最不利荷载作用下的两种情况来确定预应力重心坐标的连线,即钢索区的计算步骤;提出了经济、合理的预应力筋布置应满足的条件和基本布置步骤。在连续梁的设计中,连续梁的截面尺寸、预应力筋的面积及其位置是相互关联的。其中预应力筋的布置是它较简支梁设计的复杂之处。在连续梁这一超静定结构中,存在着由多余约束引起的次弯矩,次弯矩的存在对结构的作用不可忽视。如果利用好它就可以起到积极的作用。良好的预应力筋的布置应该是能够产生理想的混凝土压力线并满足其它实际要求的位置。吻合索是不引起梁内次弯矩的一种布筋方式,它为工程师在设计中提供了一种方便的方法:先求出一个可以抵抗外弯矩的吻合索,如果该位置落在梁的外面,再经过线性变换给出一个切实可行的位置。因此,寻找吻合索就成为实现目的的一个有用的手段。以实际工程为例,通过Midas程序对六跨连续梁在逐段施工的条件下的弯矩进行计算,得到各个截面在恒载和活载作用下的合成最大、最小弯矩,并通过弯矩计算得到钢索区。利用吻合索概念在钢索区内布置钢索,对索做线性变换,进而调整出符合经济、合理要求的预应力钢索的位置。
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