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摘要：随着我国社会经济的发展进步以及交通运输行业的快速发展，斜梁桥在我国的城市建设中得到了更加广泛的应用。本文主要以某三跨预应力混凝土连续斜交箱梁桥作为研究的工程实例，运用纵向预应力对称张拉、交错张拉和单侧张拉等三种模型进行分析研究。比较张拉顺序不同，预应力混凝土连续斜交箱梁在竖向位移上的变化情况，进而找出最有效的预应力钢筋的张拉顺序。
关键词：斜梁桥;预应力;张拉顺序
一、引言
随着我国社会经济以及交通运输行业的飞速发展，在城市建设中由于受到线路和线形等方面的限制下，斜桥梁由于其具有抗弯强度大、稳定性能好、抗震能力强等优点而得到了人们更加广泛的关注。在桥梁建设过程中，由于不同的张拉顺序其预应力效应会对梁体产生不同的影响，所以预应力的张拉顺序是桥梁建筑中十分关键的影响因素。
二、工程概况
执行桥作为试验桥，其采用预应力混凝土A型连续型的斜支撑梁，桥梁的跨径组合长度为17.5m+32m+16m。桥梁两端的斜度分别为一端30°、另一端15°的倾斜角度，所以归属于异形斜梁桥。桥梁的横断面的结构为单箱双室，箱梁顶板的宽度为12m，底板宽度为7.5m，梁高为1.45m。箱梁的梁体采用C50混凝土作为原材料，预应力钢绞线采用的是标准抗拉强度的钢绞线，采用后张法作为本次施工的施工技术。梁体使用纵向预应力钢绞线9束，横梁处分别使用横向预应力钢绞线8束、负弯矩预应力钢筋24束。桥梁的设计荷载等级为公路Ⅱ级。全桥总体布置见图1，箱梁横截面及纵向预应力钢筋布置见图2。
三、有限元分析
3.1、基本方法
与正桥相比，斜梁桥的结构相对更为复杂一些，通常需要建立本桥有限元的模型。建立此模型的基本原理是如果梁格节点与结构重合的点具有相同的转角和挠度，那么由梁格节点产生的局部静力与结构本身产生的内力等效。
3.2、模型的建立
利用Midas/civil软件来建立一个一端斜度为30°、另一端斜度为15°的预应力混凝土斜桥梁的有限元空间实体模型。箱梁和铺装层采用弹性模量Ec=3.45×104MPa的C50混凝土。管道间和预应力钢筋的相关参数为摩阻系数取μ=0.25，每米管道的偏差系数为k=0.0015。模型的上部结构是单箱双室，主要分成横向的梁格单元和纵向的梁格单元两部分。横向的梁格单元是纵向梁格之间连接的媒介，连接时要根据原始结构来建构模型，横隔梁则要根据桥梁的位置来构建模型，模仿真实的横梁单元的刚度，此外，模型其他位置的横向梁格单元的建设也要与顶板的刚度相同，虚拟的横梁间隔为1.5m。如果斜度超过20°，就应该在整体结构具有主导作用的方向上设置相关构件，并采用正交的网格分析。
3.3、有限元模型的试验验证
为验证Midas梁格法建模是否具有准确性，通常采用将此项工程实例在受到成桥状态恒载作用下的模型数据与实测应力值进行对比的方法，试验时选取a和b截面进行测量截面变形（见图1），成桥时为初始值，拆除支架7d后所测得的数据作为分析终值，进而计算对比结果见表1，表2。
箱梁横向位置/cm
230
500
600
700
960
模型数据/ ×10-2mm
1439
1487
1502
1525
1543
实测值/×10-2mm
1436
1463
1485
1512
1520
误差/%
4.7
4.6
5.3
5.1
7.3
表1 箱梁 a—a 截面变形数值表
箱梁横向位置/cm
230
500
600
700
960
模型数据/ ×10-2mm
1672
1705
1735
1732
1753
实测值/×10-2mm
1672
1681
1720
1731
1729
误差/%
4.6
4.3
5.2
5.0
7.2
表2 箱梁 b—b 截面变形数值表
由表1，表2可以看出，模型数据与实测数据相比最大误差为7.3%，满足工程的基本要求，因此可以证明Midas梁格法建立模型是准确的。
3.4、纵向预应力的张拉顺序对竖向位移产生的影响
数值模型中有交错张拉、单侧张拉以及对张拉三种张拉顺序，进而研究腹板预应力钢束作用对于连续斜梁桥产生的影响后果。下图中，图①表示的是第一批张拉纵向预应力的钢束，图②表示的是第二批张拉纵向预应力的钢束，图③表示的则是第三批张拉纵向预应力的钢束，图a）表示的是对称的张拉预应力钢筋，表示的是靠近中性轴处的预应力，图4为交错张拉，图5为单侧张拉。
可以看出，不管是斜梁的对称张拉、交错张拉、或是单侧张拉方式，在受到斜交的作用的影响下，整个结构都会处在弯、剪、扭三种同时受力的状态：左、右腹板会出现明显的竖向位移的偏差，箱梁也会发生扭转变形现象，左、右腹板竖向位移的走向呈相反趋势。这种现象表明：在张拉作用相同的情况下，张拉预应力钢筋越靠近中性轴就能够获得越多的有效预应力。为了更为有效的研究不同张拉顺序对左右腹板造成的不同影响效果，通常的做法是依据模型数据制作出三种不同张拉顺序的全桥的扭转角对比图，通过对比图的分析可以得出：在对称的张拉作用状态下，左右腹板在沿桥的纵向方向上的扭转角呈现相反的方向，中跨的中部部位也不会出现扭转变形现象，且在边跨的中部部分产生的扭转角的值最大;与对称的张拉作用状态相比，由交错张拉所产生的扭转角在方向上没有发生任何变化，而且数值也比对称的张拉顺序要小一些;而在单侧张拉顺序的情况下，桥梁的扭转角呈现的也是不对称的分布情况，中跨中部处会出现明显的扭转。 腹板处出现的位移图，从图中可以看出，纵向预应力钢束在靠近中性轴的部位的张拉顺序与从上至下的张拉顺序而产生的竖向变形相比，其预应力表现的更为平缓。
图6不同对称张拉顺序下中腹板位移图
四、结论
不管是斜梁的对称张拉、交错张拉、或是单侧张拉方式，在受到斜交的作用的影响下，整个结构都会处在弯、剪、扭三种同时受力的状态：左、右腹板会出现明显的竖向位移的偏差，箱梁也会发生扭转变形现象，左腹板竖向位移与右腹板竖向位移的走向呈相反趋势。在选择预应力钢束的张拉顺序时，最好使用交错张拉与对称的张拉方式相结合或者只使用对称张拉的方法，尽量避免单侧张拉产生的不利影响。
五、结束语
随着我国社会经济的不断发展进步，桥梁工程已经逐渐成为我国经济建设中十分重要的组成部分之一，桥梁建筑不仅会对交通运输产生有力作用，对经济的发展也具有积极意义。所以，要想加快交通运输行业以及经济的快速发展，就必须对预应力技术进行不断地完善，除了不断提高相关的施工工艺之外，还要不断提高施工人员的专业技术水平，只有这样才能紧跟时代的快速发展，运用新技术、新工艺使得预应力技术的作用在公路桥梁建设中可以得到更加充分的发挥，进而提高公路桥梁的质量。
参考文献：
[1]何莉莉，马文轩.弯扭刚度比与斜度对斜交桥影响分析[J].低温建筑技术.2013（01）
[2]霍思邈，李琳.浅谈预应力桥梁施工中预应力的控制措施[J].经营管理者.2014（11）
[3]齐佳丽，方文才.浅析智能张拉系统在预应力桥梁施工中的应用[J].中国新技术新产品.2014（08）
[4]贾慧珍，赵丽金.大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术[J].世界桥梁.2014（05）
关键词：斜梁桥;预应力;张拉顺序
一、引言
随着我国社会经济以及交通运输行业的飞速发展，在城市建设中由于受到线路和线形等方面的限制下，斜桥梁由于其具有抗弯强度大、稳定性能好、抗震能力强等优点而得到了人们更加广泛的关注。在桥梁建设过程中，由于不同的张拉顺序其预应力效应会对梁体产生不同的影响，所以预应力的张拉顺序是桥梁建筑中十分关键的影响因素。
二、工程概况
执行桥作为试验桥，其采用预应力混凝土A型连续型的斜支撑梁，桥梁的跨径组合长度为17.5m+32m+16m。桥梁两端的斜度分别为一端30°、另一端15°的倾斜角度，所以归属于异形斜梁桥。桥梁的横断面的结构为单箱双室，箱梁顶板的宽度为12m，底板宽度为7.5m，梁高为1.45m。箱梁的梁体采用C50混凝土作为原材料，预应力钢绞线采用的是标准抗拉强度的钢绞线，采用后张法作为本次施工的施工技术。梁体使用纵向预应力钢绞线9束，横梁处分别使用横向预应力钢绞线8束、负弯矩预应力钢筋24束。桥梁的设计荷载等级为公路Ⅱ级。全桥总体布置见图1，箱梁横截面及纵向预应力钢筋布置见图2。
三、有限元分析
3.1、基本方法
与正桥相比，斜梁桥的结构相对更为复杂一些，通常需要建立本桥有限元的模型。建立此模型的基本原理是如果梁格节点与结构重合的点具有相同的转角和挠度，那么由梁格节点产生的局部静力与结构本身产生的内力等效。
3.2、模型的建立
利用Midas/civil软件来建立一个一端斜度为30°、另一端斜度为15°的预应力混凝土斜桥梁的有限元空间实体模型。箱梁和铺装层采用弹性模量Ec=3.45×104MPa的C50混凝土。管道间和预应力钢筋的相关参数为摩阻系数取μ=0.25，每米管道的偏差系数为k=0.0015。模型的上部结构是单箱双室，主要分成横向的梁格单元和纵向的梁格单元两部分。横向的梁格单元是纵向梁格之间连接的媒介，连接时要根据原始结构来建构模型，横隔梁则要根据桥梁的位置来构建模型，模仿真实的横梁单元的刚度，此外，模型其他位置的横向梁格单元的建设也要与顶板的刚度相同，虚拟的横梁间隔为1.5m。如果斜度超过20°，就应该在整体结构具有主导作用的方向上设置相关构件，并采用正交的网格分析。
3.3、有限元模型的试验验证
为验证Midas梁格法建模是否具有准确性，通常采用将此项工程实例在受到成桥状态恒载作用下的模型数据与实测应力值进行对比的方法，试验时选取a和b截面进行测量截面变形（见图1），成桥时为初始值，拆除支架7d后所测得的数据作为分析终值，进而计算对比结果见表1，表2。
箱梁横向位置/cm
230
500
600
700
960
模型数据/ ×10-2mm
1439
1487
1502
1525
1543
实测值/×10-2mm
1436
1463
1485
1512
1520
误差/%
4.7
4.6
5.3
5.1
7.3
表1 箱梁 a—a 截面变形数值表
箱梁横向位置/cm
230
500
600
700
960
模型数据/ ×10-2mm
1672
1705
1735
1732
1753
实测值/×10-2mm
1672
1681
1720
1731
1729
误差/%
4.6
4.3
5.2
5.0
7.2
表2 箱梁 b—b 截面变形数值表
由表1，表2可以看出，模型数据与实测数据相比最大误差为7.3%，满足工程的基本要求，因此可以证明Midas梁格法建立模型是准确的。
3.4、纵向预应力的张拉顺序对竖向位移产生的影响
数值模型中有交错张拉、单侧张拉以及对张拉三种张拉顺序，进而研究腹板预应力钢束作用对于连续斜梁桥产生的影响后果。下图中，图①表示的是第一批张拉纵向预应力的钢束，图②表示的是第二批张拉纵向预应力的钢束，图③表示的则是第三批张拉纵向预应力的钢束，图a）表示的是对称的张拉预应力钢筋，表示的是靠近中性轴处的预应力，图4为交错张拉，图5为单侧张拉。
可以看出，不管是斜梁的对称张拉、交错张拉、或是单侧张拉方式，在受到斜交的作用的影响下，整个结构都会处在弯、剪、扭三种同时受力的状态：左、右腹板会出现明显的竖向位移的偏差，箱梁也会发生扭转变形现象，左、右腹板竖向位移的走向呈相反趋势。这种现象表明：在张拉作用相同的情况下，张拉预应力钢筋越靠近中性轴就能够获得越多的有效预应力。为了更为有效的研究不同张拉顺序对左右腹板造成的不同影响效果，通常的做法是依据模型数据制作出三种不同张拉顺序的全桥的扭转角对比图，通过对比图的分析可以得出：在对称的张拉作用状态下，左右腹板在沿桥的纵向方向上的扭转角呈现相反的方向，中跨的中部部位也不会出现扭转变形现象，且在边跨的中部部分产生的扭转角的值最大;与对称的张拉作用状态相比，由交错张拉所产生的扭转角在方向上没有发生任何变化，而且数值也比对称的张拉顺序要小一些;而在单侧张拉顺序的情况下，桥梁的扭转角呈现的也是不对称的分布情况，中跨中部处会出现明显的扭转。 腹板处出现的位移图，从图中可以看出，纵向预应力钢束在靠近中性轴的部位的张拉顺序与从上至下的张拉顺序而产生的竖向变形相比，其预应力表现的更为平缓。
图6不同对称张拉顺序下中腹板位移图
四、结论
不管是斜梁的对称张拉、交错张拉、或是单侧张拉方式，在受到斜交的作用的影响下，整个结构都会处在弯、剪、扭三种同时受力的状态：左、右腹板会出现明显的竖向位移的偏差，箱梁也会发生扭转变形现象，左腹板竖向位移与右腹板竖向位移的走向呈相反趋势。在选择预应力钢束的张拉顺序时，最好使用交错张拉与对称的张拉方式相结合或者只使用对称张拉的方法，尽量避免单侧张拉产生的不利影响。
五、结束语
随着我国社会经济的不断发展进步，桥梁工程已经逐渐成为我国经济建设中十分重要的组成部分之一，桥梁建筑不仅会对交通运输产生有力作用，对经济的发展也具有积极意义。所以，要想加快交通运输行业以及经济的快速发展，就必须对预应力技术进行不断地完善，除了不断提高相关的施工工艺之外，还要不断提高施工人员的专业技术水平，只有这样才能紧跟时代的快速发展，运用新技术、新工艺使得预应力技术的作用在公路桥梁建设中可以得到更加充分的发挥，进而提高公路桥梁的质量。
参考文献：
[1]何莉莉，马文轩.弯扭刚度比与斜度对斜交桥影响分析[J].低温建筑技术.2013（01）
[2]霍思邈，李琳.浅谈预应力桥梁施工中预应力的控制措施[J].经营管理者.2014（11）
[3]齐佳丽，方文才.浅析智能张拉系统在预应力桥梁施工中的应用[J].中国新技术新产品.2014（08）
[4]贾慧珍，赵丽金.大跨径波形钢腹板连续箱梁桥设计与施工关键技术[J].世界桥梁.2014（05）