橋梁預(yù)應(yīng)力施工隱患分析與精細(xì)化施工技術(shù)(3-1).ppt

1、1,橋梁預(yù)應(yīng)力施工隱患分析與精細(xì)化施工技術(shù),重慶交通大學(xué) 王繼成,2,一、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁中的應(yīng)用 二、預(yù)應(yīng)力對橋梁的作用 .1.縱向、橫向、豎向預(yù)應(yīng)力的作用 1.1. 縱向預(yù)應(yīng)力 1.2. 豎向預(yù)應(yīng)力 1.3. 橫向預(yù)應(yīng)力 .2.有效預(yù)應(yīng)力大小和不均勻度的影響 .3.數(shù)學(xué)模型的建立與理論計(jì)算分析專題,3,三、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害分析與施工現(xiàn)狀 .1.病害分析 1.1.梁體下?lián)?1.2.梁體開裂 1.3.梁體斷裂 1.4.病害實(shí)例 .2.預(yù)應(yīng)力施工現(xiàn)狀及實(shí)例分析 2.1.同束有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過大 2.2.同斷面有效預(yù)應(yīng)力大小和不均勻度不滿足要求 2.3.錨具的質(zhì)量存在問題 2.4.預(yù)應(yīng)力張拉

2、控制存在問題 2.5.缺乏檢測驗(yàn)收的評估手段,豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成=1年后月被動(dòng)收入5W以上，全套解決方案售價(jià)僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208,豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成=1年后月被動(dòng)收入5W以上，全套解決方案售價(jià)僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208,豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成=1年后月被動(dòng)收入5W以上，全套解決方案售價(jià)僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208,豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成=1年后月被動(dòng)收入5W以上

3、，全套解決方案售價(jià)僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208,豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成=1年后月被動(dòng)收入5W以上，全套解決方案售價(jià)僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208,豆丁完全解決方案，1000W高質(zhì)量文檔+1天上傳5W文檔通過率8成=1年后月被動(dòng)收入5W以上，全套解決方案售價(jià)僅8W元，有意請聯(lián)系扣扣709604208,8,四、預(yù)應(yīng)力精細(xì)化施工技術(shù) .1.錨具質(zhì)量控制及實(shí)例分析 .2.梳編穿束 2.2.梳編穿束實(shí)例 .3.預(yù)應(yīng)力張拉施工 2.1.疏編穿束工藝 3.1.張拉準(zhǔn)備 3.2.張拉施工工藝 3.3.斷絲處理 3.4.停頓（持荷）時(shí)間 3.

4、5.張拉控制 3.6.張拉控制實(shí)例：過程控制、停頓控制、兩端對稱控制,9,4.短束及其處理 4.1.連續(xù)剛構(gòu)橋豎向索預(yù)應(yīng)力施工控制 4.2.連續(xù)T梁、箱梁橋現(xiàn)澆連續(xù)段預(yù)應(yīng)力施工控制 4.3. 環(huán)形束預(yù)應(yīng)力施工控制 .5.連續(xù)剛構(gòu)合龍段施工控制及實(shí)例分析 .6.有效預(yù)應(yīng)力檢測控制與智能化系統(tǒng) 6.1. 有效預(yù)應(yīng)力檢測 6.2. 智能化系統(tǒng) 6.3.有效預(yù)應(yīng)力檢測控制實(shí)例 五、預(yù)應(yīng)力精細(xì)化施工是降低橋梁全壽命成本的保障,10,一、預(yù)應(yīng)力技術(shù)在橋梁中的應(yīng)用,預(yù)應(yīng)力技術(shù)近年來發(fā)展迅速，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、試驗(yàn)研究、預(yù)應(yīng)力材料及工藝設(shè)備、施工工藝等方面日新月異。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是預(yù)應(yīng)

5、力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優(yōu)點(diǎn)。我國已建成許多這類橋梁，如：云南六庫怒江大橋（主跨154米）、上海黃浦江奉浦大橋（主跨125米）、湖南常德沅江大橋（主跨120米）、山東東明黃河公路大橋（主跨120米）等等。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋比連續(xù)梁橋有更大的跨越能力，我國于1988年建成的廣東洛溪大橋（主跨180米），開創(chuàng)了我國修建大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋的先例，二十多年來，預(yù)應(yīng)力梁橋在全國范圍內(nèi)已建成跨徑大于120米的有74座。世界已建成跨度大于240米預(yù)應(yīng)力梁橋17座，中國占7座。1997年建成的虎門大橋副航道橋（

6、主跨270米）為當(dāng)時(shí)預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)世界第一。近幾年相繼建成了瀘州長江二橋（主跨252米）、重慶黃花園大橋（主跨250米）、黃石長江大橋（主跨245米）、重慶高家花園大橋（主跨240米）、貴州六廣河大橋（主跨240米），近期還將建成一大批大跨徑預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋,11,二、預(yù)應(yīng)力對橋梁的作用,預(yù)應(yīng)力在橋梁結(jié)構(gòu)中的使用，提高了橋梁構(gòu)件的抗裂度和剛度，有效改善了構(gòu)件的使用性能，增加結(jié)構(gòu)的耐久性；節(jié)省鋼材與混凝土用量，對大跨徑橋梁，有顯著優(yōu)越性；減少了混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力，有利于減小梁的腹板厚度，使梁自重進(jìn)一步減?。豢勺鳛榻Y(jié)構(gòu)構(gòu)件連接的手段，促進(jìn)了橋梁結(jié)構(gòu)新體系與施工方法的發(fā)展,12,1.1縱向

7、預(yù)應(yīng)力 縱向預(yù)應(yīng)力是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁式橋的核心，縱向預(yù)應(yīng)力的配束方案是根據(jù)受彎梁的彎矩包絡(luò)圖設(shè)計(jì)的，即根據(jù)不同應(yīng)力狀態(tài)下受彎梁的破壞形態(tài)設(shè)計(jì)，包括彎起索、連續(xù)索等。實(shí)際工程中腹板斜裂縫是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁常見的裂縫形式，是結(jié)構(gòu)裂縫，主要受腹板縱向預(yù)應(yīng)力的大小控制。 縱向預(yù)應(yīng)力主要控制橋梁的預(yù)拱度，預(yù)拱度直接關(guān)系到成橋狀態(tài)下的線形是否與設(shè)計(jì)線形相符，并且影響使用狀態(tài)下橋梁結(jié)構(gòu)的安全。根據(jù)預(yù)應(yīng)力作用下橋梁撓度計(jì)算的基本理論，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的撓度由偏心預(yù)加力引起的上撓度和外荷載（靜、動(dòng)載）所產(chǎn)生的下?lián)隙葍刹糠纸M成。即： 式中 荷載短期效應(yīng)組合并考慮長期效應(yīng)下的總撓度； 永存預(yù)加力所產(chǎn)生

8、的上撓度； 由荷載效應(yīng)組合計(jì)算的彎矩值引起的撓度值； 預(yù)加力反拱設(shè)置考慮長期效應(yīng)增長系數(shù)； 短期荷載效應(yīng)組合考慮長期效應(yīng)的撓度增長系數(shù),1.縱向、橫向、豎向預(yù)應(yīng)力的作用,13,由上式可見，為保證橋梁線形與安全，縱向預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的上撓度應(yīng)能抵消荷載引起的下?lián)隙?，?dāng)預(yù)加力的長期反拱值小于按荷載短期組合計(jì)算的長期撓度時(shí)應(yīng)設(shè)置預(yù)拱度。 合理確定預(yù)加力作用點(diǎn)的位置對預(yù)應(yīng)力混凝土梁是很重要的。在彎矩最大的跨中截面處，應(yīng)盡可能使預(yù)應(yīng)力鋼筋的重心降低，使其產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力負(fù)彎矩來平衡外荷載引起的正彎矩。如令沿梁近似不變，則對于彎矩較小的其他截面，應(yīng)相應(yīng)地減小偏心距值，以免由于過大的預(yù)應(yīng)力負(fù)彎矩而引起構(gòu)件上緣的

9、混凝土出現(xiàn)拉應(yīng)力。只要作用點(diǎn)的位置，落在束界的區(qū)域內(nèi)，就能夠保證構(gòu)件在最小外荷載和最不利荷載作用下，其上下緣混凝土均不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力。 縱向預(yù)應(yīng)力還會(huì)引起橫向變形。在施工過程中，縱向預(yù)應(yīng)力張拉噸位較大，根據(jù)泊松比，產(chǎn)生的橫向變形也較大。這樣，不但提高了對橫向預(yù)應(yīng)力筋束張拉質(zhì)量的要求，同時(shí)也提高了對縱向預(yù)應(yīng)力筋束張拉質(zhì)量的要求，以便保證二者的相互合理性及影響程度，防止因施工不當(dāng)引起變形過大造成橋梁線形的不足及結(jié)構(gòu)的破壞。 所以對縱向預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量進(jìn)行檢測控制，使其符合設(shè)計(jì)的要求，是保證整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)安全最重要的手段,14,1.2 豎向預(yù)應(yīng)力 在橋梁結(jié)構(gòu)中，豎向預(yù)應(yīng)力和縱向預(yù)應(yīng)力兩者結(jié)合來控制腹板的剪

10、應(yīng)力和主拉應(yīng)力。理論分析及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，如果豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋不能充分發(fā)揮作用，橋梁腹板的主拉應(yīng)力就將超過規(guī)范規(guī)定的限值，有可能出現(xiàn)斜裂縫。如果施工質(zhì)量控制不當(dāng)，使箱梁腹板產(chǎn)生裂縫，對橋梁的剛度和耐久性將產(chǎn)生不利影響，最終影響橋梁的使用壽命。所以，在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)中，為控制箱梁腹板的斜向裂縫，在腹板中配制豎向預(yù)應(yīng)力筋。 現(xiàn)行規(guī)范充分考慮了縱向預(yù)應(yīng)力的彈性壓縮損失的計(jì)算，但對豎向應(yīng)力的彈性壓縮損失沒有作特別的說明，縱向預(yù)應(yīng)力的彈性壓縮損失是基于一維桿件軸向壓縮計(jì)算得出的，而豎向預(yù)應(yīng)力有其自身的特點(diǎn)：豎向預(yù)應(yīng)力筋比較短，與縱向預(yù)應(yīng)力筋相比達(dá)到相同的應(yīng)力水平，其彈性變形要小得多；豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固端

11、沿腹板軸向排列，而縱向預(yù)應(yīng)力筋的錨固端則排列在箱梁的某個(gè)截面上，顯然縱向預(yù)應(yīng)力彈性壓縮損失的計(jì)算方法不適于豎向預(yù)應(yīng)力的計(jì)算,15,目前我國在這方面的研究還不夠深入，盡管對豎向預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力可能存在設(shè)計(jì)的問題，依據(jù)受力均勻及考慮摩阻等因素對有效預(yù)應(yīng)力的影響，所以在施工中可對豎向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行檢測，如果允許的情況下可進(jìn)行全部檢測控制，發(fā)現(xiàn)其存在的規(guī)律，是解決豎向有效預(yù)應(yīng)力建立的最直接、最有效的方法。 豎向預(yù)應(yīng)力筋常采用精軋螺紋鋼筋，長度不大，因施工、徐變等諸多因素的影響而受到較大的損失，從而使豎向預(yù)應(yīng)力筋達(dá)不到設(shè)計(jì)要求(這也是通車后有些橋腹板出現(xiàn)裂縫的主因)。根據(jù)現(xiàn)存預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)

12、橋箱梁裂縫檢查結(jié)果及文獻(xiàn)記載，目前國內(nèi)絕大部分箱梁在運(yùn)營階段都出現(xiàn)了不同形式的裂縫，其中距支座（或橋墩）L4 附近腹板斜裂縫數(shù)量較多，裂縫與主拉應(yīng)力的方向基本垂直，通常腹板內(nèi)側(cè)的數(shù)量較多。此原因是腹板主拉應(yīng)力過大，而在設(shè)計(jì)或施工時(shí)對豎向預(yù)應(yīng)力損失估計(jì)不足有關(guān),16,1.3 橫向預(yù)應(yīng)力 橫向預(yù)應(yīng)力對箱梁結(jié)構(gòu)的主要作用是加強(qiáng)橋梁的橫向聯(lián)系，增加橋面板的剛度，增大懸臂板的抗彎能力，使懸臂部分增長，另外也減少了荷載對橋面的局壓作用。增大結(jié)構(gòu)的橫向整體性后可以增大腹板的間距,懸臂部分寬度,這樣可以減少下部工程量，減少造價(jià)。還有就是防止橋面開裂,尤其是溫度應(yīng)力導(dǎo)致橋面板的裂縫。 變高度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的底

13、板在垂直平面處具有一定的曲率，因此，預(yù)應(yīng)力鋼束必須按照這種曲率布置。根據(jù)預(yù)應(yīng)力等效荷載的原理，鋼束的曲率引起向下的徑向荷載，這種荷載勢必會(huì)受到兩腹板之間底板橫向彎曲的抵抗。當(dāng)沒有布置橫向預(yù)應(yīng)力束或底板截面尺寸不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致底板產(chǎn)生縱向裂縫,17,2.有效預(yù)應(yīng)力大小和不均勻度的影響,有效預(yù)應(yīng)力的建立直接影響到橋梁的安全性、可靠性和長期使用壽命。特別是連續(xù)剛構(gòu)橋，由于其跨徑大、張拉噸位大、預(yù)應(yīng)力體系和結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜等特點(diǎn)，不少工程因預(yù)應(yīng)力失控而帶來災(zāi)難性的后果。 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中，預(yù)應(yīng)力的效應(yīng)是比較大的，如果施工不當(dāng)導(dǎo)致梁體內(nèi)未能建立合格的有效預(yù)應(yīng)力，在荷載作用尤其是活載作用下，對撓度的影響將更大

14、：有效預(yù)應(yīng)力偏小，直接影響預(yù)拱度，有效預(yù)應(yīng)力不均勻?qū)?dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋的早期疲勞，危及橋梁使用壽命。不少連續(xù)剛構(gòu)橋，成橋荷載試驗(yàn)驗(yàn)收合格，但不久則嚴(yán)重下?lián)希踔翑嗔?，就是同束有效預(yù)應(yīng)力不均度太大所致,18,3. 數(shù)學(xué)模型的建立與理論計(jì)算分析專題,橋梁（空心板）預(yù)應(yīng)力施工工藝控制研究（橋梁預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量保證體系研究報(bào)告）課題，首先通過從30m足尺寸預(yù)應(yīng)力空心板梁實(shí)驗(yàn)及有限元仿真分析兩個(gè)方面對預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉有效預(yù)應(yīng)力和各絞線受力均勻性以及預(yù)應(yīng)力的施工順序進(jìn)行分析比較，通過對已施加預(yù)應(yīng)力的梁進(jìn)行錨下有效預(yù)應(yīng)力和各絞線受力均勻性檢測及對梁體變形進(jìn)行綜合評估，形成最優(yōu)的預(yù)應(yīng)力施工工藝，以保證梁體在施工中及

15、服役中的最小變形和其性能優(yōu)化，同時(shí)保證最均勻的預(yù)應(yīng)力施加與綜合控制從而達(dá)到延長服役年限的目的,19,在課題的研究中，為了使試驗(yàn)符合實(shí)際情況，反映真實(shí)狀態(tài)，我們采用足尺寸（30）空心板梁來做有關(guān)實(shí)驗(yàn)。這是因?yàn)楸壤Ｐ吞幚淼挠嘘P(guān)參數(shù)的選擇及設(shè)定較復(fù)雜，試驗(yàn)中模型也不能完全真實(shí)反映實(shí)際情況，另外模型對預(yù)應(yīng)力筋、錨夾具等的性能難以處理，對所施加的預(yù)應(yīng)力在梁體中的情況（如摩阻影響、應(yīng)力損失等）處理也很難，這些都會(huì)對試驗(yàn)結(jié)果帶來很大影響。足尺寸空心板梁的制作工程量較大，試驗(yàn)工作量及試驗(yàn)數(shù)據(jù)量也相應(yīng)的增大，但避免了采用比例縮小模型帶來的一些工作及缺點(diǎn)，同時(shí)在整個(gè)施工過程中可完全按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程施工

16、，也便于預(yù)應(yīng)力的施加及檢測等工作?？招陌辶旱闹谱?我們按四川省交通廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的國道主干線重慶湛江公路（重慶段）上橋至界石段裝配式后張法預(yù)應(yīng)力砼空心板橋的“30m裝配式后張法預(yù)應(yīng)力砼空心板梁”圖紙進(jìn)行施工，待施加預(yù)應(yīng)力的空心板梁如圖2.3.1,20,圖2.3.1 待施加預(yù)應(yīng)力的空心板梁,21,通過對當(dāng)前施工順序下的張拉有限元分析，得出各束預(yù)應(yīng)力筋有效張拉荷載下的梁體的應(yīng)力及變形，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射在各種有效張拉荷載下的梁體的變形，保證張拉施工中梁體的變形在設(shè)計(jì)的允許范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)梁體的智能控制。本研究的主要內(nèi)容有： 1 通過對30m跨足尺寸的空心板梁的同步張拉試驗(yàn)，得出了空

17、心板梁底板、側(cè)板、頂板等跨中、1/4跨，1/8跨等處的應(yīng)變數(shù)據(jù)。根據(jù)應(yīng)變可以求得應(yīng)力結(jié)果。在課題研究中，我們對預(yù)應(yīng)力空心板梁預(yù)應(yīng)力施工進(jìn)行主動(dòng)控制：留孔、預(yù)應(yīng)力筋的編束、梳理、穿束等，從理論、有限元分析模擬及施工等幾方面對梁的反拱度、線型度、扭轉(zhuǎn)等變形及性能進(jìn)行研究，深入研究現(xiàn)行雙控法的局限性， 并對施工中及施工后有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行控制與監(jiān)控，進(jìn)行工藝精細(xì)化分析。 2 通過大型有限元軟件Ansys實(shí)現(xiàn)對該箱型梁同步張拉過程的仿真分析，分析有限元軟件仿真預(yù)應(yīng)力張拉過程的可行性以及分析誤差產(chǎn)生的原因,22,3 實(shí)現(xiàn)對不同張拉順序的有限元仿真，并根據(jù)對不同張拉順序的有限元分析結(jié)果，求得最佳的張拉順序。

18、4 通過對不同的錨下有效張拉力下的有限元仿真，得出超張拉、欠張拉以及不均勻張拉等情況下梁體的變化規(guī)律。并根據(jù)大量的有限元分析，求得梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力的偏差在多大程度上施工質(zhì)量能保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 5 根據(jù)大量計(jì)算生成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本及人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型，得出對梁體在不同有效張拉力作用下各關(guān)鍵點(diǎn)處的變形規(guī)律。通過編制人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制箱型梁張拉施工的程序，實(shí)現(xiàn)對預(yù)應(yīng)力張拉的施工控制。 6 實(shí)現(xiàn)對T型梁的有限元仿真，將上述成果推廣。通過對馬嘯溪大橋、雷神店大橋的有限元分析及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射施工控制，將成果應(yīng)用于工程實(shí)踐中,23,研究中通過對空心板梁的材料試驗(yàn)和預(yù)應(yīng)力施加過程中的應(yīng)力、變形、有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)

19、行全過程的跟蹤觀測以保證試驗(yàn)梁體用材的可靠性，獲得理論分析和計(jì)算的基本參數(shù)，最重要的是通過試驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析和驗(yàn)證理論分析和計(jì)算，使本課題的研究建立在理論分析、試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，以保證研究的正確性、可靠性,24,三、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害分析與施工現(xiàn)狀,病害分析 1 梁體下?lián)?全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的作用是比較大的，其提供的消壓彎矩能有效保證構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力度。根據(jù)分析，150m的全預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，預(yù)應(yīng)力對撓度的效應(yīng)是7cm。如果預(yù)應(yīng)力施工不當(dāng)，梁體內(nèi)不能建立有效的預(yù)應(yīng)力，在混凝土徐變的共同作用下，梁體必將發(fā)生嚴(yán)重的下?lián)?。撓度過大不但會(huì)使跨中主梁下凹，破壞橋面的鋪裝層，影響橋梁的使用壽命和行車舒

20、適性，甚至危及高速行車時(shí)的安全。 跨中持續(xù)下?lián)系挠绊懸蛩赜校侯A(yù)應(yīng)力的損失、結(jié)構(gòu)的剛度、超重、混凝土的收縮徐變、溫度的影響，而最主要的因素是預(yù)應(yīng)力的損失。造成預(yù)應(yīng)力損失的原因有：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失；錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失；彈性壓縮引起的應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力筋松弛引起的應(yīng)力損失；混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失；還有最重要的原因有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過大。有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過大，在橋梁剛建成時(shí)問題不會(huì)顯現(xiàn)出來，但經(jīng)過一段時(shí)間有效預(yù)應(yīng)力大的預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)早期疲勞，橋梁跨中的持續(xù)下?lián)弦灿纱水a(chǎn)生,25,2 梁體開裂 在預(yù)應(yīng)力橋梁使用中發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)數(shù)量的箱梁在頂板、腹板、底

21、板、橫隔板以及齒塊等部位出現(xiàn)了各種不同形式的裂縫，其中箱梁腹板裂縫最為普遍和嚴(yán)重。腹板裂縫一般集中在1/8跨至3/4跨之間，其中距支座L/4附近腹板斜裂縫數(shù)量較多，裂縫開展寬度一般在0.150.5mm之間；通常腹板內(nèi)側(cè)的裂縫數(shù)量較多，夏季縫寬較冬季有所增大，較寬的裂縫貫透腹板，在結(jié)構(gòu)上呈一定的對稱性。 經(jīng)分析，箱梁腹板開裂產(chǎn)生的主要原因有：設(shè)計(jì)計(jì)算方法的影響、混凝土收縮徐變的影響、溫度的影響、施工因素的影響和混凝土應(yīng)力限值的影響,26,1.3 梁體斷裂 由于預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力失效或梁體裂縫，特別是縱向預(yù)應(yīng)力損失過大引起下?lián)虾偷装鍣M向裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)發(fā)展到一定程度，由量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變，使梁體發(fā)

22、生結(jié)構(gòu)性破壞,27,病害實(shí)例,1）鐘祥漢江大橋 鐘祥漢江大橋設(shè)計(jì)使用壽命50年，1993年竣工驗(yàn)收時(shí)工程質(zhì)量等級優(yōu)良，但僅運(yùn)行10年便成為危橋。2001年檢測，省交通部門就發(fā)現(xiàn)梁體有裂縫。2004年，大橋“病癥”加劇，主橋箱梁腹板開裂，中間三跨跨中底板橫向貫穿開裂，且仍在發(fā)展；兩個(gè)次邊跨下?lián)蠂?yán)重；混凝土劣化嚴(yán)重；箱梁接段質(zhì)量較差，箱梁頂板開裂滲水；抽查的底板縱向預(yù)應(yīng)力管道未見壓漿；預(yù)應(yīng)力鋼束有斷絲、滑絲現(xiàn)象，部分鋼筋銹蝕嚴(yán)重。大橋荷載等級遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不能滿足使用要求，被定性為“危橋”。最終與2005年封閉,28,圖3.1.1 拆除中的鐘祥漢江大橋,29,2）三門峽黃河公路大橋 三門峽黃河

23、公路大橋主橋?yàn)橐蛔?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，長1310.09米，跨徑布置為105m+4160m+105m，于1993年建成通車。2002年6月對該橋的檢查發(fā)現(xiàn)，跨中區(qū)域下?lián)献畲筮_(dá)到22cm，另外箱梁腹板出現(xiàn)大量斜裂縫，且裂縫長度數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)承載力有下降趨勢。為確保橋梁正常安全地使用，2003年7月對其主橋上部進(jìn)行加固。主要加固項(xiàng)目：增設(shè)體外縱向預(yù)應(yīng)力鋼束提高承載力；處理裂縫，用壓漿、封閉法及粘貼鋼板修補(bǔ)裂縫。處理蜂窩、麻面和空洞；處理掉塊、漏筋部位。總投資達(dá)2408萬元，2005年底進(jìn)行了竣工驗(yàn)收。為防止大橋出現(xiàn)二次病害，確保大橋安全，自本次工程竣工之日起，在橋兩端設(shè)立超載、超限監(jiān)控室

24、，對過橋車輛進(jìn)行限速、限距、限載控制，禁止55噸以上車輛過橋,30,圖3.1.2 三門峽黃河公路大橋,31,3）廣東南海金沙大橋 主橋結(jié)構(gòu)形式為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)，跨度為66m+120m+66m。斷面形式為單室箱梁，跨中梁高2.5 m，墩頂梁高6.0 m，于1994年建成通車。 該橋在1999年10月發(fā)現(xiàn)主跨跨中出現(xiàn)明顯下?lián)?，截?000年底，跨中撓度已達(dá)22 cm左右。2001年4月檢測單位對該橋進(jìn)行全面檢查和靜動(dòng)載試驗(yàn)，檢測結(jié)果如下：主橋的中跨跨中嚴(yán)重下?lián)弦堰_(dá)23.8 cm；箱梁兩側(cè)腹板出現(xiàn)大量的斜剪裂縫，最大裂縫達(dá)到1 mm；靜載試驗(yàn)檢測的應(yīng)力及撓度的效驗(yàn)系數(shù)大于1.05，橋

25、梁總體承載能力下降；靜載試驗(yàn)時(shí)腹板斜裂縫寬度均有加寬，最大增量達(dá)0.5 mm；動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果顯示主橋整體剛度降低，結(jié)構(gòu)品質(zhì)下降。 從該橋的試驗(yàn)檢測資料來看，該橋跨中下?lián)洗螅盒奔袅芽p多，其抗彎和抗剪承載能力都存在不足,32,圖3.1.3 黃石長江大橋,4）黃石大橋 黃石大橋?yàn)橐蛔?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為 162.5m+3245m+162.5m，于1995年建成,33,圖3.1.4 黃石長江大橋立面布置,該橋通車運(yùn)營3年后，跨中仍然持續(xù)下?lián)?。該橋運(yùn)營7年后，各跨跨中均有明顯下?lián)?，與成橋時(shí)相比，大橋北岸次邊跨2號墩和3號墩之間主梁跨中下?lián)侠塾?jì)已達(dá)30.5cm，中跨3號墩和4號墩之間主梁

26、跨中下?lián)弦堰_(dá)21.2cm，南岸次邊跨4號墩和5號墩之間主梁跨中下?lián)侠塾?jì)已達(dá)22.6cm,34,5）虎門大橋輔航道橋 虎門大橋輔航道橋?yàn)橐蛔?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為150m+270m+150m，于1997年建成通車，是當(dāng)時(shí)世界上最大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。連續(xù)7年的觀測表明，承臺豎直變位和墩頂角位移很小，但主跨跨中下?lián)蠐隙戎鹉暝鲩L，而且尚未停止。2003年11月測量數(shù)據(jù)表明，與成橋時(shí)相比，左幅橋跨中累計(jì)下?lián)线_(dá)22.2cm，右幅橋跨中累計(jì)下?lián)线_(dá)20.7cm,35,虎門大橋輔航道橋跨中撓度發(fā)展,36,6）潭州大橋,37,7）廣州洛溪大橋 洛溪大橋主橋箱梁的頂板、腹板、底板局部地區(qū)

27、出現(xiàn)不同程度的裂縫和破損，腹板裂痕77條，橫隔板裂痕99條，最長的一條裂縫位于主橋1號箱梁右側(cè)腹板上，寬0.56mm，長2.15m。這些絕不允許出現(xiàn)的裂縫，說明大橋結(jié)構(gòu)方面已存在安全隱患。同時(shí)，橋梁局部區(qū)域砼保護(hù)層不足，滿足不了現(xiàn)行砼規(guī)的規(guī)定。南北引橋梁體砼已有部分裂縫超標(biāo)，支座出現(xiàn)剪切變形或傾斜及老化，需立即整修、更換，部分橋墩蓋梁局部鋼筋外露、銹蝕，蓋梁出現(xiàn)較多裂縫，部分超標(biāo),38,圖3.1.6 裂縫和破損,39,8）江津長江公路大橋 江津長江公路大橋建成于1997年，主橋?yàn)椋?40+240+140）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主橋箱梁運(yùn)營9年后，出現(xiàn)主跨跨中下?lián)希淞喉?、底、腹板開裂等病害

28、。2007年，對該橋采取箱梁頂、底板粘貼纖維布和鋼板、箱梁腹板布置體外預(yù)應(yīng)力索的方式對裂縫和梁體下?lián)线M(jìn)行加固處理,40,圖3.1.7 江津長江公路大橋,41,9）高家花園大橋 重慶高家花園嘉陵江大橋，橋型為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。主跨240米，主橋跨徑組合：140m+240m+140m。橋?qū)?1.5m。主梁為兩幅單室箱型梁，采用三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。1996年1月開工，1998年12月竣工。 由于箱梁腹板、頂板等部位開裂、跨中下?lián)蠂?yán)重等原因，今年進(jìn)行主橋箱梁加固，9月3日，箱梁內(nèi)加固施工起火，對重慶內(nèi)環(huán)高速公路的交通造成嚴(yán)重影響,42,圖3.1.8 高家花園大橋,43,10）2009年7月

29、15日，津晉高速公路港塘收費(fèi)站800米外匝道連續(xù)箱梁橋垮塌，5輛載貨車墜落，造成6人死亡，4人受傷,44,11）錫澄高速公路江陰互通式立交主線橋 錫澄高速公路是同江至三亞、北京至上海國道主干線的一段，北起江陰長江大橋，南接滬寧高速公路。江陰高架橋是錫澄高速公路連接江陰長江大橋的主要橋梁，全長3.97km。自2003年2月起，發(fā)現(xiàn)江陰高架橋箱梁底板產(chǎn)生不同程度的裂縫，經(jīng)分析，該裂縫是由于預(yù)應(yīng)力不足導(dǎo)致梁底開裂，結(jié)構(gòu)承載能力下降，從而使梁體不滿足結(jié)構(gòu)正常使用要求。2006年，對江陰高架橋上的六座橋梁采用在梁底板粘貼碳纖維布和鋼板、梁內(nèi)布置體外預(yù)應(yīng)力索的方式對進(jìn)行加固處理,45,圖3.1.10 錫澄

30、高速公路江陰互通式立交主線橋,46,12）重慶某高速路空心板底部大量裂縫,47,13）科羅巴島(KororBabeldaob)橋 科羅巴島(KororBabeldaob)橋是一座跨中帶鉸的3跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土剛架橋，其跨徑組合為72m+241m+72m，是當(dāng)時(shí)世界上同類橋梁中跨徑最大者。1978年建成通車，通車后不久就產(chǎn)生了較大的撓度，到1990年，其撓度達(dá)到1.2m。后來采用體外束施加預(yù)應(yīng)力，是主跨中央撓度減小。1996年加固結(jié)束，加固不到3個(gè)月又發(fā)生倒塌事故,48,圖3.1.12 科羅巴島(KororBabeldaob)橋,49,14）美國明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市的一座橋梁于當(dāng)?shù)貢r(shí)間200

31、7年8月1日晚發(fā)生坍塌,50,15）2007年9月1日，巴基斯坦南部城市卡拉奇一座橋梁部分?jǐn)嗨?，致使在橋上行駛的一輛客車和數(shù)輛其他汽車從橋上翻落，并被埋在廢墟里，造成至少5人死亡、多人受傷,51,16）2000年11月27日晚9時(shí)45分左右，正在施工的深圳鹽壩高速公路起點(diǎn)高架引橋突然坍塌，正在橋面作業(yè)的69名工人隨橋面滾落墜下,52,17）美國加州Parrots Ferry Bridge（主跨195m）跨中明顯下?lián)?53,由以上實(shí)例可見：預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的病害主要是梁體下?lián)虾烷_裂。而這種病害在剛成橋的檢測和試驗(yàn)中無法體現(xiàn)，特別是梁體的下?lián)?，在成橋荷載試驗(yàn)時(shí)，橋梁的承載力能夠達(dá)到要求，但運(yùn)營階段

32、，在荷載特別是活載作用下，跨中將持續(xù)下?lián)?。這是由于有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過大造成的預(yù)應(yīng)力損失過大，相當(dāng)于有效預(yù)應(yīng)力大的鋼筋承受了本應(yīng)該所有預(yù)應(yīng)力筋承受的力，這樣有效預(yù)應(yīng)力大的鋼筋在使用階段逐漸屈服，梁體也隨之下?lián)?。而隨著梁體下?lián)虾烷_裂的不斷發(fā)展，橋梁承載力將嚴(yán)重下降，甚至有斷裂的危險(xiǎn),54,2.預(yù)應(yīng)力施工現(xiàn)狀現(xiàn)今施工技術(shù)的不成熟是造成了橋梁病害的主要原因，以下就是目前施工工藝存在的問題,2.1 同束有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過大 由于單索受力不均勻性過大，預(yù)應(yīng)力筋張拉過程中常有斷絲或滑絲現(xiàn)象存在，這主要因?yàn)閱胃┦斐山g線相互纏繞，已纏繞的絞線始終是長短不一致的，不能達(dá)到受力均勻，即使多次調(diào)索也無濟(jì)于事，

33、由此嚴(yán)重影響預(yù)應(yīng)力的有效性和預(yù)應(yīng)力筋的使用壽命，還有可能導(dǎo)致嚴(yán)重的工程事故發(fā)生。張拉后即使絞線沒有進(jìn)入屈服階段，但其錨下預(yù)應(yīng)力經(jīng)過長期的衰減后，在使用階段仍然可能大于其疲勞極限0.65，在汽車等活載作用下將造成絞線的早期疲勞斷裂。（如圖3.2.1）：施工工藝不當(dāng)導(dǎo)致單索索力不均，引起斷絲、滑絲,55,圖3.2.1（滑絲、飛錨,56,2.2 同斷面有效預(yù)應(yīng)力大小和不均勻度不滿足要求,施工過程中由于種種原因，導(dǎo)致張拉控制應(yīng)力與設(shè)計(jì)值偏差過大，預(yù)應(yīng)力過大，可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋的破斷，造成結(jié)構(gòu)過大變形或出現(xiàn)裂紋；過小，則預(yù)應(yīng)力度不足，造成結(jié)構(gòu)開裂、下?lián)系取?預(yù)應(yīng)力張拉控制一般采用“雙控法”壓力表讀數(shù)和伸長

34、值，預(yù)應(yīng)力的大小主要由普通壓力表控制，嚴(yán)格按照規(guī)范的施工工藝進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工，“雙控法”是可以滿足錨下有效預(yù)應(yīng)力控制精度要求的。但“雙控法”存在人工讀數(shù)的影響、壓力表標(biāo)定條件與現(xiàn)場施工條件之間的差異等將導(dǎo)致誤差。普通壓力表精度較低，對于大噸位預(yù)應(yīng)力束難于準(zhǔn)確控制張拉應(yīng)力；其次，所用機(jī)具的標(biāo)定混亂：千斤頂、壓力表和油泵應(yīng)當(dāng)是一個(gè)完整的張拉施力系統(tǒng)，必須結(jié)合施工現(xiàn)場整體標(biāo)定，實(shí)際上卻是分割標(biāo)定只標(biāo)定千斤頂與壓力表，有的還是動(dòng)態(tài)標(biāo)定，其誤差大又違背使用條件，往往導(dǎo)致張拉停頓持荷中張拉力偏大,57,張拉完畢后錨固前持荷時(shí)間過短，不能保證預(yù)應(yīng)力的充分傳遞，尤其是對于較長的預(yù)應(yīng)力筋，張拉完畢后未及時(shí)壓漿可能

35、導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋在壓漿前銹蝕。 另外，采用懸臂法澆筑的連續(xù)剛構(gòu)橋，預(yù)應(yīng)力管道跨越幾個(gè)節(jié)段，預(yù)應(yīng)力鋼束與管道的實(shí)際摩擦系數(shù)以及管道偏差系數(shù)k通常比規(guī)范規(guī)定的要大。 梁中同斷面束力不均，導(dǎo)致梁體有害變形。如圖3.2.2，穿束工藝不當(dāng)和管道漏漿，導(dǎo)致絞線無法穿全，整束束力變小,58,59,60,2.3 錨具的質(zhì)量存在問題,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)預(yù)應(yīng)力筋錨具、夾具和連接器（GB/T 14370）的要求，預(yù)應(yīng)力筋錨具、夾具和連接器應(yīng)具有可靠的錨固性能、足夠的承載能力和良好的適用性，能確保充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度，安全地實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力張拉作業(yè)，同時(shí)還應(yīng)進(jìn)行靜載錨固性能試驗(yàn)，用于有抗震要求結(jié)構(gòu)中的錨具、預(yù)應(yīng)力筋錨具組裝件還應(yīng)滿足循環(huán)次數(shù)為50次的周期荷載試驗(yàn)。 但在進(jìn)行周期荷載性能試驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)行的人工加載試驗(yàn)設(shè)備存在以下缺點(diǎn)： 1） 加載速度不容易控制：GB/T 14370標(biāo)準(zhǔn)中要求的加載速度為100 MPa/min，手動(dòng)控制試驗(yàn)設(shè)備不易實(shí)現(xiàn)。 2）無法實(shí)施周期荷載試驗(yàn)：周期荷載試驗(yàn)要求在預(yù)應(yīng)力鋼材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的40到80之間循環(huán)荷載