大跨预制T形梁吊装过程的侧向受力性能分析

发布时间：2020-05-17 12:04

【摘要】：大跨径预制T形梁高跨比小、腹板薄、侧向刚度小,另外还存在边梁会发生重心偏离轴线的数值很大的情况等现象,会造成T形梁在预制及吊装中的侧向变形、倾斜,甚至失稳、断梁等事故。本文研究了大跨预制T形梁吊装过程的侧向受力及稳定性,以期对工程施工具有一定的指导意义。通过建立某50m大跨预应力混凝土预制T形梁的三维实体有限元模型,对其吊装过程的侧向变形及稳定性进行研究分析。主要研究内容及结论如下:(1)首先对预应力钢筋平弯、管道偏差、风荷载、偏转等四种主要引起侧弯的工况进行研究:预应力钢筋平弯作用下梁体在钢筋平弯位置产生0.213mm最大的侧向变形,整体产生了 0.136mm的侧向变形;钢束平弯的局部产生拉应力0.162MPa;管道偏差5mm时,变形值为0.325mm,偏差20mm时,变形值达0.78mm;钢束平弯位置产生0.162MPa的局部最大拉应力;风荷载按照0.01kN/m2～0.035kN/m2加载,在0.035kN/m2时,产生最大的侧向变形值为2.31mm,局部拉应力仅为0.159MPa;对梁体进行1°～7°不同程度的偏转,当7°时产生最大的侧向变形值为64.36mm,最大拉应力仅为0.21MPa。预应力钢筋平弯、管道偏差对T形梁侧向变形有一定的贡献,但风荷载、梁体偏转对侧向变形影响较大;四种工况对侧向拉应力影响均小。(2)对四种工况进行组合分析,其中组合一(预应力平弯为常量、管道偏差5mm、梁体偏转2°时,对风荷载按0.01kN/m2～0.035kN/m2加载)中,在风荷载0.035kN/m2时产生了 21.59mm的最大侧向变形,0.16MPa的最大拉应力;组合二(预应力平弯为常量、管道偏差5mm、风荷载0.015kN/m2,梁体偏转1°～7°)作用下,在偏转7°时,最大侧向变形67.28mm,对应的侧向拉应力为0.166MPa。(3)对组合一和组合二进行材料和几何非线性分析。组合一中梁体均无裂缝产生;在组合二梁体偏转1°～4°时,梁体未产生裂缝;梁体在偏转5°时,最大裂缝宽度0.37mm;偏转7°时,最大裂缝宽度达0.75mm。(4)对稳定组合一(自重+预应力钢筋平弯+管道偏差)和稳定组合二(自重+预应力钢筋平弯+管道偏差+偏转+变量风荷载)进行线性屈曲分析。稳定组合一的一阶屈曲模态对应的稳定系数是11.34;稳定组合二中,梁体偏转2°:风荷载达0.025kN/m2时,T形梁的稳定安全系数为2.16,风荷载为0.035kN/m2时,稳定安全系数为0.089;梁体偏转3°:风荷载达0.02kN/m2时,T形梁的稳定性系数为4.3,风荷载为0.03kN/m2时,稳定安全系数为0.089;梁体偏转4°:风荷载达0.02kN/m2时,T形梁的稳定安全系数为2.18,风荷载为0.035kN/m2时,稳定安全系数为0。综上,预应力钢筋平弯、管道偏差、风荷载、偏转均会对T形梁侧弯产生影响。在吊装施工中,为保证吊装安全(稳定安全系数控制在5以上),需严格控制梁体的偏转,密切监测风速,根据计算结果,提出如下施工控制建议:(1)当梁体偏转控制在2°范围内时,风荷载不大于0.0197kN/m2,即风级未达4级(4级风的风压范围:0.0189kN/m2～0.039kN/m2)时,可以施工;(2)当梁体偏转控制在3°范围内时,风荷载不大于0.0188kN/m2,即风级未达3级(3级风的风压范围:0.0072kN/m2～0.0182kN/m2)时,可以施工;(3)当梁体偏转控制在4°范围内时,风荷载不大于0.0161kN/m2,即风级未达3级时,可以施工。
【图文】：

逦硕士研宄生学位论文逡逑图１．１预制Ｔ形梁吊装逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｈｏｉｓｔｉｎｇ邋ｏｆ邋ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ邋Ｔ邋ｂｅａｍ逡逑装配式Ｔ形梁桥的主梁在完成预制后，需要将预制完成的主梁从预制场吊装至桥墩（桥逡逑台）上，因此装配式Ｔ形梁桥主梁的吊装是装配式Ｔ形梁桥施工的重要环节。逡逑尽管预应力混凝土Ｔ形梁的工程技术较为成熟，但在吊装过程中，由于梁体自身受力逡逑特性及施工控制措施等各种因素的影响，使得装配式Ｔ形梁桥的主梁在吊装过程中，不易逡逑平稳吊装，常常出现偏转、梁体侧向发生开裂、甚至折断等严重病害或事故。逡逑图１．２为某大跨Ｔ形梁吊装过程中，主梁发生侧向弯曲、开裂进而折断的事故。逡逑体、、，＼逦主梁断梁处逡逑■■－逡逑丨丨丨＿逡逑图１．２邋Ｔ形梁的断梁事故逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｂｒｏｋｅｎ邋ｂｅａｍ邋ａｃｃｉｄｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｔ邋ｂｅａｍ逡逑图１．３为某山区公路

特性及施工控制措施等各种因素的影响，使得装配式Ｔ形梁桥的主梁在吊装过程中，不易逡逑平稳吊装，常常出现偏转、梁体侧向发生开裂、甚至折断等严重病害或事故。逡逑图１．２为某大跨Ｔ形梁吊装过程中，主梁发生侧向弯曲、开裂进而折断的事故。逡逑体、、，，＼逦主梁断梁处逡逑■■－逡逑丨丨丨＿逡逑图１．２邋Ｔ形梁的断梁事故逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｂｒｏｋｅｎ邋ｂｅａｍ邋ａｃｃｉｄｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｔ邋ｂｅａｍ逡逑图１．３为某山区公路，大跨Ｔ形梁吊装过程中，主梁在Ｌ／４处发生折断（图１．３ａ），而逡逑后裂缝迅速发生，整个断面发生破坏（图１．３ｂ）；梁体向下坠落，在自身自重作用下，梁逡逑体断裂为多段（图１．３ｃ）；随着梁体进一步坠落，吊车被拖拉后发生倾覆。逡逑
【学位授予单位】：沈阳建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U445.4

【参考文献】

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本文编号：2668518