竖向预应力钢筋锚垫板安装倾角对预应力损失的影响

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预应力混凝土连续(刚构)箱梁桥结构体系应用广泛,发展迅速。随着跨径的不断增大,为了减少和控制腹板主拉应力,在箱梁腹板设置竖向预应力钢筋成为设计的重要内容。然而,设置了竖向预应力钢筋后,箱梁腹板开裂现象仍然普遍存在。竖向预应力损失过大是引起箱梁桥腹板开裂的主要原因之一。竖向预应力损失计算缺乏理论和实践的支持,特别是受到人为因素的干扰,难以建立有效的计算模式。人为因素造成预应力损失主要表现在两方面:一方面竖向预应力钢筋安装放置过程中精轧螺纹钢筋放置不垂直、锚垫板安装存在较大误差的现象十分严重;另一方面张拉过程中张拉不到位、锚固随意螺母无拧紧的现象也是普遍存在。上述两项人工操作的问题,将直接导致锚固应力损失过大、甚至出现预应力失效。本文围绕竖向预应力钢筋锚垫板安装可靠性问题进行研究。主要研究内容:竖向预应力钢筋锚垫板的安装误差(安装倾角)是否是造成预应力损失过大的主要原因,规范在计算竖向预应力损失是否应该增加这一项预应力损失。为了完成本文的研究内容需要从锚垫板安装误差现状、安装误差引起的损失量两个大方面展开研究,具体的研究内容和方法如下所示:(1)现有的锚垫板安装工艺、施工水平的统计调查,得到一个可靠、准确的锚垫板安装倾角分布。利用正参与的箱梁开裂防治科研项目,对在建六座连续梁(连续刚构)预应力混凝土箱梁桥(湖南省益阳赤山特大桥、太澳高速广东省顺德至中山段5座特大桥)锚垫板的安装倾角样本数据进行数理统计,得到锚垫板安装倾角的概率分布函数及满足结构可靠度0.95的锚垫板安装角度Zp=0.95。(2)室内制作模型,实验室研究锚垫板倾角对损失的影响。根据实桥(湖南省益阳赤山大桥)腹板尺寸,模拟箱梁腹板竖向预应力的张拉过程,制作长度约4m,高度约4.5m,宽度约0.3m的混凝土试验梁。试验梁高度采用阶梯式,按实际施工参数每400mm安装一套竖向预应力体系,钢筋长度2m至4m不等。安装测力传感器测试在不同安装倾角情况下预应力的损失量。同时测试扭矩锚固、二次张拉对预应力损失的影响。
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