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预应力钢束张拉顺序对曲线箱梁内力与变形的影响研究

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曲线梁桥是现代道路交通系统中最重要的桥型之一，随着我国基础设施建设大规模展开，越来越多的曲线梁桥被应用于城市高架桥和公路立交桥工程中。国内外学者对曲线梁桥的计算理论作了大量研究工作，计算机技术应用的普及，使得在结构计算中考虑材料非线性和几何非线性的影响成为可能。曲线梁预应力钢束为三维空间曲线，预应力的作用，使曲线梁处于空间受力状态，“弯-扭”耦合效应进一步加强。为了考察各预应力钢束作用下，曲线梁桥的支座反力分布规律与变形情况，为曲线梁桥预应力的设计和张拉施工提供技术参考，本文以重庆融侨大道螺旋桥工程为依托，分析了预应力钢束的应力损失，并利用有限元软件ANSYS，对不同张拉方式进行数值模拟，比较内外侧支座反力与梁体位移的变化，另外，通过建立不同曲率半径的曲线箱梁桥模型，探究了半径对支反力分布和位移的影响。通过进行有限元模型计算，得出如下结论：
　　 ①在自重作用下，连续曲线箱梁桥起终点处支座将产生横桥向支反力，内外侧支座的竖向反力不相等，起终点支座承受的竖向反力小于中间各墩。张拉预应力钢束将引起较大的横桥向、顺桥向支反力，内外侧支座竖向反力差值也将大幅度增加。
　　 ②张拉单侧腹板中的预应力钢束将引起的支座反力分布严重不均，对称张拉、交错张拉预应力钢束引起的支反力分布较合理，有利于对预应力钢束张拉施工进行控制。内侧支座利用率不高，中间墩支座横向约束对桥梁的径向变形影响显著，边墩支座承受大部分横桥向反力。
　　 ③连续曲线箱梁桥在自重和预应力作用下，将发生竖向、径向及顺桥向变形，竖向变形为主要变形，箱梁截面发生扭转和畸变，梁体向外侧翻。钢束张拉方式对变形影响较大，对称张拉和交错张拉时，径向变形较小，而当仅张拉单侧钢束时，梁体将发生较大的向内或向外径向位移。
　　 ④横桥向、顺桥向支反力与桥梁曲率半径不成单调性变化规律，当曲率半径R=150m时，横桥向支反力值达到峰值，内外侧支座竖向反力差随曲率半径增大而减小，当R>150m时，差值曲线渐趋于水平，箱梁竖向位移随曲率半径增大而增大，当R>200m时，这种影响变得不明显，箱梁横截面扭转和畸变变形随曲率半径增大而显著减弱。在进行曲线梁桥设计时，有条件的情况宜避免将半径设计在150～200m范围内。

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