斜向撑杆鱼腹张弦梁的预应力分析研究
单向张弦梁结构的预应力取值研究
（．ｈｊ ｎ Ｕｒａ ＆Ｒ ｒｌｌ ｎｎ Ｄ ｓ ｎ ｎｉ ｔ Ｈａｇｈ ｕ １Ｚ ｅａ ｇ ｂ ｎ ｕａＰａ ｉ ｅｉ Ｉｓｕｅ ｎ ｚｏ ｉ ｎ ｇ ｇ ｔ ，
日本 大学 的 Ｍ．ａ ｏ Ｓ ｉ ｈ教授将 张 弦梁 结构 定义 为 “ ｔ 用 撑 杆 连接 抗 弯受 压构 件 和抗 拉 构件 而 形成 的 白平 衡 体 系［ 。它们 均通过 撑杆 连接 抗弯 、 １ ］ ” 受压 构件（ 如梁 、 拱 ） 抗 拉 构件 （ 弦 ）充 分 发挥 拱 型 的结 构 受 力 优 和 如 ， 势 和 充分 利 用索 材 的高 抗 拉强度 ，所 以张 弦 梁结 构
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预制斜转正桥梁受力特征与设计分析
27智城建设NO.08 2020智能城市 INTELLIGENT CITY 预制斜转正桥梁受力特征与设计分析李 健 王彬鹏（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710000）摘 要：桥下使用功能是现阶段桥梁建设领域的重点考虑因素，斜转正桥梁正取得广泛的应用，可实现对梁长度的灵活调整和提升桥梁上部角度的合理性，具备效率高、技术稳定等多重特点。
文章以预制斜转正桥梁为对象分析其受力特征，并总结设计要点。
关键词：预制斜转正桥梁；结构形式；受力特征城市化进程持续推进之下，道路建设规模随之扩大，被交路与主线普遍存在斜交的关系。
若桥梁偏长仅凭斜桥的方式难以满足施工需求，且正交加大跨径的应用效果也不理想[1]。
基于此，可采取斜转正桥梁形式有效解决各类局限性问题，其在桥梁领域有广泛的应用。
1 结构建模若桥梁长度较长，整桥均设置为斜桥形式则缺乏可行性，同时正交加大跨径的方式也存在诸多局限之处。
而斜转正有效解决了传统方式下所存在的各类问题，现阶段斜转正桥梁也逐步成为主要的应用方式。
从工艺角度来看其分为现浇和预制结构两种，基于预制结构的斜转正桥梁灵活性更强，可调整梁长以确保桥梁上部角度维持在合理的状态。
因行业技术水平的不断提高，预制结构斜转正桥梁具有技术成熟、周期短、吊装便捷等特点，但由于桥梁截面尺寸偏小，存在较明显的竖向截面刚度集中现象，相比之下横向截面则显得较为薄弱，这也成为预制斜转正桥梁的发展瓶颈，且相关验算工作难度较大，难以满足规范要求。
梁格法的基本思路则是拆分桥梁结构，将其视为若干个单元（主要由纵梁、横梁构成），根据上部结构的特性，将该处的抗弯、抗扭刚度统一集中至与之相邻的梁格中，形成的等效梁格体系具有较高的真实性，其与原型结构截面弯矩等表现出较明显的相似性，因此，若单元划分精度较高该方法的适用能力也将提高，在一般结构计算中可保证精度。
2 桥梁概况某高速公路主线设置有等宽桥梁，使用到斜转正预制连续箱梁，半幅宽12.15 m，单幅桥横向分别设置1片梁，边梁悬臂1.65 m，梁高1.4 m，由0号支点起至3号支点交角为0°、10°、20°、30°。
张弦梁结构的静力分析方法与应用
张弦梁结构的静力分析方法与应用张弦梁结构是一种常见的工程结构，在建筑、桥梁、风力发电机等领域得到广泛应用。
静力分析是对结构力学行为的研究，通过对张弦梁结构进行静力分析，可以获得结构的应力、应变、位移等关键参数，从而评估结构的性能和安全性。
本文将介绍张弦梁结构的静力分析方法及其应用。
一、张弦梁结构的静力分析方法1. 张弦梁结构的基本原理张弦梁结构由上下两个弦和中间的横梁组成，上下弦之间通过横梁相互连接。
在静力分析中，可以将张弦梁结构化简为一个受力平衡的系统，通过力平衡方程求解结构的静平衡条件。
2. 张弦梁结构的受力分析在进行静力分析时，需要确定张弦梁结构受力的方式和受力点的位置。
通常采用的方法是将结构分解为若干个简化的单元，然后对每个单元进行受力分析，最后将各个单元的受力结果进行整合。
3. 张弦梁结构的计算模型为了进行静力分析，需要建立张弦梁结构的计算模型。
计算模型通常包括结构的几何形状、材料特性、约束条件等参数。
常用的计算方法有有限元法、刚度法和变分原理等。
其中，有限元法是一种广泛应用的计算模型，通过将结构离散化为有限个小元素来计算结构的变形和应力。
4. 张弦梁结构的边界条件在静力分析中，边界条件是非常重要的。
边界条件包括结构的支座约束和受力条件。
在实际工程中，根据结构的实际情况确定边界条件是进行准确分析的基础。
二、张弦梁结构静力分析的应用1. 结构设计优化静力分析可以帮助工程师评估张弦梁结构的性能，并进行设计优化。
通过改变结构的几何形状、材料特性等参数，可以优化结构的刚度、强度和稳定性等指标，实现结构的轻量化和节能减排。
2. 结构安全评估静力分析可以帮助评估张弦梁结构的安全性。
通过计算结构的应力和应变情况，可以判断结构是否满足设计要求，并及时采取相应的加固措施，确保结构的安全运行。
3. 施工过程控制静力分析可以用于张弦梁结构的施工过程控制。
通过对结构在不同施工阶段的受力情况进行分析，可以指导施工过程中的支撑和拆卸，保证结构的稳定性和安全性。
梁体预应力的受力分析
梁体预应力的受力分析摘要：高强度低松驰预应力钢材，不仅运用在混凝土梁桥中，还广泛的运用于钢箱梁桥，斜拉桥、自锚式拱桥等结构体系，预应力钢束的受力分析有重要意义。
关键词：预应力；摩阻损失；弯起半径预应力技术是大跨度结构中应用最为广泛的技术之一，在公路桥梁、厂房、体育馆和水坝等结构中都有大量应用。
通常以预应力索与高强混凝土结合使用，在预应力技术出现相当长时间里，人们都苦于对它的精确计算，直到上世纪80年代，林同炎先生著《预应力混凝土结构设计》，为预应力技术的发展点亮航灯。
但近代工程师们并没停留于此，随着近代计算机技术的发展，预应力混凝土的精确计算已成为现实。
本文通过对预应力的论述，从另外层面理解，希望能起到抛砖引玉的作用。
一、无摩阻预应力：无粘结预应力束、体外束及斜拉索均属于无摩阻预应力，以下通过一实例来殚述他的特点(图1)(图2)通过上面两种情形分析可得：1.柔性预应力钢束只能在径向与切向受力，是力矢平衡体，且任意微段都是力矢平衡体。
2.假设在上图两端加入简支边界条件，可知图1与图2的支反力是一样，且与钢束内力大小无关，预应力的主要作用在于他对内力重新调整，使结构受力更均匀，充分发挥其它建筑材料的力学特性。
3.钢束的反作用力就是梁体所受力，对于小变形梁体来说预应力是可以看作外荷载的。
二、有摩阻预应力：实际工程中的预埋金属波纹管，抽芯成孔的后张法预应力梁都有摩阻，但无摩阻的上面三点结论在有摩阻的条件下仍然成立。
因为有了摩阻就让受力更复杂，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62--2004（以下简称《桥规》）第6.2.2条提到预应力钢筋与管壁摩阻力引起的预应力损失。
梁体内距张拉端X距离位置上微段钢束受力可以分成三部分由《桥规》）第6.2.2条:可得第一部分：钢束材料应力第二部分：钢束摩阻力第三部分：混凝土对钢束径向压力其中第一、二部分为切向力，第三部分为径向力。
三、鉴于有摩阻预应力的复杂性，下面结合某公路桥梁30米T梁力学模型实例，通过不同软件与手算结果进行比较。
预应力混凝土桥梁斜裂缝产生机理研究
钢筋和预应力混凝土桥梁斜裂缝产生受力机理研究摘要：近年来，我国交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。
在桥梁建造和使用过程中，因有关出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。
其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。
本文针对混凝土桥梁斜裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以方便设计、施工找出控制斜裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。
关键词：混凝土桥梁；斜裂缝；受力机理Abstract：In recent years, China's transport infrastructure has been rapid development all over the construction of a large number of concrete bridge. Around the construction of a large number of concrete bridge，in the bridge construction and use of the process，about as a result of cracks and even affect the quality of the collapse of a bridge leading to frequent reports. In fact, if you take certain measures in the design and construction，many cracks can be overcome and control，In this paper, the cracks in the concrete bridge ramp on the type and cause of a more comprehensive analysis and Summary，to facilitate the design, construction control to identify possible ways to crack inclined to take preventive measures.Key words：Concrete bridges；Oblique fracture；Mechanism of force0前言斜裂缝出现给桥梁结构带来一定的安全隐患,降低了桥梁的耐久性能。
张弦梁结构设计相关要素分析
张弦梁结构设计相关要素分析发表时间：2018-07-16T11:13:30.077Z 来源：《基层建设》2018年第16期作者：郑程[导读] 摘要：本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述，着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题，并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。
聊城大学摘要：本文首先对张弦梁结构及其受力的机理进行了简要的阐述，着重分析了矢高比与垂跨比、上弦梁、下弦索、预应力、风吸力等对张弦梁结构的影响问题，并对张弦梁结构分析方法做了简要介绍。
关键词：张弦梁；受力机理；影响因素；局部分析The relevant factor analysis of beam-string structureAbstract：In this paper，the structure of the Beam-string is briefly introduced，and the mechanism of stress is briefly described.The influence of vector height ratio and vertical span ratio，upper chord，lower chord，prestress and wind suction is analyzed.Keywords：Beam-string structure，structural mechanism，influencing factors，local force analysis.概述：随着社会经济的进步和发展，公共室内活动空间的需求与日俱增。
这些需求带动了建筑结构体系，特别是大空间结构体系的发展。
张弦梁结构正是在这样一种研究背景下，逐步发展起来的一种优良的空间结构体系。
1.张弦梁结构张弦梁结构主要由柔性索和刚性梁或拱、再加上撑杆组成。
其中刚性梁或拱作为结构的上弦部分，预应力索作为结构下弦部分，锚固在上弦杆两端部，通过施加预应力和撑杆的作用形成张弦梁整体结构。
多向张弦梁结构的设计与分析方法探讨
多向张弦梁结构的设计与分析方法探讨张弦梁结构是一种常见的桥梁结构，具有较高的承载能力和抗震性能。
本文将对多向张弦梁结构的设计与分析方法进行探讨，包括梁面应力分析、梁体裂缝控制、桥面铺装设计等方面的内容。
一、梁面应力分析：多向张弦梁结构梁面应力分析是设计与分析过程中的关键环节。
可以采用有限元分析法或传统的静力学方法进行分析。
有限元分析法可以更加精确地计算梁体应力分布情况，包括轴力、弯矩、剪力等。
通过优化梁型剖面设计，可以实现梁体应力的最优分布，提高结构的承载性能和安全系数。
二、梁体裂缝控制：在多向张弦梁结构设计过程中，梁体裂缝是需要格外关注的问题。
梁体裂缝会影响结构的使用寿命和承载能力。
因此，需要采取一系列的措施来控制梁体裂缝，如预应力张拉、使用高性能混凝土、合理布置受力钢筋等。
1. 预应力张拉：通过预应力张拉技术，可以将梁体产生的裂缝限制在微小范围内，减小开口裂缝的宽度和长度。
预应力张拉要注意张拉力的选取和控制，确保梁体的受压区域得到足够的抑制。
2. 高性能混凝土：高性能混凝土具有较高的抗裂性能和耐久性，能够有效控制梁体的裂缝宽度和数量。
在混凝土配合比设计上，要选用合适的配料比例和添加剂，以提高混凝土的力学性能。
3. 钢筋布置：合理布置受力钢筋，可以增强梁体的抗弯性能和抗裂能力。
通过选用适当的钢筋直径、间距和布筋方式，可以使梁体在荷载作用下较好地工作，有效控制裂缝的生成和扩展。
三、桥面铺装设计：多向张弦梁结构的桥面铺装设计也是关键环节之一。
桥面铺装设计要考虑桥面的使用寿命、行车安全、舒适性等方面的要求，在材料选择、防水设计、施工工艺等方面进行合理设计。
1. 材料选择：桥面铺装材料应具有良好的耐久性和抗滑性能，能够承受车辆荷载和恶劣气候条件下的磨损和冲刷。
常见的选择包括沥青混凝土、聚合物混合材料等。
2. 防水设计：多向张弦梁结构的桥面需要进行防水设计，以防止水分渗透到梁体内部，导致梁体的损坏和腐蚀。
张弦梁结构
张弦梁结构张弦梁结构最早是由日本大学M.Saitoh教授提出，是一种区别于传统结构的新型杂交屋盖体系。
张弦梁结构是一种由刚性构件上弦、柔性拉索、中间连以撑杆形成的混合结构体系，其结构组成是一种新型自平衡体系，是一种大跨度预应力空间结构体系，也是混合结构体系发展中的一个比较成功的创造。
张弦梁结构体系简单、受力明确、结构形式多样、充分发挥了刚柔两种材料的优势，并且制造、运输、施工简捷方便，因此具有良好的应用前景。
张弦梁结构的受力机理目前，普遍认为张弦梁结构的受力机理为通过在下弦拉索中施加预应力使上弦压弯构件产生反挠度，结构在荷载作用下的最终挠度得以减少，而撑杆对上弦的压弯构件提供弹性支撑，改善结构的受力性能。
一般上弦的压弯构件采用拱梁或桁架拱，在荷载作用下拱的水平推力由下弦的抗拉构件承受，减轻拱对支座产生的负担，减少滑动支座的水平位移。
由此可见，张弦梁结构可充分发挥高强索的强抗拉性能改善整体结构受力性能，使压弯构件和抗拉构件取长补短，协同工作，达到自平衡，充分发挥了每种结构材料的作用。
所以，张弦梁结构在充分发挥索的受拉性能的同时，由于具有抗压抗弯能力的桁架或拱而使体系的刚度和稳定性大为加强。
并且由于张弦梁结构是一种自平衡体系，使得支撑结构的受力大为减少。
如果在施工过程中适当的分级施加预拉力和分级加载，将有可能使得张弦梁结构对支撑结构的作用力减少的最小限度。
张弦梁结构的分类张弦梁结构按受力特点可以分为平面张弦梁结构和空间张弦梁结构。
平面张弦梁结构是指其结构构件位于同一平面内，且以平面内受力为主的张弦梁结构。
平面张弦梁结构根据上弦构件的形状可以分为三种基本形式：直线型张弦梁、拱形张弦梁、人字型张弦梁结构。
直梁型张弦梁结构主要用于楼板结构和小坡度屋面结构，拱形张弦梁结构充分发挥了上弦拱得受力优势适用于大跨度的屋盖结构，人字型张弦梁结构适用于跨度较小的双坡屋盖结构。
空间张弦梁结构是以平面张弦梁结构为基本组成单元，通过不同形式的空间布置所形成的张弦梁结构。
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斜向撑杆鱼腹张弦梁的预应力分析研究
摘要：张弦梁结构是由刚性压弯构件拱（上弦）、柔性拉索及撑杆组成。
张弦梁结构最早是由日本学者提出并开展了，随着研究的深入，不同形式的张弦梁结构也得到了进一步的研究和应用，然而，上述针对张弦梁结构的研究大多集中在撑杆采用单根或多根竖向布置的形式，本文则以，采用撑杆斜向布置的预应力鱼腹张弦，为研究对象，考察、撑杆，拉索索径等因素对受力变形和合理预应力值的影响。
分析了这些因素对其承载能力的影响规律。
研究成果可以为这类结构构件的分析设计提供参考，最后，针对鱼腹张弦梁结构的预应力施加情况，提出几点有益建议。
引言：预应力鱼腹张弦梁支撑作为基坑工程中一种新型的内支撑技术，目前已经有上百个工程应用案例，该技术无需像传统钢支撑那样，采用多组对称的布置方式，可大大增加基坑挖土空间显著缩短工期。
目前，对于鱼腹梁的受力变形分析，主要是通过大型有限元软件实现的。
鱼腹梁预应力的取值也是工程设计中考虑的重要问题，由于鱼腹梁本身刚度小，只通过施加预应力才能体现出鱼腹梁控制变形的优势，但是预应力不应该太大，太大的话会增加斜撑杆和钢绞线的轴力。
造成结构上的不经济，而应力过小的话不起到有效控制基坑变形的效果。
模型简化：
目前，关于鱼腹梁钢绞线预应力的取值紧在行业规范里有明确规定，为。
1.1是考虑预应力损失后的放大系数。
参照张弦梁相关文献。
根据
初始态上弦梁最大弯矩为零的原则，提出预应力的合理取值为，其中q为结构的自重f1和f2为上弦和下弦的矢高。
文献从尽量减小不同工况下结构偏移的角度考虑。
提出了预应力的取值为0.8F。
F为在荷载作用下挠度为零的预应力值。
文献指出，合理预应力值T为。
由式可知，合理预应力值与跨度的平方成正比。
矢高成反比。
而与自身刚度无关。
MIDAS有限元分析：
MIDAS模型建立：
由上弦梁挠度公式可知，预应力鱼腹梁结构上弦梁挠度主要受跨度，矢高，上下弦刚度，预应力的影响。
由文献可知上弦梁的内力变化规律与挠度类似。
限于篇幅本次研究。
只分析上弦梁的挠度。
易得上弦梁的挠度曲线是一条四次抛物线，跨中的挠度具有代表意义。
因此下文将逐一分析上述因素对张弦梁跨中挠度影响。
其中预应力值分别取0，0.3T，0.6T，0.9T。
跨度取20-50m，矢高取7m计算结果如图所示，由图可知跨中挠度。
随跨度的增加而增加，呈非线性变化。
图一
图二
图三
矢高
矢高取3-9m，跨度取35m，计算结果如图一所示，由图可知，跨中挠度随时高的
增大而呈非线性减小后趋于平缓，说明矢高的影响较大，但增加到一定高度之后，对控制变形的效果有限。
上下弦刚度
跨度取35米，矢高取7m，上弦梁取工字型钢，下弦杆用钢绞线数量分别取10-100根，计算结果如图一图二。
所示由图可知，跨中挠度虽上弦刚度的增加而非
线性减小，但变化不大，说明结构刚度对变形的影响较小。
结论：
1、鱼腹梁的跨度，矢高对上弦梁的变形影响较大，上、下弦刚度的影响则较弱，但预应力的影响是最直接，最显著的，因此实际工程中未控制好鱼腹张弦梁基坑的变形，需确保预应力施加到位。
2、预应力鱼腹梁钢支撑体系中预应力的主要作用在于减少上弦梁的挠度和弯矩
3、当预应力超过一定数值时（合理预应力值）上弦梁变形趋近于零，而轴力却持续增大，因此实际工程中为节约材料用量再考虑预应力损失的情况下，预应力不应超过合理预应力值。
参考文献
[1]易振华.鱼腹梁钢支撑在基坑工程中的实践与分析[J].岩土工程技
术,2022,36(01):26-30.
[2]胡廖琪.预应力鱼腹梁钢支撑控制围护桩变形理论研究[J].地下空间与工程学报,2021,17(S1):141-149.
[3]梁志军.装配式预应力鱼腹梁钢支撑在深基坑支护中的应用价值分析[J].四川水泥,2021(07):103-104.
[5]庄诗潮,张建霖,张灿辉,李庶林.装配式预应力鱼腹式钢支撑系统的刚度研究[J].土木工程学报,2021,54(04):18-
25.DOI:10.15951/j.tmgcxb.2021.04.003.
[6]谷丽娜,孙巍巍,付金鑫.预应力鱼腹梁钢支撑在条形基坑中的变形控制[J].内蒙古科技与经济,2020(12):94-95.。