橋梁腹板開裂跨中下?lián)系葐栴}的分析研究

...wd......wd......wd...序言§1橋面線形控制的新要求表1世界預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)橋(L≥240m)一覽表序號橋名國家建成年跨徑邊跨

主跨橋?qū)?/p>

頂/底截面梁高(m)高跨比梁板厚備注根部跨中根部跨中頂板底板腹板1斯托馬橋挪威199894+301+720.319/7單室箱153.51/20.11/862710325

45主跨中部182m用輕質(zhì)砼；

邊跨梁內(nèi)填礫石2拉夫特桑德特大橋挪威199886+202+298+1250.4210.3/7單室箱14.53.51/20.61/85.12612030

55橋在R3000m平曲線上，中部224m輕質(zhì)砼，邊跨壓重3虎門大橋輔航道橋中國1997150+270+1500.55615/7雙單室箱14.851/18.21/542532~13040~60橋在R=7000m平曲線上，C55砼4蘇通長江大橋中國2006140+268+1400.52216.5/7.5雙單室箱154.51/17.91/59.53232~17045~100(在建)跨中設(shè)體外索5云南元江大橋中國200358+182+265+194+700.6922.5/11.5單室箱14.551/18.31/532832~15040~60橋高163m6門道橋澳大利亞1985145+260+1450.5622/12單室箱15.75.21/16.61/502530~18065~75邊跨懸出與引橋相連7寧德下白石大橋中國2003145+2×260+1450.55812/6雙單室箱144.21/18.61/61.92530~14040~70梁底用1.6次拋物線8瀘州長江二橋中國2002150+252+550.59525/13單室箱1441/18.01/63邊跨重力式錨碇橋臺，C60砼9Schottwien橋奧地利1989250四跨連續(xù)剛構(gòu)10Doutor河橋葡萄牙1991250單室箱1271/20.8/135.7雙線鐵路11重慶黃花園大橋中國1999137+3×250+1370.54815/7雙單室箱13.84.31/18.11/58.12528~15040~70連續(xù)長度1024m12馬鞍石嘉陵江大橋中國2001146+3×250+1460.58411.5/5.5雙單室箱13.74.21/18.21/59.52532~15040~60雙幅，連續(xù)長度1042m13宜水路金沙江大橋中國2005140+249+1400.5624.5/單室箱154.21/16.61/59.3〔在建〕，C65砼14黃石長江大橋中國1995162.5+3×245+162.50.66319.6/10單室箱134.11/18.81/59.82532~13550~80連續(xù)長度1060m，C55砼15江津長江大橋中國1997140+240+1400.58322/11.5單室箱13.541/17.81/602532~12050~80C50砼16重慶高家花園嘉陵江大橋中國1997140+240+1400.58313/8雙單室箱13.63.61/17.61/66.72532~12040~6017重慶龍溪河大橋中國1999140+240+1400.58311.5/5.5雙單室箱13.63.61/17.61/66.72532~12040~6018貴州六廣河大橋中國2002145+240+1450.60413/7雙單室箱13.44.11/17.91/58.52830~16040~100橋墩高73m和90m§2撓度預(yù)抬高法存在問題§3兩種圖式的恒載零彎矩上述觀點稱為《零彎矩和零撓度理論》。實際上由于構(gòu)造砼的齡期影響，這并未能完全做到，但在理論上是成立的，它能夠用于指導(dǎo)解決大跨徑連續(xù)梁橋跨中徐變下?lián)蠁栴}。。1989年廣東佛山石南大橋〔L＝135m連續(xù)剛構(gòu)〕工程在筆者的建議下采用“恒載零彎矩〞設(shè)計方法。為了充分利用廣東九江大橋所剩φ7平行鋼絲，即有意識地設(shè)計7φ7預(yù)應(yīng)力索，使其產(chǎn)生的彎矩相等。由于懸臂施工中梁體每個截面的恒載彎矩箱梁采用掛籃現(xiàn)澆施工工藝，跨中合攏的標(biāo)高誤差控制在1cm以內(nèi)。石南大橋于1991年建成至今梁體下?lián)仙跣?。?jù)情報檢索，廣東石南大橋是國內(nèi)首座采用《零彎矩》理論設(shè)計的現(xiàn)澆連續(xù)梁橋。施工中因工期需要將4×90m橋跨的單箱〔B＝20m〕連續(xù)梁的現(xiàn)澆施工改為提升千斤頂懸拼方案〔如圖3所示〕?？紤]到四孔橋跨均共用一套模板，故要求預(yù)制、拼裝和運營三個階段的梁面標(biāo)高一致。大橋在筆者的主持下，修改設(shè)計按雙懸臂恒載“零彎矩〞理論進(jìn)展配索，箱梁預(yù)制、拼裝都不設(shè)抬高量，直接按設(shè)計標(biāo)高成橋。連續(xù)千斤頂懸拼施工中梁體各節(jié)段高程誤差小于5mm，90m跨中合攏高程誤差為3mm，如此高精度在國內(nèi)外都圖3湖南湘潭湘江二橋〔1990-1993〕我省預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋預(yù)制懸拼工藝，經(jīng)過10年徘徊，終于在湘潭湘江二橋一舉成功，在國家級橋梁專家上官興的建議下，湖南省路橋公司在90m跨、20m寬、100t重的單箱梁懸拼中，首創(chuàng)ZLD-100t連續(xù)千斤頂，實現(xiàn)了連續(xù)提升，替代了傳統(tǒng)的鋼絲繩卷揚機工藝；在預(yù)應(yīng)力配索中，首次采用我省預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋預(yù)制懸拼工藝，經(jīng)過10年徘徊，終于在湘潭湘江二橋一舉成功，在國家級橋梁專家上官興的建議下，湖南省路橋公司在90m跨、20m寬、100t重的單箱梁懸拼中，首創(chuàng)ZLD-100t連續(xù)千斤頂，實現(xiàn)了連續(xù)提升，替代了傳統(tǒng)的鋼絲繩卷揚機工藝；在預(yù)應(yīng)力配索中，首次采用“零彎距，零位移〞新理論和直接錯位法，攻克了工程控制難關(guān)。從湘潭二橋起，我省連續(xù)梁橋進(jìn)入了預(yù)制拼裝開展的新階段，它能使工期縮短半年到一年，對加快公路橋梁建設(shè)將產(chǎn)生重大影響是罕見的，它顯“零彎矩〞新理論在懸拼工程中的魅力。1993年12月湘潭二橋在毛主席百年誕辰前夕建成通車。二年后復(fù)測跨中撓度無變化，并將原留在跨中下緣的預(yù)應(yīng)力備用索撤除。2003年復(fù)測跨中下?lián)弦矡o大變化，事實證明了“恒載零彎矩〞方法能有效控制合攏后跨中砼徐變下?lián)?。為了充分利用根基施工使用“纜索起重機〞，湖南省安鄉(xiāng)大鯨港大橋〔8×50m連續(xù)梁〕、益陽資江大橋〔5×80m連續(xù)梁〕和常德石龜山大橋〔4×80m連續(xù)梁〕等三座大橋上部構(gòu)造都采用了預(yù)制吊裝工藝〔如圖4〕。預(yù)應(yīng)力均按雙懸臂圖式以恒載原則設(shè)計合攏后再張拉跨中下緣預(yù)應(yīng)力形成連續(xù)梁橋。實踐說明，在懸拼施工中由于采用“零彎矩〞理論，極大地簡化了工程控制，深受施工單位廣闊群眾的歡送。劉桂生高工編制了《恒載零彎矩》的專用計算程序。在文獻(xiàn)[6]中介紹了〔47＋70＋45＝162m〕三跨連續(xù)梁中，上緣以懸臂施工階段“零彎矩〞配索，合攏后設(shè)置后期索滿足運營階段的要求的設(shè)計方法。他所主持的多座按零彎矩觀點的連續(xù)梁橋，普遍下?lián)仙跣?。?×136m連續(xù)梁橋。在施工圖審查后，廣東公路設(shè)計院調(diào)整了上緣預(yù)應(yīng)力索，使其所產(chǎn)生的正彎矩MN大體與雙懸臂施工彎矩MT相近，給懸臂施工工程控制帶來了很大的方便。我國近十余座連續(xù)梁采用《兩個圖式恒載零彎矩》的實踐，為我們在大跨梁橋中改變觀念，拋棄《預(yù)抬高》法帶來了信心。圖4湖南常德石龜山大橋〔1996-1998〕石龜山大橋80m箱梁纜索吊懸拼：石龜山澧水大橋系橫跨洞庭湖區(qū)湘北干線的特大橋，全長1582m，橋?qū)?0m，主航道為50+3石龜山大橋80m箱梁纜索吊懸拼：石龜山澧水大橋系橫跨洞庭湖區(qū)湘北干線的特大橋，全長1582m，橋?qū)?0m，主航道為50+3×80+50=340m預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)和連續(xù)梁橋。主梁系單箱單室截面，采用腹板預(yù)制組拼成箱塊、纜索懸拼成橋的新工藝。設(shè)計中采用“零彎距〞配束新理論和HM21預(yù)應(yīng)力新體系，大橋由湖南省公路設(shè)計公司設(shè)計。湖南環(huán)達(dá)路橋公司施工。水中20×75＝1500m連續(xù)梁采用跨墩桁式架橋機分塊拼裝工藝，計有1000塊預(yù)制構(gòu)件。箱梁為高4m，寬16.4m等截面，懸拼時支座位置最大彎矩M0＝-19，570〔t.m〕。而設(shè)計上緣預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的彎矩MT＝-14，008〔t.m〕。兩者彎矩差Me＝-5，562〔t.m〕。相當(dāng)自重雙懸臂施工彎矩M0的28％，由此合攏前所產(chǎn)生的跨中撓度.6+3.3＝5cm。2、上緣預(yù)應(yīng)力。為了減增減鋼絞線數(shù)為〔＋16〕根到〔－5〕根?？偹髁Γ巍?3，842(t),比原設(shè)計N=9，865(t)增加40％(但后期跨中正彎矩索可減少).b．MT〔零彎矩預(yù)應(yīng)力彎矩〕和M0〔箱梁自重彎矩〕之差，絕對值Me甚小，其最大值-1，095〔t.m〕僅為M0的6％。c．將帶正(負(fù))彎矩作用在雙懸臂上，用積分總和法計算出撓度0.20(mm)，接近到達(dá)《零位移》的效果。這將保證合攏時箱梁不帶轉(zhuǎn)角，大大減少砼徐變撓度。M下〔t.m〕。運營假設(shè)干年后，張拉體外索6根，N＝6×〔t.m〕。兩項合計下緣軸向力ΣN=2，368+1，560＝3，928〔t〕；彎矩Σ=-6，879-3，448＝-10，327〔t.m〕。由此形成連續(xù)梁圖式。每孔體內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼絞線P1＝43.52〔t/孔〕〔35kg/〕體外索環(huán)氧鋼絞線P2＝12.45〔t/孔〕〔10kg/〕b．P1＋P2＝55.97〔t/孔〕〔45kg/〕c．零彎矩所增用鋼絞線P3＝24.9〔t/孔〕〔20kg/〕Σ=P1＋P2+P3＝80.87〔t/孔〕〔65kg/〕零彎矩所所增P3占總預(yù)應(yīng)力Σ表270m連續(xù)梁橋零彎矩配索預(yù)應(yīng)力彎矩MN(t.m)索號W1W2W3W4W5T1T2T3T4T5T6T7T8T9T10上緣預(yù)應(yīng)力T、W產(chǎn)生彎矩MN恒載懸臂彎矩M0彎矩差Me＝M0－MN根數(shù)2525191912251525253119191995N索力(t)715715543543343143085814301430177310871087108751528613842截面(508)(651)(581)(668)(477)(1988)(1193)(1988)(1988)(2464)(1674)(1674)(1674)(793)(440)-18,760M0橋梁中線17016197065012088125320882088258917501750175082946019,171M1-19,570-39925706574701959117519591959242916521652165278343517,353M2-16,1381,2153597432108118021802223415331533153372640313,676M3-13,089587439416451645203914131413141367037211,003M4-10,4006035160219861380138013806543638,746M5-8,055691619861380138013806543637,145M6-6,0501,09571337133713376333524,996M7-4,3756218121712175773203,332M8-2,604728912175773202,115M9-1,30680910577320897M10-45943811320320M11-64256注：1、W為下彎索，T為懸臂索。2、M0為雙懸臂施工自重彎矩。3、MN按零彎矩原理所配索T'和W所產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力彎矩。4、雙懸臂施工中彎矩Me＝M0－MN表370m連續(xù)梁橋孔內(nèi)索數(shù)的比擬編號項原設(shè)計零彎矩配索比擬下彎索W12*15φj15.24=429t2*25φj15.24=715t+10W22*15φj15.24=429t2*25φj15.24=715t+10W32*15φj15.24=429t2*19φj15.24=544t+4W42*15φj15.24=429t2*25φj25.24=715t+10W52*15φj15.24=429t2*12φj15.24=343t-3懸臂索T14*12φj15.24=686t4*25φj15.24=1430t+13T24*12φj15.24=686t4*25φj15.24=1430t+13T34*12φj15.24=686t4*15φj15.24=858t+3T44*12φj15.24=686t4*25φj15.24=1430t+13T54*12φj15.24=686t4*25φj15.24=1430t+13T64*15φj15.24=858t4*31φj15.24=1773t+16T74*15φj15.24=858t4*19φj15.24=1087t+4T84*15φj15.24=858t4*19φj15.24=1087t+4T94*15φj15.24=858t4*19φj15.24=1087t+4T104*15φj15.24=858t4*9φj15.24=515t-6說明:1.原設(shè)計預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)的索數(shù)根本一樣(僅兩種規(guī)格即15φj15.24和12φj15.24)。2.按懸臂自重彎矩M0的規(guī)律,以預(yù)應(yīng)力MT與其平衡原則,所求得的孔內(nèi)鋼絞線束數(shù)是一個不同的數(shù)值,需要相應(yīng)采用不同孔徑管道。：Me＝〔t.m〕Me＝〔t.m〕。因此跨中撓度f＝0.1cm〔幾乎為零〕。表4.268m零彎矩配索預(yù)應(yīng)力鋼筋增加量〔全橋〕索號T2T3T9T10T15T18T19T20T21T22T23T24T25原索力〔t〕403403403403403403403403403403403403403調(diào)整后索力〔t〕2863644424164296636637288976508196371417鋼束增減〔根〕-144-484816323203204006083045122881248單根鋼束長度〔m〕1316353859717782879298103108鋼索重量〔t〕-2.06-0.841.850.672.0824.9927.1036.0858.1930.7655.1932.63148.26索號F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F16F17F1