大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)和施工中幾個(gè)問(wèn)題的討論

大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)和施工中幾個(gè)問(wèn)題的討論報(bào)告人：杜進(jìn)生北京交通大學(xué)橋梁工程系主要內(nèi)容1連續(xù)剛構(gòu)橋的變形和開(kāi)裂2不同合攏方案對(duì)變形及內(nèi)力的影響3主梁施工超方及橋面鋪裝超厚對(duì)變形的影響4如何有效施加豎向預(yù)應(yīng)力5橋墩變形對(duì)主梁線(xiàn)形的影響6剛構(gòu)橋的“零彎矩設(shè)計(jì)理論”7箱梁截面的不均勻收縮徐變問(wèn)題8小結(jié)施工設(shè)計(jì)1連續(xù)剛構(gòu)橋的變形和開(kāi)裂造價(jià)相對(duì)較低；施工簡(jiǎn)易快捷；建筑高度小，適應(yīng)能力強(qiáng)；維護(hù)費(fèi)用少。是200m跨徑以?xún)?nèi)的主力橋型。連續(xù)剛構(gòu)橋建成后出現(xiàn)開(kāi)裂及變形過(guò)大的問(wèn)題：車(chē)輛行駛舒適性破壞橋梁景觀(guān)效果橋梁安全性180座主要預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋裂縫統(tǒng)計(jì)：變形不僅僅是下?lián)?，伴隨某些跨的下?lián)?，另一些跨?huì)發(fā)生上拱。黃石長(zhǎng)江公路大橋跨中下?lián)?，最大已達(dá)到33.5cm，當(dāng)然同時(shí)出現(xiàn)大量的主拉應(yīng)力斜裂縫與跨中區(qū)段橫向裂縫。虎門(mén)大橋輔航道橋跨中下?lián)希?2年22cm，遠(yuǎn)超過(guò)原設(shè)計(jì)預(yù)留值10cm。最近由于橫向裂縫朝腹板發(fā)展，下?lián)现涤衷龃蟮?6cm。湖北鐘祥漢江大橋因下?lián)虾烷_(kāi)裂等嚴(yán)重病害而拆除重建佛開(kāi)高速的潭洲大橋科—巴橋該橋建成于1977年，跨徑為53.6+240.8+53.6m。到建成后第18年，即1995年，該橋跨中一共下?lián)狭?20cm。瑞士VSL公司于1995年對(duì)科—巴橋進(jìn)行加固。1996年9月也就是加固工作結(jié)束后3個(gè)月，整個(gè)科—巴橋在沒(méi)有任何預(yù)兆的情況下突然全部垮入江中。

美國(guó)ParrottsFerry橋99+195+99帶鉸剛構(gòu)中跨下?lián)线_(dá)63.5cm

美國(guó)西北大學(xué)Bazant教授希望收集到中國(guó)的變形數(shù)據(jù)從施工方面來(lái)說(shuō)：不能片面強(qiáng)調(diào)縮短施工周期早期混凝土彈性模量的增長(zhǎng)明顯滯后于強(qiáng)度的增長(zhǎng)，添加早劑后，混凝土雖很快達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度要求，但其彈性模量往往僅達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%甚至更小。早期加載，使混凝土徐變?cè)龃?。由《公路涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的混凝土徐變系數(shù)終極值梁體下?lián)峡梢?jiàn)，3天加載與7天加載比較，徐變系數(shù)終極值增加15%～20%。不同施工合攏方案對(duì)變形及內(nèi)力的影響主梁施工超方及橋面鋪裝超厚對(duì)變形的影響如何有效施加豎向預(yù)應(yīng)力合攏2不同施工合攏方案對(duì)變形及內(nèi)力的影響

涇河大橋立面意圖（單位：m）涇河大橋立面示意圖涇河大橋合攏方案研究效果圖涇河大橋合攏方案研究

涇河大橋立面意圖（單位：m）多跨連續(xù)剛構(gòu)橋合攏的一般步驟：T構(gòu)∏構(gòu)分段連續(xù)形成全橋涇河大橋共有7個(gè)合攏段（2m），擬定5種常見(jiàn)方案進(jìn)行對(duì)比分析：①③②④⑤⑥⑦T構(gòu)圖方案1：邊跨→次邊跨→次中跨→中跨邊跨邊跨次中跨次中跨次邊跨次邊跨中跨方案2：中跨→次中三跨→次邊三跨→邊跨邊跨邊跨次中三跨次中三跨次邊三跨次邊三跨中跨方案3：邊跨→次中三跨→次邊三跨→中跨三。從三兩側(cè)三向中三間先三靜定三“小三合攏三”形三成∏構(gòu)，三再進(jìn)三行超三靜定三“大三合攏三”。邊跨邊跨次中三跨次中三跨次邊三跨次邊三跨中跨方案4：次中三跨→邊跨→次邊三跨→中跨三。從三中間三向兩三邊先三靜定三“小三合攏三”，三再進(jìn)三行超三靜定三“大三合攏三”邊跨邊跨次中三跨次中三跨次邊三跨次邊三跨中跨方案5：次三邊跨→次中三跨→邊跨→中跨三。邊跨邊跨次中三跨次中三跨次邊三跨次邊三跨中跨有限三元分三析采用Mi三da三s有限三元軟三件對(duì)5種合三攏方三案的三成橋三狀態(tài)三進(jìn)行三模擬三分析三，有三限元三模型三見(jiàn)下三圖。有限三元模三型不同三方案三主梁三線(xiàn)形三比較主梁三累計(jì)三豎向三位移三圖階段方案1方案2方案3號(hào)方案4方案5成橋-20.7-66.0-17.5-17.0-19.2成橋10年-43.8-94.0-36.5-36.7-41.8主梁三累計(jì)三最大三下?lián)先担ㄈ龁挝蝗簃m）方案3、方三案4豎向三下?lián)先递^三小，三線(xiàn)形三較平三順，三優(yōu)于三其他三方案不同三合攏三方案三的主三梁線(xiàn)三形比三較主梁三累計(jì)三最大三上拱三值（三單位三：mm）階段方案1方案2方案3號(hào)方案4方案5成橋54.30.259.059.546.5成橋10年40.7-1.446.447.132.5墩頂三水平三位移三比較墩頂三最大三水平三位移三絕對(duì)三值方案1方案2方案3號(hào)方案4方案52829183331墩頂三最大三水平三位移三值（三單位三：mm）方案3最大水平三位移三最小三，并三且各三墩變?nèi)屋^三均勻三，優(yōu)三于其三他方三案合攏三成橋三墩頂三水平三位移主梁三應(yīng)力三比較主梁上緣應(yīng)三力（三壓應(yīng)三力）三分布主梁三上緣三應(yīng)力主梁三下緣三應(yīng)力主梁下緣應(yīng)三力（三壓應(yīng)三力）三分布不同三合攏三方案三對(duì)主三梁應(yīng)三力影三響不三明顯墩底三內(nèi)力三比較7~三10號(hào)墩三墩底三剪力三值分三布圖8墩底三剪力三圖圖9墩底三彎矩三圖7~三10號(hào)墩三墩底三彎矩三分布其中三方案3，墩底三產(chǎn)生三的剪三力和三彎矩三較小三，且三各墩三墩底三受力三相對(duì)三均勻三，單三從墩三底受三力角三度考三慮，三方案3最為三合理三。通過(guò)三對(duì)主三梁線(xiàn)三形、三墩頂三位移三、主三梁應(yīng)三力、三墩底三內(nèi)力三對(duì)比三分析三，涇三河大三橋合三攏采三用方三案3（邊三跨、三次中三跨、三次邊三跨、三中跨三的合三龍順三序）三最為三合理三。設(shè)三計(jì)方三和施三工方三將方三案3定為三最終三合龍三方案三。邊跨邊跨次中三跨次中三跨次邊三跨次邊三跨中跨成橋三后內(nèi)三力和三變形三預(yù)測(cè)按照三設(shè)計(jì)三施工三過(guò)程三進(jìn)行三有限三元建三模，三對(duì)方三案3下成三橋內(nèi)三力和三變形三進(jìn)行三預(yù)測(cè)主梁三應(yīng)力墩底三內(nèi)力主梁三線(xiàn)形墩頂三位移主梁三上緣三應(yīng)力-0三.4三MP三a-1三1.三8M三Pa主梁三下緣三應(yīng)力-1三.4三MP三a-1三0.三7M三Pa在恒三載作三用下三，主三梁上三緣產(chǎn)三生最三小壓三應(yīng)力三為0.三4M三Pa，最三大壓三應(yīng)力三為11三.8三M三Pa；主梁三下緣三最小三壓應(yīng)三力為1.三4三MP三a，最三大壓三應(yīng)力三為10三.7三MP三a梁體三全截三面受三壓，三未出三現(xiàn)拉三應(yīng)力三。返回橋墩號(hào)7號(hào)8號(hào)9號(hào)10號(hào)軸力(kN)-56824.9-53929-52659.6-54406.3剪力(kN)-10.7-171.9231.8-56.4彎矩(kNm)-422.6-6529.88248.7-1131.5最大應(yīng)力(MPa)-2.9-3.3-3.4-2.9最小應(yīng)力(MPa)-2.7-2.3-2.0-2.5橋墩三墩底三內(nèi)力墩底三全截三面受三壓，三未產(chǎn)三生拉三應(yīng)力返回成橋三主梁三豎向三位移最大三下?lián)先禐?1三7.三1m三m-1三7.三1m三m最大三上拱三值為61三.8三mm61三.8三mm成橋10年主三梁豎三向位三移返回最大三下?lián)先禐?3三8.三3m三m最大三上拱三值為45三mm-3三8.三3m三m45三mm墩頂三順橋三向水三平位三移7號(hào)墩三墩頂三位移三由向三左的-1三.6三mm變?yōu)槿蛴胰?7三mm，變?nèi)等秊?8三.6三mm10號(hào)墩三由向三右的3m三m變?yōu)槿蜃笕?5三1.三5m三m，變?nèi)等秊?4三.5三mm橋墩號(hào)7號(hào)8號(hào)9號(hào)10號(hào)成橋位移(mm)-1.6-19.021.23.010年后位移(mm)77.014.810.6-51.53主梁三施工三超方三及橋三面鋪三裝超三厚對(duì)三變形三的影三響《橋涵三施工三規(guī)范》規(guī)定,橋梁三結(jié)構(gòu)三斷面三尺寸三允許三有±5％誤三差，三橋面三鋪裝三厚度三允許三超厚L/三50三00三(7三00三0)彈性三撓度三小，三徐變?nèi)龘隙热厝蝗残∫虼巳O(shè)三法減三小彈三性撓三度。某主三跨23三0m的大三橋，三分析三結(jié)構(gòu)三超方5％，三同時(shí)三橋面三鋪裝三調(diào)平三層超三方10％、20％、30％、50％和10三0％對(duì)三于跨三中撓三度的三影響三，超三方對(duì)三跨中三點(diǎn)撓三度的三影響三：超方情況結(jié)構(gòu)超方5％彈性撓度徐變撓度調(diào)平層超方10%18-34.0調(diào)平層超方20%15.5-35.8調(diào)平層超方30%13.2-37.9調(diào)平層超方50%8.5-41.9調(diào)平層超方100%-3-52.5在原三結(jié)構(gòu)三基礎(chǔ)三上，三考慮三不同三情況三超方三后跨三中的三撓度三，從三中可三看出三，原三設(shè)計(jì)三彈性三撓度三向上三，超三方使三結(jié)構(gòu)三產(chǎn)生三向下三的撓三度，三當(dāng)結(jié)三構(gòu)超三方5％，三調(diào)平三層超三方10三0％時(shí)三，彈三性撓三度已三有原三來(lái)的三向上18三mm，下三降為三向下3m三m，即三下?lián)?1三mm。從三表中三還可三以看三出，三超方三不僅三影響三彈性三撓度三，同三時(shí)對(duì)三徐變?nèi)龘隙热绊懭笕Ｑa(bǔ)救三措施?涇河三橋超三方后三彈三性撓三度涇河三橋超三方后三徐三變撓三度超方情況結(jié)構(gòu)超方5％二期鋪裝(kN/m)彈性撓度(mm)徐變撓度(mm)無(wú)超方73.2-30.6-39.5鋪裝層超方10%77.79-49.8-74.3鋪裝層超方20%82.48-53.4-80.8鋪裝層超方40%91.86-60.7-93.7鋪裝層超方100%110.62-75.2-119.6涇河三橋超三方后三彈三性和三徐變?nèi)龘隙热龑?duì)比4如何三有效三施加三豎向三預(yù)應(yīng)三力豎向三預(yù)應(yīng)三力不三足是三預(yù)應(yīng)三力箱三梁腹三板出三現(xiàn)斜三裂縫三的主三要原三因之三一。精軋三螺紋三鋼錨三固體三系存三在以三下不三足：（1）張三拉應(yīng)三力低三，伸三長(zhǎng)量三?。唬?）剛?cè)运魅?，施三工稍三有偏三差，三螺母三就擰三不到三位；（3）張三拉控三制應(yīng)三力高三，易三斷筋三，難三更換三。湖南三大學(xué)三：5m長(zhǎng)的三鋼絞三線(xiàn)經(jīng)三二次三張拉三后，三回縮三損失三由24％降三為5％，三預(yù)應(yīng)三力效三率至三少是三精軋三螺紋三鋼的2倍。梁高3m的4米長(zhǎng)三節(jié)段三混凝三土箱三梁兩種三預(yù)應(yīng)三力體三系等三應(yīng)力三時(shí)造三價(jià)比三較32三mm精扎三螺紋三鋼筋99三55三.2元鋼絞三線(xiàn)67三93三.4元?jiǎng)倶?gòu)三墩身三建成三后相三當(dāng)長(zhǎng)三時(shí)間三，才三建墩三上梁三的0號(hào)塊三。由三于墩三身橫三向收三縮已三大部三分完三成，三而0號(hào)塊三橫向三收縮三受到三墩身三約束三導(dǎo)致三底板三中部三出現(xiàn)三裂縫三。所有三存在三齡期三差的三混凝三土結(jié)三合面三，都三有因三收縮三差而三出現(xiàn)三縱向三裂縫三的風(fēng)三險(xiǎn)。因此三，節(jié)三段澆三筑時(shí)三間間三隔不三要過(guò)三長(zhǎng)，三截面三配筋三要考三慮收三縮影三響。超載三特別三是超三重車(chē)三軸荷三載的三作用三，對(duì)三橫向三的影三響比三縱向三更大三，這三是因三為縱三向彎三矩自三重絕三占大三部分三；而三橫向三彎矩三主要三由活三載引三起，三軸重三超過(guò)三規(guī)范三時(shí)，三易出三現(xiàn)頂三板下三緣的三縱向三裂縫三。裂縫三成因三之一三：日照三作用三下腹三板內(nèi)三側(cè)拉三應(yīng)力三可達(dá)2M三Pa汽車(chē)三活載三對(duì)長(zhǎng)三期撓三度的三影響三分析對(duì)于三長(zhǎng)期三作用三在橋三梁上三的汽三車(chē)活三載，三在計(jì)三算中三給予三適當(dāng)三的折三減，三取兩三車(chē)道進(jìn)行計(jì)算三。計(jì)三算20年時(shí)三間活三載效三應(yīng)產(chǎn)三生的三長(zhǎng)期三徐變?nèi)龘隙热?。涇河三橋活載三效應(yīng)三造成三的彈性三撓度三最大三值為4.三1c三m，長(zhǎng)期三徐變?nèi)龘隙热隽咳秊?.三7c三m。蘇通三橋三活載三產(chǎn)生三的彈三性撓三度為6.三1c三m，除三去活三載彈三性撓三度的三影響三，活三載效三應(yīng)造三成的三長(zhǎng)期三徐變?nèi)龘隙热隽咳秊?.三3c三m橋墩三變形三對(duì)主三梁線(xiàn)三形的三影響墩高三不同截面三尺寸三不同豎向三彈性三變形三不同位置三不同豎向三徐變?nèi)冃稳煌冃稳顦蚨杖Q向三變形差對(duì)主三梁線(xiàn)三形的三影響三包括三兩部三分。第一三，橋三墩豎三向位三移將三直接三引起三墩頂三處梁三端的三豎向三下移三，這三將使三每跨三主梁三線(xiàn)形三產(chǎn)生三線(xiàn)形三變化三。第二三，橋三墩豎三向變?nèi)问谷弥魅寒a(chǎn)三生附三加內(nèi)三力，三進(jìn)而三使得三主梁三產(chǎn)生三間接三變形三。涇河三橋成三橋20年由三橋墩三變形三引起三的主三梁直三接和三間接三變形直接三變形三要大三于間三接變?nèi)螞芎尤龢虺扇龢?0年由三橋墩三變形三引起三的主三梁總?cè)冃稳?jiàn)下三圖：合攏三成橋20年后引起主梁三最大三下?lián)先ㄩL(zhǎng)三期）三最大三值為33三.3三mm。沿截三面高三度的三壓應(yīng)三力分三布梯三度對(duì)結(jié)三構(gòu)變?nèi)蔚娜绊懷亟厝娓呷鹊娜龎簯?yīng)三力分三布梯三度對(duì)結(jié)三構(gòu)變?nèi)蔚娜绊憫?yīng)控三制負(fù)三彎矩三區(qū)域三截面三的應(yīng)三力梯三度內(nèi)支三點(diǎn)底三板厚三度宜三不小三于跨三徑的1/三14三0。傳統(tǒng)三預(yù)應(yīng)三力配三束觀(guān)三點(diǎn)以三強(qiáng)度三為目三標(biāo)進(jìn)三行控三制設(shè)三計(jì)，三選擇三成橋三后運(yùn)三營(yíng)狀三態(tài)為三基本三圖式三（即三一次三落架三圖式三），三通過(guò)三運(yùn)營(yíng)三狀態(tài)三的內(nèi)三力包三絡(luò)圖三，按三保留三一定三壓應(yīng)三力儲(chǔ)三備原三則來(lái)三設(shè)計(jì)三梁體三內(nèi)的三預(yù)應(yīng)三力索三。為三了使三施工三中梁三頂面三的標(biāo)三高符三合設(shè)三計(jì)線(xiàn)三形，三通常三設(shè)置三一定三的預(yù)三拱度三。在三雙懸三臂施三工中三，梁三的安三裝標(biāo)三高還三要根三據(jù)分三塊施三工預(yù)三應(yīng)力三大小三以及三梁段三標(biāo)高三實(shí)測(cè)三情況三，通三過(guò)工三程控三制計(jì)三算來(lái)三確定三。對(duì)大三于15三0m梁橋三箱梁三中按三“零三彎矩三”配三索設(shè)三計(jì)在三實(shí)際三中很三難辦三到，三故需三找新三徑?！傲闳龔澗厝庇^(guān)三點(diǎn)以三撓度三為控三制目三標(biāo)，三由于三不設(shè)三預(yù)拱三度橋三梁線(xiàn)三型始三終不三變。三根據(jù)三林同三炎教三授提三出的三荷載三平衡三概念三，假三如用三預(yù)應(yīng)三力產(chǎn)三生的三彎矩三平衡三自重三產(chǎn)生三的彎三矩，三這樣三在預(yù)三應(yīng)力三和自三重作三用下三結(jié)構(gòu)三將處三于軸三向受三壓狀三態(tài)，三結(jié)構(gòu)三在混三凝土三長(zhǎng)期三收縮三和徐三變作三用下三，只三會(huì)發(fā)三生軸三向變?nèi)?，三而不三?huì)發(fā)三生彎三曲下三撓。三從理三論上三講，三設(shè)計(jì)三時(shí)只三要保三證結(jié)三構(gòu)在三預(yù)應(yīng)三力和三自重三作用三下，三每個(gè)三截面三彎矩三為零三，那三么建三造時(shí)三就可三以不三設(shè)置三預(yù)拋三高。三這樣三有利三于施三工控三制。采用三恒載三零彎三矩理三論分三階段三配置三預(yù)應(yīng)三力鋼三束具三體做三法是三：在三懸臂三階段三，按三照結(jié)三構(gòu)零三彎矩三要求三設(shè)計(jì)三懸臂三靜定三束。三使單三個(gè)T構(gòu)僅三受軸三向壓三力作三用。三然后三根據(jù)三結(jié)構(gòu)三合攏三順序三，設(shè)三計(jì)后三期束三，滿(mǎn)三足正三常使三用階三段應(yīng)三力要三求。三對(duì)于三采用三懸臂三澆注三法施三工的三梁橋三，由三于每三個(gè)節(jié)三段混三凝土三齡期三有差三異，三預(yù)應(yīng)三力損三失難三以精三確計(jì)三算。三很難三保證三每個(gè)三截面三彎矩三都為三零。三但是三，可三以根三據(jù)恒三載零三彎矩三理論三配束三，使三每個(gè)三截面三在恒三載作三用下三總彎三矩較三小，三這樣三撓度三和徐三變內(nèi)三力均三較小三，有三利于三工程三控制三。箱梁三截面三不均三勻收三縮徐三變研三究均勻三收縮不均三勻收三縮軸向三變形三，無(wú)三截面三轉(zhuǎn)動(dòng)混凝三土板三，干三縮率三大致三與板三厚度三的平三方成三反比軸向三變形三，截三面轉(zhuǎn)三動(dòng)箱梁三截面三不均三勻收三縮徐三變研三究不同三板厚三的板三收縮三變形三隨時(shí)三間的三發(fā)展薄板三收縮三速度三快于三厚板混凝三土30三0天、10三00天、10三00三0天0.三3m的板三收縮三應(yīng)變?nèi)秊?.三3m的板三收縮三應(yīng)變?nèi)?.三1倍、3