精品資料（2021-2022年收藏）連續(xù)剛構(gòu)橋發(fā)展史

1、PC連續(xù)剛構(gòu)橋PC連續(xù)剛構(gòu)橋比PC連續(xù)梁橋和PCT型剛構(gòu)橋有更大的跨越能力。近年來(lái)，各國(guó)修建PC連續(xù)剛構(gòu)橋很多，隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，PC連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)⒌玫礁彀l(fā)展。1998年挪威建成了世界第一stolma橋（主跨301米）和世界第二拉夫特橋（主跨298米），將PC連續(xù)剛構(gòu)橋跨徑發(fā)展到頂點(diǎn)。我國(guó)于1988年建成的廣東洛溪大橋（主跨180米），開創(chuàng)了我國(guó)修建大跨徑PC連續(xù)剛構(gòu)橋的先例，十多年來(lái)，PC梁橋在全國(guó)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PC梁橋17座，中國(guó)占7座，其中西部地區(qū)占5座（表五）。1997年建成的虎門大橋副航道橋（主跨270米）為當(dāng)時(shí)PC連續(xù)剛構(gòu)世界第一

2、。近幾年相繼建成了瀘州長(zhǎng)江二橋（主跨252米）、重慶黃花園大橋（主跨250米）、黃石長(zhǎng)江大橋（主跨245米）、重慶高家花園橋（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PC連續(xù)剛構(gòu)橋。我國(guó)大跨徑PC連續(xù)剛構(gòu)橋型和PC梁橋型的建橋技術(shù)，已居世界領(lǐng)先水平。表五：世界大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋序號(hào)橋名國(guó)家建成年代跨徑(m)結(jié)構(gòu)型式1Stolma橋挪威199894+301+72PC連續(xù)剛構(gòu)2Raftsundet橋挪威199886+202+298+125PC連續(xù)剛構(gòu)3Asuncion橋巴拉圭1979270多跨帶鉸PCT構(gòu)4虎門大橋副航道橋中國(guó)1997150+270+150PC連

3、續(xù)剛構(gòu)5Gateway橋澳大利亞1985145+260+145PC連續(xù)剛構(gòu)6Varodd-2橋挪威1994260PC連續(xù)梁7瀘州長(zhǎng)江二橋中國(guó)2001145+252+54.8PC連續(xù)剛構(gòu)8Schottwien橋奧地利1989250PC連續(xù)剛構(gòu)9Doutor橋葡萄牙1991250PC連續(xù)剛構(gòu)10Skye橋英國(guó)1995250PC連續(xù)剛構(gòu)11Confederation橋加拿大1997165+43×250+165帶掛梁PCT構(gòu)12重慶黃花園大橋中國(guó)1999137+3×250+137PC連續(xù)剛構(gòu)13黃石長(zhǎng)江大橋中國(guó)1995162.5+3×245+162.5PC連續(xù)剛構(gòu)14濱名

4、大橋日本197655+140+240+140+55PC有鉸T構(gòu)15江津長(zhǎng)江大橋中國(guó)1997140+240+140PC連續(xù)剛構(gòu)16重慶高家花園大橋中國(guó)1997140+240+140PC連續(xù)剛構(gòu)17貴州六廣河大橋中國(guó)2000145.1+240+145.1PC連續(xù)剛構(gòu)世界大跨徑梁橋排名(2002.10)序號(hào) 橋名 主跨(米) 結(jié)構(gòu)形式 所在國(guó)家 建成年限 1 Stolma橋 302 PC連續(xù)鋼構(gòu) 挪威 1998 2 Raftsunder橋 298 PC連續(xù)鋼構(gòu) 挪威 1998 3 Asuncion橋 270 PCT構(gòu) 巴拉圭 1979 4 虎門大橋副航道橋 270 PC連續(xù)鋼構(gòu) 中國(guó) 1997 5

5、Gateway橋 260 PC連續(xù)鋼構(gòu) 澳大利亞 1985 6 Varodd-2橋 260 PC連續(xù)梁 挪威 1994 7 Schottwien橋 250 PC連續(xù)鋼構(gòu) 奧地利 1989 8 Doutor橋 250 PC連續(xù)鋼構(gòu) 葡萄牙 1991 9 Skye橋 250  PC連續(xù)鋼構(gòu)英國(guó) 1995 10 重慶黃花園嘉陵江大橋 250 PC連續(xù)鋼構(gòu) 中國(guó) 1999 連續(xù)剛構(gòu)橋。分主跨為連續(xù)梁的多跨剛構(gòu)橋和多跨連續(xù)-剛構(gòu)橋，均采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，有兩個(gè)以上主墩采用墩梁固結(jié)，具有T形剛構(gòu)橋的優(yōu)點(diǎn)。但與同類橋（如連續(xù)梁橋、T形剛構(gòu)橋）相比：多跨剛構(gòu)橋保持了上部構(gòu)造連續(xù)梁的屬性，跨越能力大

6、，施工難度小，行車舒順，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便，造價(jià)較低。多跨連續(xù)-剛構(gòu)橋則在主跨跨中設(shè)鉸，兩側(cè)跨徑為連續(xù)體系，可利用邊跨連續(xù)梁的重量使T構(gòu)做成不等長(zhǎng)懸臂，以加大主跨的跨徑。典型的連續(xù)剛構(gòu)體系對(duì)稱布置，并采用平衡懸臂施工方法修建。漫談大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋摘要：連續(xù)剛構(gòu)橋是現(xiàn)代橋梁類型中的一個(gè)重要組成部分。本文就連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)做了分析介紹，并對(duì)其存在的一些病害進(jìn)行了探討，有一定的工程指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)，特點(diǎn)，病害1.     引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，作為基礎(chǔ)設(shè)施的橋梁，其發(fā)展勢(shì)頭也是很強(qiáng)勁的。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋作為近些年發(fā)展迅速的橋型也日益受到關(guān)注。表1

7、 國(guó)內(nèi)已建成的大跨連續(xù)剛構(gòu)Table1 long span rigid frame continuous bridge in China序號(hào)橋梁名稱國(guó)家跨徑建成年1門道（Gateway）橋澳大利亞145+260+14519852Schottwien橋奧地利25019893Doutor橋葡萄牙25019904Skye橋英國(guó)25019955廣東虎門大橋輔航道橋中國(guó)150+270+15019976蘇通長(zhǎng)江大橋輔航道橋中國(guó)140+268+14020087云南元江大橋中國(guó)58+182+265+194+7020028福建寧德下白石大橋中國(guó)145+2×260+14520039四川瀘州長(zhǎng)江二橋中國(guó)1

8、45+252+54.8200010重慶馬鞍石嘉陵江大橋中國(guó)146+3×250+146200211重慶黃花園嘉陵江大橋中國(guó)137.16+3×250+137.161999 2. 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋特點(diǎn)連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)是：跨越能力大，受力合理，結(jié)構(gòu)整體性能好，抗震能力強(qiáng)，抗扭潛力大，造型簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。主梁連續(xù)、梁墩固結(jié)，既保持了連續(xù)梁無(wú)伸縮縫、行車平順的優(yōu)點(diǎn)，又保持了T型剛構(gòu)橋不設(shè)支座、施工時(shí)不需臨時(shí)固結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，便于懸臂施工，且具有很大的順橋向抗彎剛度和橫向抗扭剛度，能很好地滿足較大跨徑橋梁的受力要求。另外，雙薄壁墩的柔性對(duì)橋梁承受溫度變形、減小墩身材料、削減墩頂

9、負(fù)彎矩及增加施工穩(wěn)定性都有一定的益處?？鐝皆?00m300m范圍內(nèi)，連續(xù)梁橋在跨越能力方面（目前國(guó)內(nèi)外跨徑超過(guò)200m的連續(xù)梁寥寥無(wú)幾）、拱橋在施工簡(jiǎn)易方面以及斜拉橋和吊橋在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面都明顯不如連續(xù)剛構(gòu)橋。因此，盡管其起步較晚，但近二十年來(lái)卻得到了較大發(fā)展。3.     病害成因分析目前一些大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛夠橋出現(xiàn)的病害主要集中在兩個(gè)方面：一是主梁的跨中下?lián)蠁?wèn)題，主跨245m的某大橋，最大下?lián)线_(dá)到32cm，主跨270m的虎門大橋輔航道橋，建成5年后，在2002年已下?lián)?7cm，遠(yuǎn)超過(guò)原設(shè)計(jì)預(yù)留的10cm的徐變預(yù)拱度；二是箱梁的開裂問(wèn)題，包括主梁

10、腹板邊跨靠近現(xiàn)澆段及中跨1/4L3/8L段腹板出現(xiàn)的斜裂縫、主梁箱梁地板跨中部分預(yù)應(yīng)力張拉錨固后出現(xiàn)的縱向裂縫及墩頂橫隔板的豎向和橫向裂縫等。連續(xù)剛構(gòu)病害的產(chǎn)生，究其原因可以歸納為設(shè)計(jì)、施工、材料、運(yùn)營(yíng)管理等四個(gè)方面。這里主要談設(shè)計(jì)方面的原因。3.1主梁下?lián)?. 對(duì)混凝土徐變的影響程度及長(zhǎng)期性估計(jì)不足。大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋跨中下?lián)线^(guò)大不僅影響其外觀及行車，而且對(duì)其受力也將產(chǎn)生一定影響，從設(shè)計(jì)的角度來(lái)分析其原因主要是對(duì)混凝土徐變的影響程度及長(zhǎng)期性估計(jì)不足。2. 有效預(yù)應(yīng)力對(duì)混凝土徐變的影響。有研究表明，徐變變形隨有效預(yù)應(yīng)力增大有明顯減少的趨勢(shì)，反之亦然。因此大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁若有效預(yù)應(yīng)力

11、較小，則徐變變形可能增大，導(dǎo)致主梁下?lián)献冃渭哟?。反之，混凝土徐變變形加大，預(yù)應(yīng)力束的應(yīng)力損失也相應(yīng)加大，進(jìn)一步減小了預(yù)應(yīng)力度，從而導(dǎo)致主梁下?lián)献冃沃导哟蟆?.2 箱梁腹板開裂從上世紀(jì)90年代，在箱梁橋的設(shè)計(jì)中，較普遍地取消彎起束，而用縱向預(yù)應(yīng)力和豎向預(yù)應(yīng)力來(lái)克服主拉應(yīng)力。這樣做方便施工，可以減薄腹板的厚度。但豎向預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度短，預(yù)應(yīng)力損失大，有效預(yù)應(yīng)力不易得到保證，教訓(xùn)是斜裂縫大量出現(xiàn)。目前已認(rèn)識(shí)到取消彎起束是不妥當(dāng)?shù)?！于是重新回到設(shè)彎起束的正確軌道上來(lái)。但為此已付出了代價(jià)。設(shè)計(jì)中通常僅從縱向和豎向二維來(lái)分析主拉應(yīng)力，但很不夠，沒(méi)有考慮橫向的影響。不考慮橫向應(yīng)力的影響，必然使計(jì)算的主拉應(yīng)力值偏

12、小。正如蘇通大橋副橋連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)一文所說(shuō)，“經(jīng)計(jì)算分析，箱梁的橫向荷載對(duì)腹板產(chǎn)生的效應(yīng)很大。考慮此項(xiàng)效應(yīng)的主拉應(yīng)力將遠(yuǎn)超出規(guī)范允許值”。此外，由于采用箱形截面，扭轉(zhuǎn)、翹曲、畸變也會(huì)使腹板中的剪應(yīng)力加大，從而增大主拉應(yīng)力。因此，應(yīng)該按三維進(jìn)行分析。過(guò)去大跨徑梁橋出現(xiàn)較多斜裂縫，重要原因之一是與設(shè)計(jì)上對(duì)主拉應(yīng)力估計(jì)不足有關(guān)。腹板偏薄，配置普通鋼筋偏少，也會(huì)導(dǎo)致腹板斜裂縫的產(chǎn)生。在箱梁腹板內(nèi)外側(cè)均有可能存在橫向拉應(yīng)力，當(dāng)配筋不足時(shí)會(huì)在腹板發(fā)生縱向裂縫。變截面箱梁的底板由于施加預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生徑向力，當(dāng)?shù)装鍣M向配筋不足，會(huì)在底板橫向跨中下緣及橫向兩側(cè)底板加腋開始的上緣，出現(xiàn)縱向裂縫。 參考文獻(xiàn)：

13、1. 楊高中.連續(xù)剛構(gòu)橋在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展J.中國(guó)公路學(xué)報(bào).1998.62. 范立礎(chǔ)編著.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋.人民交通出版社.1988.2從年我國(guó)第一座連續(xù)剛構(gòu)橋建成到現(xiàn)在已經(jīng)年了 ,年中連續(xù)剛構(gòu)橋以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力合理而得到廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展?；㈤T大橋輔航道橋以其主跨的跨徑躍居世界現(xiàn)有同類橋型的首位。隨著新問(wèn)題的出現(xiàn)及其解決 ,將進(jìn)一步推動(dòng)本橋型在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展 .最大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋合龍本報(bào)訊  (記者王豐  通訊員劉德聯(lián))11月11日早晨6時(shí)20分，在時(shí)速350公里的廣深港鐵路客運(yùn)專線現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)過(guò)中國(guó)鐵建十四局集團(tuán)的精心施工，全長(zhǎng)168米的連續(xù)

14、剛構(gòu)橋全部成功合龍（見圖，王豐攝），創(chuàng)中國(guó)鐵路連續(xù)剛構(gòu)橋跨徑之最。位于沙灣鎮(zhèn)境內(nèi)的沙灣水道特大橋全長(zhǎng)18.081公里，主橋跨沙灣、紫坭水道，其中有4孔主跨連續(xù)剛構(gòu)橋梁每跨168米，橋高45米，建于國(guó)家一級(jí)航道的深水中，水中墩水深13米，大橋建設(shè)為廣深港鐵路客運(yùn)專線建設(shè)的重難點(diǎn)工程。大橋主跨設(shè)計(jì)為168米長(zhǎng)的雙跨連續(xù)剛構(gòu)梁，這在中國(guó)鐵路建設(shè)史上還是首次。施工難度大，科技含量高。承擔(dān)本工程建設(shè)的中國(guó)鐵建十四局集團(tuán)廣州工程指揮部專門成立了科技攻關(guān)小組，并聘請(qǐng)了有關(guān)專家作為技術(shù)顧問(wèn)，共同對(duì)本橋進(jìn)行線型和應(yīng)力監(jiān)控。因沙灣水道特大橋個(gè)主墩位于沙灣水道正中間，河床為裸露基巖，承臺(tái)設(shè)計(jì)全部深埋于河床基巖中。按

15、照正常施工方法，雙壁鋼圍堰根本無(wú)法下沉到位。在集團(tuán)公司專家組和項(xiàng)目部多次調(diào)查論證后，決定采用水下爆破法先開挖水下基坑，再下沉雙壁鋼圍堰的方法?？瓦\(yùn)專線168米雙主跨連續(xù)剛構(gòu)橋施工目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)成功經(jīng)驗(yàn)，而且本橋采用無(wú)砟軌道，梁部采用先中跨后邊跨的合龍方式，對(duì)懸灌梁施工過(guò)程中線形、應(yīng)力控制和成橋后跨中撓度要求都非常之高，難度很大。項(xiàng)目攻關(guān)小組對(duì)大橋梁部首先對(duì)施工荷載、橋梁恒載、機(jī)車活載、溫度影響等進(jìn)行了準(zhǔn)確地建模計(jì)算，施工中攻克多個(gè)技術(shù)難題。新規(guī)范下大跨連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期撓度計(jì)算的反思王培金1,2 盛洪飛1 孫 飛1（1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院 哈爾濱 150090(2 山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院

16、 濟(jì)南 250031）摘要：提高對(duì)混凝土收縮徐變的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)精度，是大跨度橋梁設(shè)計(jì)中要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題?？紤]新規(guī)范中可變作用準(zhǔn)永久值的影響，分三個(gè)階段對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的徐變變形進(jìn)行理論分析，探討預(yù)測(cè)大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期撓度的方法，為此類橋梁的長(zhǎng)期撓度預(yù)測(cè)及改進(jìn)設(shè)計(jì)方面提供依據(jù)。關(guān)鍵詞：橋梁工程；準(zhǔn)永久值；分階段；連續(xù)剛構(gòu)；徐變變形；長(zhǎng)期撓度預(yù)測(cè)0 前 言現(xiàn)有大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋跨中下?lián)线^(guò)大已成為一種普遍的現(xiàn)象，尤其后期變形繼續(xù)加大的問(wèn)題出乎設(shè)計(jì)預(yù)測(cè)之外，這也是廣大工程師們十分頭疼的問(wèn)題。究其原因主要是對(duì)混凝土收縮徐變的影響程度及長(zhǎng)期性嚴(yán)重估計(jì)不足。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋由于混凝土的固

17、有性能收縮徐變的影響，必然會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)的幾何線型和內(nèi)力狀態(tài)隨時(shí)間而發(fā)生變化，某建于1997年的主跨270m連續(xù)剛構(gòu)橋，至2003年12月，實(shí)測(cè)下?lián)狭?2；某主跨245m的一座同類結(jié)構(gòu)的大橋，跨中也嚴(yán)重下?lián)希畲筮_(dá)32。許多大跨度橋梁都有類似的現(xiàn)象，這會(huì)使橋梁運(yùn)營(yíng)期內(nèi)出現(xiàn)不良線型而引起乘客的不舒適感，甚至危及高速行車時(shí)的安全。文獻(xiàn)1對(duì)主跨270m的連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行了連續(xù)7年的長(zhǎng)期觀測(cè)，結(jié)果是其主跨跨中撓度因混凝土徐變、收縮等因素逐年增長(zhǎng)，而且尚未停止。因此提高混凝土收縮徐變的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)精度對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期變形的分析和控制具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文的分析方法可對(duì)該類型橋的使用狀況有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)，

18、探索出一個(gè)較準(zhǔn)確預(yù)測(cè)大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋長(zhǎng)期撓度的方法，為此類橋梁的長(zhǎng)期撓度預(yù)測(cè)及改進(jìn)設(shè)計(jì)方面提供依據(jù)。1 預(yù)測(cè)長(zhǎng)期撓度的方法徐變變形預(yù)測(cè)的傳統(tǒng)方法僅考慮一、二期恒載的長(zhǎng)期作用，實(shí)踐證明，該方法對(duì)混凝土收縮徐變的影響程度及長(zhǎng)期性估計(jì)不足，即目前對(duì)徐變變形還難于從理論上給出非常準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，因此對(duì)實(shí)橋進(jìn)行撓度觀測(cè)和理論計(jì)算研究就顯得非常重要。新規(guī)范2采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)法，以大量調(diào)查實(shí)測(cè)資料和試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用圖1 有限元計(jì)算模型統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)的方法，尋求各隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，規(guī)定在長(zhǎng)期效應(yīng)組合中應(yīng)考慮可變作用準(zhǔn)永久值的影響，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更符合客觀實(shí)際。本文擬用文獻(xiàn)1提供的某主跨270m連續(xù)剛構(gòu)橋

19、撓度長(zhǎng)期觀測(cè)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，考慮新規(guī)范中的準(zhǔn)永久值來(lái)對(duì)理論徐變計(jì)算值進(jìn)行驗(yàn)證，并通過(guò)有限元分析，最終對(duì)成橋后的長(zhǎng)期徐變變形給出較準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。 由于橋梁結(jié)構(gòu)在營(yíng)運(yùn)狀態(tài)下的應(yīng)力一般不會(huì)很大(一般)，可以應(yīng)用混凝土的線性徐變理論，分批施加應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變滿足疊加原理。故本文分如下三個(gè)階段對(duì)實(shí)橋的徐變變形進(jìn)行分析：第一階段是在主體結(jié)構(gòu)施工完成后但尚未進(jìn)行二期恒載施工的間隙時(shí)間；第二階段是二期恒載施工完成后但尚未通車的傳統(tǒng)長(zhǎng)期徐變撓度預(yù)測(cè)方法；第三階段是考慮準(zhǔn)永久值后運(yùn)營(yíng)期內(nèi)的長(zhǎng)期撓度預(yù)測(cè)。2 橋例分析2.1工程簡(jiǎn)介某主跨270m的雙壁墩預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為150m+270m+150m，主梁采

20、用變截面箱形形式，橋?qū)?1 m，分上下平行的2個(gè)單獨(dú)橋方案，單橋?qū)?5 m，上部構(gòu)造采用懸臂澆筑的施工方法，其撓度長(zhǎng)期觀測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示（只列出一幅橋（左線橋）的主跨跨中撓度的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析）。表1 主跨跨中累計(jì)撓度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間(年月)199712199805199903200001200011200112200212200312撓度()00.6360.3196.83137.69161.92179.6207.492.2計(jì)算分析本文使用大型通用有限元程序ANSYS對(duì)該橋的徐變變形及其隨時(shí)間的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行3維有限元分析。利用ANSYS的用戶程序特性（UPFs）進(jìn)行2次開發(fā)，嵌入新規(guī)范中混凝土的徐變公

21、式，混凝土的收縮按降溫法等效考慮，利用ANSYS中單元的生死功能模擬施工過(guò)程。建模時(shí)混凝土部分采用solid95實(shí)體單元；預(yù)應(yīng)力鋼筋采用link8單元，ANSYS中考慮預(yù)應(yīng)力的方法有很多種，如等效荷載法、初始應(yīng)變法、降溫法，本文采用初始應(yīng)變法，將混凝土和預(yù)應(yīng)力筋沿橋梁縱向劃分為若干單元，可以實(shí)現(xiàn)混凝土與預(yù)應(yīng)力鋼筋共同工作，通過(guò)每個(gè)單元不同的實(shí)常數(shù)模擬力筋各處不同的應(yīng)力，可以模擬應(yīng)力損失的影響。但是該模型未考慮灌漿過(guò)程，即對(duì)于力筋的滑動(dòng)問(wèn)題，實(shí)橋采用后張法施工，在張拉過(guò)程中，力筋與混凝土之間沒(méi)有粘結(jié)，存在接觸與滑動(dòng)，同時(shí)該階段應(yīng)按凈截面計(jì)算應(yīng)力，在張拉完畢灌漿后混凝土與力筋建立了粘結(jié)，實(shí)際上該簡(jiǎn)

22、化對(duì)計(jì)算結(jié)果影響非常小。其有限元模型見圖1所示，該橋是按全預(yù)應(yīng)力進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)楝F(xiàn)關(guān)心的是徐變變形，以下計(jì)算僅給出徐變變形的計(jì)算結(jié)果，最后再與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。2.2.1第一階段主體結(jié)構(gòu)合攏后但尚未進(jìn)行二期恒載施工的徐變變形 表2為橋梁主體結(jié)構(gòu)合攏后隨齡期而增長(zhǎng)的徐變變形值，可以看出：徐變引起主梁上拱（負(fù)值），中孔跨中的徐變上拱變形均隨時(shí)間而增長(zhǎng)。表2 橋梁主體結(jié)構(gòu)合攏后隨齡期而增長(zhǎng)的徐變變形值合攏后的天數(shù)（d）102030405060 中孔跨中豎向變位（mm）-2.74-4.58-6.57-8.71-10.71-12.28以上結(jié)果表明：在一期恒載作用下的徐變變形隨時(shí)間上撓，這對(duì)于后期的徐變

23、變形是有利的，因此，盡量推遲二期恒載的施工時(shí)間能夠減小后期的徐變變形。但是，在實(shí)際工程中往往工期比較緊，混凝土強(qiáng)度上來(lái)之后便立即施工二期恒載，下面假設(shè)二期恒載的施工周期為40天。2.2.2第二階段二期恒載施工完成后的長(zhǎng)期徐變變形 全橋合攏后，二期荷載的施工周期為40天，此時(shí)二期載施工完成后的跨中長(zhǎng)期徐變撓度隨時(shí)間的計(jì)算結(jié)果如表3所示?？梢钥闯觯?、二期恒載共同作用下的長(zhǎng)期徐變變形是下?lián)系模⑶蚁聯(lián)现惦S時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，到300天基本達(dá)到徐變半終值，1800天后基本趨于穩(wěn)定。表3 二階段徐變撓度隨時(shí)間的計(jì)算結(jié)果/持荷時(shí)間（d）1504507501050144018002160跨中豎向變位34.7

24、253.6668.3673.3477.6679.7181.65注：表中持荷時(shí)間指二期恒載施工完成后開始的。2.2.3運(yùn)營(yíng)階段考慮準(zhǔn)永久值以后的長(zhǎng)期撓度預(yù)測(cè) 按舊規(guī)范的傳統(tǒng)長(zhǎng)期徐變撓度預(yù)測(cè)的方法僅考慮一、二期恒載及預(yù)應(yīng)力效應(yīng)；新規(guī)范2將可變作用準(zhǔn)永久值作為長(zhǎng)期效應(yīng)組合的一部分進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，據(jù)此對(duì)考慮準(zhǔn)永久值后的長(zhǎng)期撓度作如下分析：表4 三階段考慮準(zhǔn)永久值后的徐變撓度隨時(shí)間的計(jì)算結(jié)果/持荷時(shí)間(d)1504507501050144018002160中孔跨中豎向變位58.4997.74130.02158.19163.60168.44172.87注：表中持荷時(shí)間指二期施工完成后開始的。按實(shí)

25、際工程中二期恒載的施工周期40天，二期恒載施工完成后即通車，分析結(jié)果如表4所示，由表可以看出，第三階段的徐變變形也是下?lián)系?，并且其下?lián)现惦S時(shí)間的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，計(jì)算值也比第二階段大得多，更接近于實(shí)測(cè)值。3 理論分析上述第二、三階段的長(zhǎng)期撓度計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比見圖2所示。注：橫坐標(biāo)中的天數(shù)是根據(jù)實(shí)測(cè)值年限換算得到的。圖2 第二、三階段長(zhǎng)期徐變撓度計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比三個(gè)階段的理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)值對(duì)比分析表明：第二階段的理論值與撓度實(shí)測(cè)值有較大的差距，兩者之間的差值在40%左右，最大達(dá)61%；考慮準(zhǔn)永久值影響的第三階段理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值相差不大，預(yù)測(cè)7年的徐變變形差值僅為16.7%。因此應(yīng)用三階段進(jìn)

26、行分析和推算橋梁營(yíng)運(yùn)期的長(zhǎng)期徐變變形的方法是可取的。但是，第三階段5年后的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)撓度值與實(shí)測(cè)值仍存在一定的偏差，筆者分析認(rèn)為，其主要原因是鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)除了承受恒載作用外，還要承受循環(huán)荷載（短期效應(yīng)組合中的可變作用頻遇值）的作用，使得混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞在長(zhǎng)期性能分析方面成為不可忽視的問(wèn)題3， A.M.Qzellhe和E.Ardaman4進(jìn)行了8片預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁的疲勞試驗(yàn)，結(jié)果表明：在疲勞加載的前期，梁的變形很小，在加載后期，梁的撓度有顯著的增大，這也同時(shí)驗(yàn)證了上述理論分析的正確性；另外，由于雙薄壁墩連續(xù)剛構(gòu)橋主墩的受力特點(diǎn)（墩頂、底彎矩大；邊墩內(nèi)外兩片墩身的軸力差大；整個(gè)

27、結(jié)構(gòu)受溫度影響大）使兩片墩的變形不同，這也可能是主梁后期豎向撓度增大的一個(gè)因素。但是目前上述因素對(duì)長(zhǎng)期徐變變形影響的定量計(jì)算尚未提出，為此，筆者建議，使用階段的長(zhǎng)期撓度預(yù)測(cè)，應(yīng)按三階段分析的結(jié)果，考慮混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞及溫度長(zhǎng)期效應(yīng)的影響，在5年后乘以1.151.25的長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)更符合客觀實(shí)際情況。對(duì)一主跨130m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)實(shí)橋（吉林省紅嶺河高架橋）進(jìn)行了三階段分析，該橋墩柱采用雙薄壁式柔性墩，最大墩高45m。預(yù)測(cè)的長(zhǎng)期徐變撓度乘以1.2倍的長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)后值為4.23，并按此設(shè)置了5的預(yù)拱度。4 結(jié) 語(yǔ)通過(guò)以上分析得出如下結(jié)論：(1) 施工期允許的情況下，盡量推遲二期恒載的施工時(shí)間

28、，對(duì)減少長(zhǎng)期徐變變形是有利的。(2) 分析和推算橋梁的長(zhǎng)期徐變變形應(yīng)考慮新規(guī)范中準(zhǔn)永久值的影響。(3) 綜合考慮混凝土疲勞及溫度長(zhǎng)期效應(yīng)的影響，按上述三階段預(yù)測(cè)的結(jié)果，在5年后乘以1.151.25的長(zhǎng)期增長(zhǎng)系數(shù)更符合客觀實(shí)際情況。參考文獻(xiàn)：1 楊志平,朱桂新,李衛(wèi).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋撓度長(zhǎng)期觀測(cè)J.公路,2004,(8).2 JTG D62-2004,公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范S.3 查全璠,肖建莊.鋼筋混凝土梁疲勞性能國(guó)內(nèi)外研究綜述J.世界橋梁,2004(3).4 A.M.Qzellhe,E.Ardaman.Fatigue tests of pre-tensioned prestressed

29、beams J.ACI Journal Proceedings.1956,53(10):413-424.1.Analysis of Seismic Response of Railway Curved Frame Bridges 鐵路曲線剛構(gòu)橋地震反應(yīng)分析收藏指正 2.Analysis of Temperature Effect of Large Span Continuous Rigid Frame Bridge 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的溫度效應(yīng)分析收藏指正 3.Analysis of Shear Lag Effect of Continuous Rigid Frame Bridges 連續(xù)剛構(gòu)橋

30、的剪力滯效應(yīng)分析收藏指正 4.Investigation on Local Stresses in Anchorage Zone of Continuous Rigid Frame Bridge 連續(xù)剛構(gòu)橋錨固區(qū)局部應(yīng)力的研究收藏指正 5.Construction Control of Dali-Baoshan Expressway Continuous Rigid-Frame Bridge in Yunnan 云南大保高速公路連續(xù)剛構(gòu)橋施工控制收藏指正 6.Analysis of Stabilization for High Pier and Long Span Continuous Rig

31、id Frame Bridge 高墩大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋穩(wěn)定性分析收藏指正 7.The status quo and developing trends of large span prestressed concrete bridges with continuous rigid frame structure 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)收藏指正 8.Construction Control of Long-span Prestressed Concrete Continuous Rigid-frame Bridges with High Pier 高墩大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)

32、橋的施工控制收藏指正 9.Analysis of Shrinkage and Creep Effect for Long-Span Rigid Frame Bridges with High Piers 高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋的收縮徐變效應(yīng)分析收藏指正 10.Shuangliu Guangdu Road Pedestrian Bridge is a three-span partial prestressed continuous rigid frame bridge, possesses Europeanize architecture style outside. 雙流廣都大道人行天橋外部建筑

33、風(fēng)格為歐式建筑風(fēng)格 ,結(jié)構(gòu)形式為三跨現(xiàn)澆部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。收藏指正 鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋非線性研究鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋非線性研究    占玉林1,趙人達(dá)1,徐騰飛1,唐承平2    (1.西南交通大學(xué)橋梁工程系,四川成都610031;    2.四川雅西高速公路有限責(zé)任公司,四川雅安625000)    摘要:臘八斤特大橋是雅瀘路上一座高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋,該橋在國(guó)內(nèi)首次提出并采用了鋼管混凝土

34、組合格構(gòu)柱高墩?？紤]鋼管混凝土組合格構(gòu)柱截面的組合性能,建立了三維非線性數(shù)值計(jì)算模型。按照橋梁施工過(guò)程,進(jìn)行了施工狀態(tài)和成橋狀態(tài)的非線性研究。計(jì)算結(jié)果表明,鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩具有較大的剛度,橫向聯(lián)系能明顯減小橋梁的橫向變形。    關(guān)鍵詞:高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋;鋼管混凝土;組合格構(gòu)柱;非線性;橫向聯(lián)系;剛度    中圖分類號(hào):TU528·59文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào): 1008-1933(2009)06-038-04    0前言  

35、  混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)τ谶m應(yīng)橋梁在地理、地質(zhì)及交通運(yùn)輸方面具有獨(dú)特的優(yōu)越性,尤其在山區(qū)高等級(jí)公路中應(yīng)用較為廣泛1-3?？v觀目前大量已建或在建的連續(xù)剛構(gòu)橋,主要的形式為由混凝土橋墩和混凝土主梁組成的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。這種結(jié)構(gòu)形式較大的優(yōu)點(diǎn)是就地取材,造價(jià)低。但是,橋墩的高度受限,過(guò)高的橋墩帶來(lái)較強(qiáng)的非線性效應(yīng),且不利于在高地震烈度區(qū)應(yīng)用,對(duì)于橋梁施工和應(yīng)用均有一定限制。另外,結(jié)構(gòu)的外觀尺寸及美觀效果也由于結(jié)構(gòu)受力的限制而大打折扣,橋梁往往體型較大。在建的雅瀘(雅安至瀘沽湖)高速公路是交通部西部示范工程,所穿越的地帶高山、峽谷眾多,地質(zhì)、地形、地貌條件極為復(fù)雜,且處于地震

36、高烈度區(qū)。在綜合考慮各種因素的基礎(chǔ)上,工程設(shè)計(jì)人員提出了一種新型組合格構(gòu)柱高墩。其主要的設(shè)計(jì)思路是利用鋼管混凝土受壓時(shí)的增強(qiáng)效應(yīng)來(lái)減小截面尺寸,而為了將鋼管混凝土柱連成整體,在鋼管混凝土柱之間設(shè)計(jì)了連接剪力墻(截面形式見圖1),其中最高的橋墩高達(dá)183 m左右,主跨200 m。這種結(jié)構(gòu)形式目前沒(méi)有設(shè)計(jì)規(guī)程可以參考,在國(guó)內(nèi)是首次采用,沒(méi)有工程經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。為了研究這種結(jié)構(gòu)形式連續(xù)剛構(gòu)橋的結(jié)構(gòu)行為,筆者所在研究小組以雅瀘路臘八斤大橋?yàn)檠芯繉?duì)象,開展了組合格構(gòu)柱超高墩連續(xù)剛構(gòu)橋的非線性研究。且考慮到高墩主要的非線性表現(xiàn)在空間幾何方面,所以分析時(shí)以幾何非線性為主。為敘述方便,從內(nèi)側(cè)

37、到外側(cè),依次命名為核心混凝土、鋼管和外包混凝土。    1基本概況    臘八斤大橋位于雅瀘路滎經(jīng)縣石滓鄉(xiāng)跨臘八斤溝的一座特大橋,主跨為200 m的連續(xù)剛構(gòu)橋。主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁,橋墩采用鋼管混凝土格構(gòu)柱,最高墩183 m。在10號(hào)墩至橋臺(tái)區(qū)域?yàn)槠矫媲€,曲線半徑2500 m。對(duì)于主梁等截面形式與常規(guī)預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)橋沒(méi)有區(qū)別,不作敘述。此處重點(diǎn)介紹橋墩截面形式,其典型截面形式如圖1所示。主梁采用C60級(jí)混凝土,橋墩為鋼管混凝土格構(gòu)柱橋墩,鋼管內(nèi)混凝土采用C80,外包C30混凝土?；炷?/p>

38、土材料性能按照公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范4取值,橋墩鋼材按照鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)與施工規(guī)程5和矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程6綜合考慮取值。材料特性見表1。2計(jì)算理論    2.1連續(xù)剛構(gòu)橋非線性計(jì)算理論    連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行非線性計(jì)算時(shí),通常是采用荷載增量迭代的方法進(jìn)行,即把荷載分為若干級(jí)差的荷載增量Fi(i=1,2,3, n)。對(duì)于每一荷載步內(nèi),通常按線性處理,即在足夠小的荷載步長(zhǎng)內(nèi),采用線性解答,來(lái)達(dá)到近似非線性處理的效果。表達(dá)成數(shù)學(xué)方程即有7-9   

39、0;Ki-1i=Fi    式中Ki-1為第i-1加載結(jié)束時(shí)的剛度矩陣;i為第i級(jí)荷載加載后的位移向量; F為第i級(jí)加載時(shí)的荷載矩陣。    結(jié)構(gòu)的剛度矩陣需要考慮大變位對(duì)剛度矩陣的影響,可以表示為10    Ki=KGi+KLi    式中KG為結(jié)構(gòu)的幾何剛度矩陣; KL為結(jié)構(gòu)大位移對(duì)幾何剛度矩陣的影響項(xiàng),描述大位移對(duì)剛度矩陣的影響,其具體形式見相關(guān)文獻(xiàn)。    對(duì)于分步迭代

40、,通?？梢圆捎玫姆治龇椒ㄓ信ｎD拉普遜方法和弧長(zhǎng)法。    2.2組合格構(gòu)柱    鋼管混凝土對(duì)于改善細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的穩(wěn)定問(wèn)題發(fā)揮著良好的作用,目前多用于單層工業(yè)廠房和大跨度拱橋中,而在連續(xù)體系橋梁中的應(yīng)用較少。本文采用的格構(gòu)組合柱在傳統(tǒng)概念的鋼管混凝土的基礎(chǔ)上,在鋼管外側(cè)再設(shè)計(jì)一定厚度的外包混凝土,并將多根鋼管混凝土柱連成整體,形成格構(gòu)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念上綜合了鋼管混凝土和型鋼外包混凝土兩種構(gòu)件的特點(diǎn),所以具有新穎性?？紤]全橋模型的計(jì)算工作量,本文將核心混凝土、鋼管和外包混凝土三者按照組合結(jié)構(gòu)的處理方式等效為一種材料進(jìn)行考

41、慮。    2.3橫向連接系    左右兩幅橋相互獨(dú)立,滿足相互之間縱向變位的獨(dú)立性。但是橫向上存在穩(wěn)定和橫向剛度不足的弱點(diǎn),為此,在橋墩之間設(shè)置橫向連接系。橫向連接系將兩幅橋的墩連成一個(gè)剛構(gòu)體系,類似門型剛構(gòu)的受力模式。橫向聯(lián)系的布置如圖2所示,計(jì)算模型中采用梁?jiǎn)卧獊?lái)考慮橫向連接系的作用。為了比較,分別進(jìn)行了有無(wú)橫向連接系的計(jì)算結(jié)果分析。3計(jì)算模型    結(jié)構(gòu)受到的荷載主要有一期恒載、二期恒載和車道荷載。在最大懸臂施工狀態(tài),結(jié)構(gòu)受到一期恒載與施工荷載作用。根據(jù)公路橋涵設(shè)計(jì)通

42、用規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,主要荷載包括如下:一期恒載;二期恒載;車道荷載;施工荷載。荷載組合情況如下:    LCB1(最大懸臂施工狀態(tài)):+    LCB2(成橋承載能力極限狀態(tài)):+    車道荷載的折減系數(shù)、沖擊作用的考慮,均按照規(guī)范相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行。    按照極限狀態(tài)分析方法,分別建立LCB1和LCB2兩種不同狀態(tài)的空間分析模型,其模型如圖3所示。限于篇幅,不設(shè)置中間連接系的計(jì)算模型,本文不再敘述。4計(jì)算結(jié)果與分析  

43、  計(jì)算過(guò)程中對(duì)坐標(biāo)系的規(guī)定如下:以橋梁的縱向?yàn)閄軸,以高程方向?yàn)閅軸,Z軸的方向遵循右手法則,即Z軸方向?yàn)闄M橋向。    4.1最大懸臂狀態(tài)    懸臂施工中最大懸臂狀態(tài)是一個(gè)比較不利的狀態(tài),計(jì)算結(jié)果分別比較了不同墩在最大懸臂狀態(tài)時(shí)的計(jì)算結(jié)果,其中包括直線墩和曲線墩。而為了反映橫向聯(lián)系的作用,并有意識(shí)地比較了單幅橋和雙幅橋的計(jì)算結(jié)果。    表2, 3分別給出了位于直線和曲線區(qū)域的墩及其對(duì)應(yīng)的墩梁最大懸臂狀態(tài)的撓度計(jì)算結(jié)果。從表2可以看出,直線

44、區(qū)域的梁在最大懸臂狀態(tài)時(shí)不發(fā)生橫向位移,主要的撓度集中在豎直方向。單幅橋在恒載及施工荷載作用下豎向位移約62 cm,而雙幅橋相對(duì)略有增大,達(dá)到69 cm。而幾何非線性對(duì)豎向撓度的在單幅橋和雙幅橋時(shí)分別為0·65%和0·27%,幾乎可以忽略不計(jì)。從表3可以看出,不論是單幅橋還是雙幅橋,非線性因素對(duì)縱向位移的影響程度在13%左右;但是對(duì)豎向變形的影響基本都在0%左右,可以忽略。單幅橋的橫向位移增量比值為96·54%,而雙幅橋則為13·35%,二者相差較大,說(shuō)明非線性對(duì)曲線上最大懸臂橋梁的施工影響十分顯著。綜合比較表2, 3可以發(fā)

45、現(xiàn),幾何非線性或結(jié)構(gòu)幾何屬性差異(直線或曲線)對(duì)最大懸臂施工時(shí)的影響主要集中于橫橋向,幾何非線性對(duì)豎向撓度增量的影響較小,而曲線因素對(duì)橫橋向影響較突出,幾何非線性和曲線存在耦合效應(yīng),從另一個(gè)側(cè)面反映了橫向聯(lián)系對(duì)橫橋向的作用是比較明顯的。4.2成橋狀態(tài)    圖4給出了成橋狀態(tài)雙幅橋的位移計(jì)算結(jié)果,從中可以看出,盡管在邊跨部分存在平面曲線,但是由于約束及支撐的相互作用效應(yīng),橋梁的空間位移仍然以豎向變形為主,橫向和縱向位移較小。說(shuō)明在成橋狀態(tài)下,由于約束的增強(qiáng),曲線半徑較大(R=2500 m)的曲線高墩非線性不明顯,可以簡(jiǎn)化為平直線形式橋梁進(jìn)行計(jì)算,簡(jiǎn)化計(jì)算程序。    表4給出了成橋狀態(tài)的控制截面的撓度計(jì)算結(jié)果,從中可以看出,跨中位置主要的變形為豎向,其值約在40 cm左右,相對(duì)于施工中的最不利狀態(tài),位移值較小,說(shuō)明幾何非線性對(duì)高墩大跨橋梁的影響明顯地反映在施工過(guò)程中。而墩頂位置位移較小,說(shuō)明鋼管混凝土組合格構(gòu)柱高墩的剛度較大。綜合比較單