预应力混凝土连续梁结构优化设计

预应力混凝土连续梁结构优化设计

张旭云

身份证： 45273019780926**** 四川 成都 610000

摘要：我国的工程数量随着社会经济水平的不断提高而越来越多，与此同时，国家也更加的重视工程方面的建设工作。在此背景下，该文章主要针对预应力混凝土连续梁结构的设计工作进行了探讨，并且提出了相应的优化措施，希望能给有关部门带来参考和帮助。

关键词：工程建设；预应力混凝土；连续梁；结构优化

引言

该文章主要针对预应力混凝土连续梁结构的设计优化工作进行了分析，并且建立了相应的优化模式，在此过程中需要对梁截面的高度以及后期预加力目标等变量进行优化设计，并且需要控制好界面的允许应力条件。在进行结构分析时使用的是有限分析法，并且要考虑到结构体系的转换问题。

1预应力混凝土结构优化设计的分析

预应力混凝土结构在我国不断的进行优化，相关人员也开展了深入的研究，其中主要针对简支构件开展了相应的分析，并且取得了相应的成果。在对预应力混凝土超静定结构进行优化设计时，要注重优化小尺寸连续构件，主要优化的指标包含预加力以及等截面。预应力混凝土大跨度连续梁结构在具体应用过程中具有比较复杂的体系，并且会对整个施工过程造成影响，所以在进行结构设计时要考虑到这些问题。设计工作在开展过程中要考虑到预应力混凝土连续梁跨度增大的情况，然后应用分段悬拼以及悬灌技术。这些施工技术的应用能够提升施工效率，并且能够降低工程的成本，并且混凝土的结构会产生相应的体系转变，而引起结构次内力。

2预应力桥梁结构特点

2.1结构类型

悬臂梁桥属于连续梁，具有比较大的跨径，能够在简支梁体的支点上进行连接，可以实现多跨一联。在此过程中，结构会受到每联跨数以及联长等因素的影响，而出现纵向位移，如果跨长比较短，那么可能会出现伸缩缝增加的情况。连续桥梁结构的类型是非常多的，可以根据跨的类型以及截面的类型等进行分类。

2.2力学特点

预应力混凝土连续桥梁的结构是比较轻的，并且具有比较大的跨越能力，这主要是因为其是由高强度材料组成的混凝土的抗裂性能够得到相应的提升，除此之外，弯矩分布更加具有合理性，这主要是受到了活载作用的影响。在对等截面连续梁桥进行设计时，要重视对其支点截面进行设计，在对跨中截面进行设计时，一般情况下负弯矩要比正弯矩距大，在此过程中，如果要对跨径进行调节，可以使用构造措施，这样也能够很好的对主梁构造进行简化。在对便捷面连续梁桥进行设计时，如果跨径比较大，支点负弯矩一般情况下是比较大的，在此过程中需要考虑到变截面的主梁所面临的要求，以及高度变化的因素。如果变截面量出现了支点梁高加大的情况，那么需要对跨中的正弯矩进行降低，这样才能够对支点处的剪力进行抵抗。

2.3适用情况

（1）在对等截面连续桥梁进行建设时，使用最多的桥梁是中等跨径的主梁，其构造是比较简单的，并且施工比较简便。在对立面进行布置时，一般情况下是不等跨，如果是等跨的，那么需要对边跨内力进行相应的布置，从而实现全桥的设计。在进行支架施工以及移动模架等工程的施工时，会使用到该种方法。在对变截面连续梁桥进行施工时，所使用的连续梁的跨径是大于70米的，支点的负弯矩是比较大的，在具体处置过程中会使用变截面。悬臂法施工工艺在具体应用过程中，会采用该种结构的梁桥，在具体施工过程中，主梁内力是一致的。在使用悬臂法进行施工时，要考虑到体系转换的工序以及临时固结问题，确保结构的稳定。

3结构设计

3.1总体布置

（1）在中小跨度连续梁中，一般情况下会采用等跨布置的方法，在大跨度的连续梁中，主要是采用不等跨布置。在具体布置过程中要考虑到结构的高度以及弯矩等因素，确保工程的质量符合要求，并且还要具备一定的美观性。在对梁高进行选择时，要确保等高度以及等截面，这样才能够保证施工的简便，并且也能够保证制造工作的简便，中长度跨度的桥梁，一般情况下会采用该种形式的连续梁，在布置过程中会采用等跨或者是不等跨的方法。等跨布置会被应用到长桥中，该种布置方式具有很好的应用优势，为了确保结构内力在分布过程中满足相应的要求，在选择连续梁时，要实现变高度以及变截面，这样才能够保证受力状态符合要求，梁高的变化规律是多样的，包括直线以及二次抛物线等。梁内各截面的受力是具有差异性的，所以在对箱型截面的底板以及腹板等进行选择时，要实现变厚度。（2）在对截面进行选择时，要考虑到桥梁的结构体系以及宽度等各项指标。小跨度的桥梁，一般情况下会运用实体截面，并且采取现浇的方式。跨度在15~30米之内，一般情况下会采取肋式截面，在施工过程中会要用预制架设的方法，通过体系转换会形成连续梁。

3.2预应力筋的布置

在对预应力筋的数量和位置进行布置时，要考虑到受力状态，这样才能够保证施工的顺利。预应力筋的受力状态，在很大程度上取决于施工方法，所以在布置预应力筋时要考虑到具体的施工方法。在具体布置过程中可以采取纵向、横向以及竖向，在对横隔板以及顶板进行施工时，会采用横向预应力筋，这样能够保证横向抗弯能力符合要求，在对顶板以及底板进行施工时，一般情况下会布置纵向预应力筋，这样能够对主要预应力筋进行承受。在对腹板进行施工时，一般情况下会采取竖向预应力筋，在此过程中要控制好相应的间距，为了减少回缩损失，一般情况下会使用高强度粗钢筋。

4优化设计

在对大跨度变截面连续梁进行施工时，要考虑到结构体系的转换问题，在此过程中会对混凝土需变产生影响，所以在设计结构尺寸和预加力时，需要进行优化。在对预加力的弹性和需变次内力进行分析时，可以采用有限元法，首先需要对预加力进行变换，实现荷载内力与预加力的分析同步进行。主要针对结构尺寸和预加力进行优化。涉及变量在确定之后，可以根据应力约束条件以及相应的造价目标，选择相应的函数，从而对模式进行优化。

4.1截面变量的确定

工程在具体施工过程中构造要求在很大程度上取决于量体截面部分尺寸。在设计大跨度预应力混凝土桥梁时，主要考虑的是抗弯设计。在对梁截面宽度进行设计时，要沿桥跨方向不变，在对腹板厚度进行设计时，要沿桥跨方向变化，在对截面高度以及截面设计变量进行选择时，要考虑到梁截面的高度是否变化，与此同时还要考虑到截面上下两翼缘的厚度。

4.2预加力的确定

在对预应力混凝土连续梁进行施工时，需要多个施工步骤。施工前期和施工后期都需要进行预加力。在施工前期，主要是根据结构的受力情况进行预加力，在施工后期，要考虑到恒载问题以及运营活载问题。在对设计变量进行优化时，一般情况下是选择后期预加力。

4.3应用单位预加力计算

在对预加力进行优化设计时，不能够确定相应的变量。可以应用单位预加力次内力影响系数来计算其对结构所产生的影响。图1是单位预加力示意图。

图1单位预加力示意

结束语

预应力混凝土连续梁桥在具体施工过程中，通过开展优化设计工作，能够实现工程质量的提升，并且经济效益得到显著的提高。在针对不同的施工步骤开展优化工作时，要考虑到相应的设计条件以及数学模式的规模。结构优化设计在未来的工程建设过程中，会起到很重要的作用和影响。

参考文献：

[1]张林波.现浇预应力混凝土连续梁结构的设计应用[J].交通世界,2018(16):126-127.

[2]詹正龙.预应力混凝土连续梁桥优化设计常量理论探析[J].山东工业技术,2015(10):114.