大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題

1、 第 43 卷 第 1期 呂志濤等 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題 75 5 材料選擇及結(jié)構(gòu)計(jì)算問(wèn)題 目前 ,高強(qiáng)混凝土在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中 得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用 。采用強(qiáng)度等級(jí)高的混凝 土 ,抗壓強(qiáng)度提高很快 , 但抗拉強(qiáng)度增加有限 , 強(qiáng)度高 一兩個(gè)等級(jí) ,對(duì)箱梁抗裂性能的改善影響不大 , 所以 , 選用多少?gòu)?qiáng)度等級(jí)的混凝土不應(yīng)由抗裂性能來(lái)決定 。 為了大大減小箱梁自重 , 可選擇采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝 土 ,而無(wú)需過(guò)多地減小截面尺寸 。挪威 11 凝土之外 ,下彎束抵抗主拉應(yīng)力及斜裂縫的出現(xiàn)是最 為有效的 。 ( 2 由于豎向預(yù)應(yīng)力束較短 , 預(yù)應(yīng)力作用的有效 性得不到保障

2、, 鑒于豎向預(yù)應(yīng)力束存在的問(wèn)題 、 跨中 區(qū)域剪力較小且梁高較小 , 該區(qū)域的豎向預(yù)應(yīng)力更不 應(yīng)設(shè)置 。 ( 3 分析結(jié)果表明 , 豎向預(yù)應(yīng)力損失對(duì)腹板主拉 應(yīng)力影響很大 , 一旦豎向預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大 , 其混凝土 承受的主拉應(yīng)力則會(huì)相應(yīng)增加 , 從而導(dǎo)致腹板斜裂縫 的出現(xiàn) 。因此 , 在豎向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)和施工中 , 要充分 考慮到各項(xiàng)損失的存在和影響 , 應(yīng)特別加強(qiáng)施工質(zhì)量 的管理 。 ( 4 應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到箱梁受剪抗裂性與抗剪承載力 的區(qū)別 ,多配箍筋的做法對(duì)提高抗剪承載力有利 , 但 并不能防止腹板斜裂縫的出現(xiàn) 。它反而增加了施工 難度 ,又削弱了混凝土截面和質(zhì)量 。而合理的增大腹 板厚度 ,

3、既能有效地改善箱梁的抗裂性能 , 又能提高 抗剪承載力 。 ( 5 箱梁開裂和變形常常是“ 并發(fā)癥 ” , 混凝土開 裂后 ,薄腹箱梁的剪切變形及斜裂縫對(duì)長(zhǎng)期撓度的影 響會(huì)很大 。箱梁裂縫和變形的耦合效應(yīng)以及開裂后 的箱梁結(jié)構(gòu)時(shí)效行為還需進(jìn)一步的深入研究 。 ( 6 輕質(zhì)混凝土的采用可大大減小箱梁自重 , 而 無(wú)需過(guò)多地減小截面尺寸 , 況且 , 尤其是減小腹板截 面尺寸 ,對(duì)橋梁的抗裂和撓度的不利影響是十分直接 的 。輕質(zhì)混凝土在國(guó)外幾座大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱 梁橋中已得到成功應(yīng)用 , 這可為我國(guó)橋梁界研究和 借鑒 。 參 考 文 獻(xiàn) 1 詹建輝 , 陳卉 . 特大跨度連續(xù)剛構(gòu)主梁下?lián)霞跋淞毫?/p>

4、 有幾座大跨 徑預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋采用了輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土 ,如 1998 年建成的 Raft Sundet連續(xù)剛構(gòu)橋 , 跨徑布置為 86m + 202m + 298m + 125m , 其主梁采用了 C60、 C65 高強(qiáng)混 凝土 ,主跨 298m 的中部 224m 卻采用了輕質(zhì)混凝土 ; 又 如 跨 徑 布 置 為 100m + 220m + 100m 的 Stovset B ridge,主跨的中部 146m 采用了 C55 的輕質(zhì)混凝土 ; 再如 ,主跨跨徑達(dá)到 301m 的 Stolm a B ridge,中部 186m 采用了 C60 的輕質(zhì)混凝土 。這些都值得我們研究和 借鑒 。采用輕

5、質(zhì)混凝土 , 顯然比通過(guò)減小頂?shù)装寤蚋?板厚度達(dá)到結(jié)構(gòu)輕型化 , 更顯得有效 。所以 , 輕質(zhì)高 強(qiáng)也是未來(lái)大跨徑梁橋所采用混凝土材料應(yīng)重視的 發(fā)展方向 。 混凝土收縮徐變及其變異程度對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)期的 內(nèi)力和變形影響很大 。選用混凝土?xí)r , 應(yīng)盡量配制收 縮值和徐變系數(shù)較小的混凝土 , 并嚴(yán)格控制混凝土澆 筑質(zhì)量 ,以減小收縮徐變對(duì)橋梁的長(zhǎng)期影響 ?；炷?收縮徐變的變異 、 預(yù)應(yīng)力損失變異及溫度作用變異等 可能會(huì)使橋梁的真實(shí)狀況超出設(shè)計(jì)者的預(yù)期 , 嚴(yán)重 地 ,就出現(xiàn)上述的常見病害 ,這時(shí)可以設(shè)置備用束 (體 內(nèi)束或體外束 ,或者兩者并用 ,通過(guò)運(yùn)營(yíng)期內(nèi)定期檢 測(cè) ,在必要時(shí)張拉備用鋼束 ,

6、實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁內(nèi)力及變形 狀態(tài)的控制 。因此 , 在蘇通大橋連續(xù)剛構(gòu)的設(shè)計(jì)中 , 預(yù)留了 3 對(duì)中跨合攏束 ,預(yù)期成橋 1 年后進(jìn)行張拉 ,以 期改善橋梁的運(yùn)營(yíng)后的內(nèi)力和變形狀況 。 另外 ,在大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋設(shè)計(jì)中 , 一般 采用平面桿系軟件來(lái)分析結(jié)構(gòu)的整體受力性能 , 忽略 了局部效應(yīng) 。例如上述的縱向預(yù)應(yīng)力盲區(qū)無(wú)法反映 , 且豎向預(yù)應(yīng)力作用也存在盲區(qū) , 處于盲區(qū)的腹板很有 可能主拉應(yīng)力超限 ,存在開裂的隱患 。 縫成因分析 J . 中外公路 , 2005, 25 (1 : 56 2 58 2 馬健 . 三門峽黃河公路大橋的主橋加 固 J . 公路 , 2004, ( 6 : 62 2

7、 64 3 陸中元 , 李建華 , 朱念清 . 廣東南海金沙大橋的維修加 固 J . 鐵道建筑 , 2004, ( 10 : 29 2 31 (Lu Zhongyuan, L i J ianhua, Zhu N ianqing, Repair and reinforcement of Nanhai J insha B ridge in Guangdong J . Railw ay Engineering, 2004, ( 10 : 29 2 31 ( in Chinese 4 楊高中 , 楊征宇 , 周軍生 , 等 . 連續(xù)剛構(gòu)橋在我國(guó)的應(yīng) 用和發(fā)展 J . 公路 , 1998, (6 : 1

8、 2 7 5 黃豪 , 唐小兵 , 張開銀 , 等 . 豎向預(yù)應(yīng)力作用效果的數(shù) 6 結(jié) 論 ( 1 從二十多年前和近幾年的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝 值模擬與預(yù)應(yīng)力損失的試驗(yàn)研究 J . 武漢理工大學(xué)學(xué) 報(bào) (交通科學(xué)與工程版 , 2007, 31 ( 5 : 922 2 924 ( Huang Hao, Tang Xiaobing, Zhang Kaiyin, et al . Numerical sim ulation on vertical p restressed effect and experim ental studies on p restressed loss J . Journal o

9、f W uhan 土箱梁橋的工程實(shí)踐看出 , 下彎束的取消是導(dǎo)致腹板 斜裂縫出現(xiàn)的原因之一 。分析結(jié)果表明 , 除了截面混 76 University of Technology: Transportation 土 木 工 程 學(xué) 報(bào) Science & 2010 年 計(jì)規(guī)范 S . 北京 : 人 民交通 出 版 社 , 2004 ( JTG D62 2 2004 Code for design of highway reinforced concrete and p restressed concrete bridges and culverts S . Beijing: China Com

10、munications Press, 2004 ( in Chinese 9 Timoshenko S . 材料力學(xué) M . 蕭敬勛 ,劉文秀 (譯 . 天 Engineering, 2007, 31 (5 : 922 2 924 ( in Chinese 6 汪劍 . 大跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋非荷載效應(yīng)及預(yù)應(yīng)力 損失研 究 D . 長(zhǎng) 沙 : 湖 南 大 學(xué) , 2007 ( W ang J ian. Prediction of thermal effects, shrinkage and creep effects, and p restress losses in long2span pc

11、 box girder bridge D . Changsha: Hunan University, 2007 ( in Chinese 7 施穎 , 鄭建群 . 從設(shè)計(jì)層面探討預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋 津 : 天 津 科 學(xué) 技 術(shù) 出 版 社 , 1989 ( Timoshenko S P, Strength of materials M . Xiao J ingxun, L iu W enxiu, ( translation . 10 Tianjin: Tianjin Science and Technology Press, 1989 ( in Chinese Leonhardt F. 鋼筋

12、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫與變形的驗(yàn)算 M . 裂縫控制 J . 重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào) , 2005, 24 ( 4 : 13 2 18 ( Shi Ying, Zheng J ianqun. Cracking control of PC continuous box girder bridges from the design point of view J . Journal of Chongqing J iaotong University, 2005, 24 ( 4 : 13 2 18 ( in Chinese 8 JTG D62 2 2004 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè) 胡賢章 ,程積高 (譯 . 北京 : 水利電力出版社 , 1983 11 Peter F T . Deformation in concrete cantilever bridges: