大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南》條文說(shuō)明

1、.大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 條文說(shuō)明 1.1針對(duì)目前大跨連續(xù)剛構(gòu)較普遍存在的跨中下?lián)稀⒏拱逍绷芽p、底板裂縫等病害，本指南通過(guò)分析其可能存在的成因，結(jié)合對(duì)于這些病害的一些處理經(jīng)驗(yàn)措施，從設(shè)計(jì)角度提出了一些在設(shè)計(jì)中需要注意和加強(qiáng)的要點(diǎn)，以便通過(guò)對(duì)一些設(shè)計(jì)指標(biāo)的控制以及必要的構(gòu)造措施的采取來(lái)降低和消除可能出現(xiàn)的病害。 本指南旨在細(xì)化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（JTG D62-2004）在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，作為對(duì)現(xiàn)行規(guī)范的補(bǔ)充，從而希望大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)健康發(fā)展。 2.2.1橋涵施工規(guī)范規(guī)定,橋梁結(jié)構(gòu)斷面尺寸允許有5

2、誤差，橋面鋪裝厚度允許超厚L/5000（L為連續(xù)剛構(gòu)主跨跨徑），預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)容許6誤差。鑒于設(shè)計(jì)中考慮整個(gè)橋面鋪裝超厚L/5000（L為連續(xù)剛構(gòu)主跨跨徑）偏大，本指南建議設(shè)計(jì)中考慮橋面鋪裝超厚L/7000（L為連續(xù)剛構(gòu)主跨跨徑），但不得小于2cm，結(jié)構(gòu)尺寸5誤差和鋼鉸線(xiàn)6%誤差。 2.3.4 考慮到應(yīng)充分估計(jì)混凝土收縮徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，本指南建議在采用潮濕度計(jì)算徐變效應(yīng)的同時(shí)，也采用混合理論來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的收縮徐變，采用混合理論時(shí)分別取徐變系數(shù)0.021、終極值k=2.0和徐變系數(shù)0.0021、終極值k=2.5兩種情況，取三種結(jié)果中徐變效應(yīng)較大的作為結(jié)構(gòu)的徐變效應(yīng)。 3.1.1進(jìn)行承載力校和時(shí)除按

3、照規(guī)范規(guī)定外，還需考慮以下三個(gè)方面的問(wèn)題： 1計(jì)算內(nèi)力組合時(shí)，建議計(jì)入結(jié)構(gòu)自重（箱梁和鋪裝）的施工誤差引起的內(nèi)力增減。 2進(jìn)行內(nèi)力組合時(shí)，宜充分估計(jì)施工誤差引起的混凝土收縮徐變內(nèi)力的變化。 3計(jì)算結(jié)構(gòu)抗力時(shí)宜考慮施工引起的預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)誤差對(duì)結(jié)構(gòu)抗力的影響。 3.2計(jì)算主梁正截面承載能力時(shí)宜注意以下幾個(gè)問(wèn)題： 1安全等級(jí)的確定 23 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 對(duì)于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的安全等級(jí)均宜按照一級(jí)來(lái)控制，即結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)取1.1。 2主梁的承載能力計(jì)算要考慮施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的次內(nèi)力的影響。 3.4剪力滯是指寬翼緣箱形截面受對(duì)稱(chēng)垂直力作用時(shí),其上、下翼緣的正應(yīng)力沿寬度方向分

4、布不均勻,這種現(xiàn)象稱(chēng)為剪力滯或剪力滯效應(yīng)。剪力滯效應(yīng)會(huì)造成腹板處的應(yīng)力水平高于平均應(yīng)力。忽略此影響就會(huì)低估箱梁腹板和翼緣交接處的應(yīng)力，致使實(shí)際應(yīng)力大于設(shè)計(jì)應(yīng)力，翼緣板的承載能力得不到滿(mǎn)足從而出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。 由于一般連續(xù)剛構(gòu)計(jì)算采用平截面假定，利用桿系程序進(jìn)行整體縱向計(jì)算，無(wú)法考慮剪力滯效應(yīng)，計(jì)算出的平均應(yīng)力小于腹板處的應(yīng)力，因此設(shè)計(jì)時(shí)宜使計(jì)算出的平均應(yīng)力小于規(guī)范容許的最大應(yīng)力，且與規(guī)范容許最大應(yīng)力有一定差距，控制結(jié)構(gòu)的最大正應(yīng)力在規(guī)范容許值之內(nèi)。必要時(shí)建議作空間結(jié)構(gòu)分析，確定箱梁的剪力滯系數(shù)，來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)的安全度。 24 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 4.2從設(shè)計(jì)方面考

5、慮，結(jié)構(gòu)在除混凝土收縮徐變之外的永久作用下的跨中彈性撓度影響結(jié)構(gòu)混凝土收縮徐變的撓度，二者對(duì)于橋梁運(yùn)營(yíng)后期跨中下?lián)锨闆r起決定作用，而且徐變撓度與除混凝土收縮徐變之外的永久作用下的跨中彈性撓度基本成正比，即除混凝土收縮徐變之外的永久作用下的跨中彈性撓度大，結(jié)構(gòu)的徐變撓度就大，反之就小。因此本指南對(duì)于結(jié)構(gòu)在除混凝土收縮徐變之外的永久作用下的彈性撓度提出設(shè)計(jì)要求，從而控制結(jié)構(gòu)的收縮、徐變撓度，最終控制結(jié)構(gòu)在運(yùn)營(yíng)期的下?lián)?。下表給出了國(guó)內(nèi)、外大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋病害情況。 典型大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋跨中下?lián)锨闆r簡(jiǎn)表 表4.2 由上表可見(jiàn)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁跨中下?lián)蠁?wèn)題，是一個(gè)國(guó)內(nèi)外普遍存在的問(wèn)題，從

6、另一個(gè)側(cè)面也說(shuō)明大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁跨中下?lián)?，是設(shè)計(jì)、施工技術(shù)上的確存在缺陷。 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁跨中下?lián)?，不僅導(dǎo)致橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的大幅增加，破壞橋梁的美觀，更重要的是造成橋梁交通運(yùn)營(yíng)和結(jié)構(gòu)安全度的降低。因此 25 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 確有必要對(duì)引起下?lián)系膯?wèn)題從設(shè)計(jì)計(jì)算、施工和處治等各環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的理論與試驗(yàn)分析，力求對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行有效的控制。 一、下?lián)系奶攸c(diǎn) 總結(jié)這些出現(xiàn)下?lián)系拇罂鐝竭B續(xù)剛構(gòu)橋，發(fā)現(xiàn)下?lián)嫌幸韵绿攸c(diǎn)： 1撓度長(zhǎng)期增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率隨時(shí)間可能呈加速、降低或保持勻速變化的趨勢(shì)。傳統(tǒng)的設(shè)臵預(yù)拱度的方法只能解決施工中引起的橋面線(xiàn)形問(wèn)題，而不能有效的控制跨中下?lián)稀?2結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)

7、期撓度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)計(jì)算的預(yù)計(jì)值。 計(jì)不完全統(tǒng)計(jì)，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁持續(xù)下?lián)系哪晁俾嗜缦拢?跨徑L100160m，f徐1（cm/年） 跨徑L160220m，f徐12（cm/年） 跨徑L220270m，f徐23（cm/年） 二、 下?lián)系闹饕?跨中持續(xù)下?lián)蠁?wèn)題是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題，影響因素較多，國(guó)內(nèi)工程界已做過(guò)大量的分析研究工作，歸納起來(lái)大致有以下一些因素。 1對(duì)混凝土的收縮徐變認(rèn)識(shí)不足，設(shè)計(jì)的收縮徐變撓度遠(yuǎn)小于實(shí)際的徐變撓度，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下?lián)洗蟆?2.控制各施工階段主梁撓度值的認(rèn)識(shí)不足，導(dǎo)致成橋后存在初始撓度，以至結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期荷載作用下徐變撓度不斷增加。 3預(yù)應(yīng)力束的布臵方式與預(yù)應(yīng)力度的大小。 4

8、下?lián)蠒?huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，而開(kāi)裂又加大下?lián)?，二者互相影響，形成惡性循環(huán)。 5對(duì)預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失估計(jì)偏低。 6運(yùn)營(yíng)階段在長(zhǎng)期活載作用下，活載撓度也會(huì)引起活載徐變撓度值的增加。 7施工方法（特別是合攏方式）導(dǎo)致不利的成橋應(yīng)力狀態(tài)。 8過(guò)早加載導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力徐變損失增大，從而使徐變撓度增大。 9預(yù)應(yīng)力管道灌漿不飽滿(mǎn)。 10施工超方的影響。 26 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 這些因素有著長(zhǎng)期的隨機(jī)性和不確定性，而且還相互耦合。因此很有必要從設(shè)計(jì)方面對(duì)主梁下?lián)咸岢隹刂茦?biāo)準(zhǔn)。 4.2.1從設(shè)計(jì)方面考慮大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋主梁的下?lián)显蚴牵嚎v向預(yù)應(yīng)力用量偏少，或有效預(yù)應(yīng)力不足，結(jié)構(gòu)彈性撓度大，徐變撓度也大，結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，

9、導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度低，產(chǎn)生下?lián)稀？梢?jiàn)結(jié)構(gòu)彈性撓度和徐變撓度是跨中下?lián)系闹饕苯右蛩?，另外結(jié)構(gòu)彈性撓度影響結(jié)構(gòu)的徐變撓度，徐變撓度與恒載撓度基本同方向、成比例，因此首先宜控制結(jié)構(gòu)在除混凝土收縮徐變外的彈性撓度，通過(guò)控制除混凝土收縮徐變外的彈性撓度，從而控制混凝土收縮徐變撓度，最終達(dá)到控制結(jié)構(gòu)跨中下?lián)稀?本指南給出的彈性撓度控制值是通過(guò)分析國(guó)內(nèi)已建成并運(yùn)營(yíng)多年的幾座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的彈性撓度，并結(jié)合實(shí)際的主梁下?lián)锨闆r得出的，希望通過(guò)控制彈性撓度，來(lái)控制主梁的下?lián)?，此控制指?biāo)有待于在今后的實(shí)踐中得到不斷的補(bǔ)充和完善。 幾座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋彈性撓度和實(shí)際下?lián)现?表4.2.1-1 注：1.表中撓度向上為正，向

10、下為負(fù)； 2.彈性撓度包括施工階段的彈性下?lián)?，是結(jié)構(gòu)自重、二期荷載和預(yù)應(yīng)力鋼束共同產(chǎn)生的，為跨中最大下?lián)现怠?3.表中彈性撓度均根據(jù)施工圖中所描述的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造計(jì)算所得，其中虎門(mén)大橋輔航道橋計(jì)入了橋面鋪裝超厚的荷載，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)適用于不考慮橋面鋪裝超厚的情況。 27 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 4.表中徐變撓度是按照多種徐變參數(shù)計(jì)算得到較大的徐變撓度值。 從上表中可以看出，前三座橋彈性撓度與跨徑比值均大于 L/2000（L為主跨跨徑），比值較大，徐變撓度與跨徑比值也較大，而且實(shí)測(cè)下?lián)现荡螅聯(lián)夏晁俾室草^大，均大于33.8 mm/年，即計(jì)算情況與實(shí)際下?lián)锨闆r較吻合。后兩座橋下?lián)狭枯^小，下?lián)纤俣?/p>

11、也緩慢，計(jì)算彈性撓度與主跨跨徑比值也較小，均小于 L/4000（L為主跨跨徑），徐變撓度與跨徑比值也較小。從上面分析中可以看出，彈性撓度較小的，徐變撓度小，實(shí)際下?lián)现狄草^小，應(yīng)該控制結(jié)構(gòu)的彈性撓度。 另外通過(guò)分析某高速公路上的四座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的彈性撓度（見(jiàn)表4.2.1-2）來(lái)看，彈性撓度控制在L/4000之內(nèi)是可以做到的。 某四座橋的撓度 表4.2.1-2 注：1.表中撓度單位：mm。位移向上為正，向下為負(fù)。 2.徐變撓度指成橋之后十年發(fā)生的撓度。 3. 彈性撓度包括施工階段的彈性下?lián)希墙Y(jié)構(gòu)自重、二期荷載和預(yù)應(yīng)力鋼束共同產(chǎn)生的，為跨中最大下?lián)现怠?通過(guò)以上分析，本指南確定主梁在除混凝土收

12、縮徐變外的彈性下?lián)现狄薒/4000，L為連續(xù)剛構(gòu)橋主跨跨徑，即可認(rèn)為在今后運(yùn)營(yíng)階段，主梁跨中不會(huì)出現(xiàn)較大的下?lián)稀?4.2.2.1施工規(guī)范允許范圍內(nèi)的誤差 施工規(guī)范允許結(jié)構(gòu)尺寸誤差為5，鋪裝超厚L/7000(L為主跨跨徑)，因此主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，除根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸和設(shè)計(jì)荷載確定主梁跨中下?lián)现低?，還宜考慮施工規(guī)范允許范圍內(nèi)的施工誤差對(duì)結(jié)構(gòu)跨中撓度的不利影響。設(shè)計(jì)時(shí)不僅考慮施工誤差對(duì)結(jié)構(gòu)彈性撓度的影響，同時(shí)宜考慮超方5和鋪 28 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 裝超厚引起的徐變撓度的增大。 4.2.2.2施工規(guī)范允許范圍外的誤差 此處誤差主要是指鋪裝超方。即除了考慮施工規(guī)范容許范圍內(nèi)的超方外，還應(yīng)考

13、慮施工規(guī)范范圍外的超方，一旦發(fā)現(xiàn)有超方，能夠采取補(bǔ)救措施，比如設(shè)臵備用束、設(shè)臵體外束等。 結(jié)構(gòu)超方和橋面鋪裝中調(diào)平層超方是極易出現(xiàn)的情況，在分析舊橋病害時(shí)，超方也是一個(gè)重要分析因素。某大橋橋面鋪裝設(shè)計(jì)為8cm水泥混凝土，后期檢測(cè)發(fā)現(xiàn)大部分橋面調(diào)平層超厚8cm左右，即超厚了1倍，全橋二期荷載超重達(dá)14000kN，經(jīng)計(jì)算超重引起結(jié)構(gòu)跨中下?lián)?cm，超重引起的混凝土收縮徐變又會(huì)引起結(jié)構(gòu)跨中下?lián)?cm，即超重會(huì)引起結(jié)構(gòu)下?lián)?4cm，超重必然減少跨中的應(yīng)力儲(chǔ)備，引起開(kāi)裂，結(jié)構(gòu)剛度隨之減弱，剛度減弱又會(huì)使下?lián)霞觿?。因此建議考慮超方的情況。 在此以某主跨230m的大橋?yàn)槔治鼋Y(jié)構(gòu)超方5，同時(shí)橋面鋪裝調(diào)平層

14、超方10、20、30、50和100對(duì)于跨中撓度的影響，見(jiàn)表4.2.2-1。 超方對(duì)跨中點(diǎn)撓度的影響 表4.2.2-1 注：1.表中單位：mm。位移向上為正，向下為負(fù)。 2.彈性撓度包括施工階段的彈性下?lián)?，指除混凝土收縮徐變外的永久作用下的下?lián)稀?3.此橋設(shè)計(jì)鋪裝為8cm水泥混凝土+10cm瀝青混凝土。 上表中給出了在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，考慮不同情況超方后跨中的撓度，從中可看出，原設(shè)計(jì)彈性撓度向上，超方使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生向下的撓度，當(dāng)結(jié)構(gòu)超方5，調(diào)平層超方100時(shí)，彈性撓度已有原來(lái)的向上18mm，下降為向下3mm，即 29 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 下?lián)?1mm。從表中還可以看出，超方不僅影響彈性撓度

15、，同時(shí)對(duì)徐變撓度影響更大。因此超方對(duì)結(jié)構(gòu)的影響是不可忽視的，超方應(yīng)作為結(jié)構(gòu)撓度設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的因素，設(shè)計(jì)上應(yīng)有補(bǔ)救措施可以采取，比如預(yù)留鋼束，體外束等。 4.2.3 施工規(guī)范中容許預(yù)應(yīng)力有6的施工誤差，因此應(yīng)考慮縱向預(yù)應(yīng)力損失6對(duì)于結(jié)構(gòu)撓度的影響。對(duì)于特別重要的橋梁，應(yīng)考慮到施工中可能存在的多種因素會(huì)引起有效預(yù)應(yīng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)值，必要時(shí)可按某一指定的有效預(yù)應(yīng)力不足比例進(jìn)行撓度計(jì)算。 下面分析某主跨200m跨徑的連續(xù)剛構(gòu)橋在不同的底板鋼束損失程度所產(chǎn)生的彈性撓度和徐變撓度，見(jiàn)表4.2.3。 跨中底板有效預(yù)應(yīng)力對(duì)跨中撓度的影響 表4.2.3 注：1.表中單位：mm。位移向上為正，向下為負(fù)。 2.彈性

16、撓度指除收縮徐變外的永久作用產(chǎn)生的撓度，包括施工階段的彈性下?lián)稀?3.徐變撓度指成橋之后十年發(fā)生的撓度。 從上表可以看出， 跨中底板的鋼束用量直接影響到彈性撓度，從而影響徐變撓度，而且徐變撓度增長(zhǎng)的幅度遠(yuǎn)大于彈性撓度增長(zhǎng)的幅度，另外也可以看出跨中底板的鋼束用量直接影響到結(jié)構(gòu)的撓度，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮有效預(yù)應(yīng)力，適當(dāng)增加主梁跨中底板鋼束用量，提高預(yù)應(yīng)力度，減少主梁下?lián)现怠?上表中分析了底板鋼束不同損失程度對(duì)跨中撓度的影響，而全部鋼束失效對(duì)跨中的撓度影響更大，建議設(shè)計(jì)時(shí)將考慮鋼絞線(xiàn)失效對(duì)結(jié)構(gòu)的影響作為不可缺少的內(nèi)容。 4.2.4目前國(guó)際上有三種徐變計(jì)算方法，本指南中分析計(jì)算采用的是其 30 大跨徑連

17、續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 中的混合理論的徐變計(jì)算方法，旨在說(shuō)明不同的徐變參數(shù)取值得到的結(jié)果相差較大。混合理論中常取徐變系數(shù)0.021，終極值k=2.0，這種參數(shù)取值計(jì)算出的徐變效應(yīng)較適合于中小跨徑橋梁，對(duì)于大跨徑橋梁，取徐變系數(shù)0.0021，終極值k=2.5，這種取值對(duì)徐變效應(yīng)考慮的較充分，因此以下分析中采用三種徐變計(jì)算方法分析徐變對(duì)于結(jié)構(gòu)撓度的影響。前兩種徐變計(jì)算方法是分別采用不同的徐變系數(shù)和徐變終極值，第一種取徐變系數(shù)0.0021，終極值k=2.5，第二種取徐變系數(shù)0.021，終極值k=2.0，第三種徐變計(jì)算方法采用現(xiàn)行規(guī)范中相對(duì)潮濕度取0.8，分別對(duì)某高速公路上五座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋跨中位

18、臵混凝土徐變撓度做出分析，分析結(jié)果見(jiàn)表4.2.4。 不同徐變參數(shù)取值對(duì)跨中撓度的影響 表4.2.4 注：1.表中單位：mm。位移向上為正，向下為負(fù)。徐變撓度指成橋之后十年發(fā)生的撓度。 2.表中數(shù)值是指扣除結(jié)構(gòu)自重、二期荷載和預(yù)應(yīng)力撓度之后的徐變撓度。 從上表可以看出，不同徐變參數(shù)計(jì)算出的徐變撓度相差較大，基于收縮徐變的復(fù)雜性，充分考慮混凝土的收縮徐變，保證結(jié)構(gòu)的安全。 4.2.5 在橋梁竣工開(kāi)放交通時(shí)，結(jié)構(gòu)的徐變還沒(méi)有完成，在交通量較大的橋上，活載相當(dāng)于永久作用一樣晝夜作用在橋面上，活載及活載超載也會(huì)使結(jié)構(gòu)的徐變下?lián)现导哟?，因此宜考慮活載引起的結(jié)構(gòu)徐變下?lián)现档募哟蟆?蘇通長(zhǎng)江公路大橋輔航道橋在

19、設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了活載對(duì)結(jié)構(gòu)收縮徐變的影響，具體方法是：將長(zhǎng)期作用在橋梁上的汽車(chē)荷載，在計(jì)算中給予適當(dāng)?shù)恼蹨p，取兩車(chē)道進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算活載產(chǎn)生的彈性撓度為6.1cm，除去活載彈性 31 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 撓度的影響，活載效應(yīng)造成的長(zhǎng)期徐變撓度增量為5.3cm，即活載引起的混凝土收縮徐變撓度為5.3cm。此種考慮活載引起的徐變撓度方法可以借鑒。 4.3 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（ JTG D62-2004）中塑料波紋管的管道摩阻系數(shù)0.140.17，取值偏小，若根據(jù)規(guī)范中的取值計(jì)算得到的有效應(yīng)力比實(shí)際的大，偏不安全，因此對(duì)于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，應(yīng)重視預(yù)應(yīng)力損失

20、試驗(yàn)，施工前認(rèn)真做預(yù)應(yīng)力損失試驗(yàn)。有些試驗(yàn)表明，預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，比設(shè)計(jì)采用值大很多，甚至差幾倍。如果忽視這點(diǎn)，就無(wú)法在施工中進(jìn)行調(diào)整，這樣就會(huì)導(dǎo)致有效預(yù)應(yīng)力不足，引起主梁下?lián)显龃?。因此?yīng)在工地進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)出實(shí)際的管道摩阻值，以便準(zhǔn)確確定有效預(yù)應(yīng)力和張拉噸位是否到位。 32 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 5.1.1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（ JTG D62-2004）對(duì)于施工階段的主梁最大、最小應(yīng)力提出了要求，對(duì)于運(yùn)營(yíng)階段混凝土最大壓應(yīng)力提出了要求，而對(duì)于運(yùn)營(yíng)階段的主梁跨中下緣最小應(yīng)力沒(méi)有提出要求。只通過(guò)抗裂驗(yàn)算來(lái)控制主梁下緣應(yīng)力是不能滿(mǎn)足大跨徑連

21、續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)力需要的，而且跨中下緣的應(yīng)力儲(chǔ)備和跨中下?lián)蠁?wèn)題是直接相關(guān)的，設(shè)計(jì)者通常不關(guān)心結(jié)構(gòu)撓度，但比較關(guān)心結(jié)構(gòu)的應(yīng)力儲(chǔ)備，因此應(yīng)對(duì)應(yīng)力儲(chǔ)備提出要求。本指南通過(guò)分析多座未出現(xiàn)箱梁橫向裂縫和過(guò)多下?lián)喜『倶?gòu)的應(yīng)力，提出正截面應(yīng)力的控制值。應(yīng)力儲(chǔ)備大小與主跨跨徑有關(guān)，下面通過(guò)分析運(yùn)營(yíng)多年的幾座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)力儲(chǔ)備，并和實(shí)測(cè)的橋梁運(yùn)營(yíng)情況作比較，提出正截面應(yīng)力的控制值。 幾座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的跨中下緣正應(yīng)力 表5.1.1 注：1.表中最不利組合為（恒載+混凝土收縮徐變+公路級(jí)+溫度），組合均為荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合，即各荷載組合系數(shù)均為1。 2.溫度考慮整體升降溫20，主梁上下緣溫差按照公路橋涵設(shè)計(jì)通

22、用規(guī)范 （JTG D60-2004）中的規(guī)定取值。 3.表中計(jì)算混凝土收縮徐變采用多種計(jì)算方法中較為保守的收縮徐變參數(shù)。 4.表中“”表示出現(xiàn)橫向受力裂縫，“”表示不出現(xiàn)橫向受力裂縫。 5.表中虎門(mén)大橋輔航道橋計(jì)算中計(jì)入了橋面鋪裝超厚的荷載，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為不 考慮實(shí)際鋪裝超厚的應(yīng)力。 上表中虎門(mén)大橋輔航道橋考慮橋面鋪裝超厚的情況，在最不利荷載組合時(shí)，跨中下緣出現(xiàn)2.36MPa拉應(yīng)力，數(shù)值較大，表明主梁下緣混凝土已開(kāi)裂，這與實(shí)際主梁跨中下緣出現(xiàn)橫向裂縫相一致；黃石長(zhǎng)江公路大橋從計(jì)算來(lái)看， 33 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 最不利組合時(shí)跨中下緣只有0.21Mpa拉應(yīng)力，此數(shù)值不能使下緣混凝土開(kāi)

23、裂，而實(shí)際檢測(cè)到的跨中下緣已出現(xiàn)橫向裂縫，兩者互相矛盾，其實(shí)從檢測(cè)報(bào)告來(lái)看，此橋的混凝土澆注質(zhì)量及預(yù)應(yīng)力管道壓漿質(zhì)量較差，即預(yù)應(yīng)力的有效應(yīng)力較少，因此實(shí)際的跨中下緣拉應(yīng)力較差，與設(shè)計(jì)值相差較大，才導(dǎo)致出現(xiàn)橫向裂縫，這也說(shuō)明了有效預(yù)應(yīng)力的重要性。洛溪大橋、六廣河大橋和下白石大橋在最不利荷載組合下，跨中下緣均有不同程度的壓應(yīng)力，實(shí)際上在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中此三座橋跨中下緣也沒(méi)有出現(xiàn)橫向受力裂縫。從以上分析說(shuō)明，考慮各種因素后，在最不利荷載組合下，跨中下緣應(yīng)力適量的壓應(yīng)力儲(chǔ)備，跨中下緣壓應(yīng)力宜（1+ L/100）（MPa）（L為主跨跨徑）。 5.1.2 不同的徐變計(jì)算方法得到的跨中下緣應(yīng)力相差較大。下面取三種

24、徐變參數(shù)來(lái)分析某高速公路上六座連續(xù)剛構(gòu)橋的跨中區(qū)域應(yīng)力儲(chǔ)備。前兩種為采用徐變系數(shù)取0.0021，k=2.5和0.021，k=2.0兩種情況，第三種采用現(xiàn)行規(guī)范，徐變參數(shù)（即相對(duì)潮濕度）取0.8，汽車(chē)的偏載系數(shù)均取1.15,分別計(jì)算六座連續(xù)剛構(gòu)橋在最不利荷載組合（恒載+收縮徐變+活載+溫度）下，跨中區(qū)域下緣應(yīng)力狀況，分析結(jié)果見(jiàn)表5.1.2。 跨中區(qū)域下緣最小應(yīng)力 表5.1.2 注：表中應(yīng)力單位：MPa；壓為正，拉為負(fù)。 由上表可以看出，采用不同的徐變參數(shù)得到的跨中下緣應(yīng)力相差較大，因此計(jì)算跨中下緣的應(yīng)力時(shí)，應(yīng)充分估計(jì)混凝土收縮徐變的影響。 5.1.3下面分析某五座橋在結(jié)構(gòu)超方5，調(diào)平層超方分為1

25、0、20和50三種情況下，考慮最不利荷載組合，分析中跨跨中區(qū)域下緣應(yīng)力狀況。計(jì)算時(shí)采用混合理論計(jì)算收縮、徐變，徐變系數(shù)取0.0021，k=2.5，分析結(jié)果見(jiàn)表5.1.3。 34 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 考慮超方時(shí)跨中區(qū)域下緣最小應(yīng)力 表5.1.3 注：1.表中應(yīng)力單位：MPa。 2.最不利組合指（恒載+收縮徐變+公路級(jí)+溫度），各項(xiàng)荷載組合系數(shù)均為1。 3.溫度考慮整體升降溫20。 從表中可以看出，施工誤差引起超方使主梁下緣壓應(yīng)力儲(chǔ)備減少，對(duì)結(jié)構(gòu)不利。 上表中分析了超方對(duì)跨中下緣應(yīng)力的影響，而考慮全部鋼絞線(xiàn)失效6對(duì)于跨中下緣的應(yīng)力也有影響，建議設(shè)計(jì)中考慮。 5.1.4 箱梁剪力滯效應(yīng)

26、引起箱梁斷面在腹板處的正應(yīng)力高于理論計(jì)算出來(lái)的平均應(yīng)力，因此正應(yīng)力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際應(yīng)力會(huì)比計(jì)算值大，避免正應(yīng)力超出規(guī)范容許值，若忽略此影響就會(huì)低估箱梁腹板和翼緣交接處的撓度和應(yīng)力，致使實(shí)際應(yīng)力大于設(shè)計(jì)應(yīng)力，翼緣板的承載能力得不到滿(mǎn)足從而出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不安全。 5.2.2.1 腹板出現(xiàn)斜裂縫是大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋較常出現(xiàn)的病害，從受力方面來(lái)說(shuō)主要原因是計(jì)算主拉應(yīng)力考慮因素不全面，導(dǎo)致計(jì)算主拉應(yīng)力值比實(shí)際的主拉應(yīng)力值偏小，另外豎向預(yù)應(yīng)力的有效應(yīng)力較低，有效應(yīng)力得不到保證，因此實(shí)際的主拉應(yīng)力值比計(jì)算的要大，結(jié)合這兩方面原因，就會(huì)使得實(shí)際的主拉應(yīng)力值比計(jì)算的主拉應(yīng)力值大得多。 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力

27、混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（ JTG D62-2004）第6.3.3條（6.3.3-1）主應(yīng)力計(jì)算公式為： ? tpcp ? ?cx?cy 2 ? ?cx?cy? ? 2 2 2 ? (5.2.2.1-1) 式中： 35 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 ? tp 構(gòu)件混凝土中的主拉應(yīng)力； 構(gòu)件混凝土中的主壓應(yīng)力； 在計(jì)算主應(yīng)力點(diǎn)，由預(yù)應(yīng)力和按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合計(jì) ? cp ? cx 算的彎矩產(chǎn)生的混凝土法向應(yīng)力； ? cy 由豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土豎向壓應(yīng)力； ? 在計(jì)算主應(yīng)力點(diǎn)，由預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的預(yù)加力和按作用（或荷載） 短期效應(yīng)組合計(jì)算的剪力產(chǎn)生的混凝土剪應(yīng)力。 此公式中僅從

28、縱向和豎向二維來(lái)分析主拉應(yīng)力，實(shí)際箱梁是三維受力模式，應(yīng)該考慮橫向因素的影響。箱梁是框架結(jié)構(gòu)，由于底板的自重以及上翼緣的懸臂，箱梁腹板在自重、活載、溫度荷載、張拉橫向預(yù)應(yīng)力、張拉縱向預(yù)應(yīng)力引起的徑向力等荷載作用下，腹板各斷面受力不同，有的斷面受拉，有的斷面受壓，通常是腹板內(nèi)側(cè)拉應(yīng)力較大，在計(jì)算主拉應(yīng)力時(shí)，應(yīng)考慮上述因素對(duì)腹板主拉應(yīng)力的影響，即cy值應(yīng)是豎向預(yù)應(yīng)力提供的壓應(yīng)力與溫度、活載、張拉橫向預(yù)應(yīng)力和張拉縱向預(yù)應(yīng)力引起的徑向力等荷載產(chǎn)生的應(yīng)力疊加。按照本條中的公式分別計(jì)算腹板內(nèi)、外側(cè)cy值，取不利的數(shù)值cy來(lái)計(jì)算腹板的主拉應(yīng)力。下表給出某高速公路上六座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的橫向因素對(duì)主梁最大主拉

29、應(yīng)力的影響。 箱梁橫向因素對(duì)主梁最大主拉應(yīng)力的影響 表5.2.2.1 表中單位：MPa，“-”表示不出現(xiàn)主拉應(yīng)力。 不考慮豎向預(yù)應(yīng)力的最大主拉應(yīng)力 考慮豎向預(yù)應(yīng)力的最大主拉應(yīng)力 考慮橫向自重(含縱向底板束徑向力)計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 36 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 考慮（橫向自重+橫向預(yù)應(yīng)力）計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 考慮（橫向自重+橫向預(yù)應(yīng)力+活載+活載超載30）計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 考慮（橫向自重+橫向預(yù)應(yīng)力+活載+活載超載30+箱內(nèi)外5溫差）計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 通過(guò)計(jì)算，箱梁在自重、溫度、活載、張拉橫向預(yù)應(yīng)力和張拉縱向預(yù)應(yīng)力引起的徑向力等荷載在腹板斷面產(chǎn)生的拉應(yīng)力組合值較大，一般在

30、2.5MPa左右，此值甚至可抵消豎向預(yù)應(yīng)力提供的豎向壓應(yīng)力，可見(jiàn)箱梁的橫向效應(yīng)對(duì)腹板產(chǎn)生的效應(yīng)較大，從上表可以看出，考慮橫向因素的最大主拉應(yīng)力將比不考慮橫向因素計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力值大很多（和比較），若不考慮橫向應(yīng)力的影響，必然使計(jì)算的主拉應(yīng)力值偏小，這也是腹板出現(xiàn)斜裂縫的主要原因之一。 5.2.2.2 豎向預(yù)應(yīng)力的有效應(yīng)力 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（ JTG D62-2004）第 6.3.3條（6.3.3-3）cy計(jì)算公式為： ?cy?0.6n?pe'Apvbsv （5.2.2.2） 其中?pe'為豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后的有效預(yù)應(yīng)力。由于 混凝土的

31、收縮徐變、豎向預(yù)應(yīng)力錨具的錨頭回縮、混凝土彈性壓縮、豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的松弛等均會(huì)引起豎向預(yù)應(yīng)力有效應(yīng)力降低，另外主梁高度、預(yù)應(yīng)力鋼束的布臵、預(yù)應(yīng)力鋼束的材料和張拉噸位等均會(huì)引起不同的有效應(yīng)力，因此應(yīng)充分考慮各種因素后，確定出合理的豎向預(yù)應(yīng)力的有效應(yīng)力，保證結(jié)構(gòu)的安全。 5.2.3 通過(guò)對(duì)已通車(chē)運(yùn)營(yíng)45年，腹板未開(kāi)裂的連續(xù)剛構(gòu)橋的主拉應(yīng)力分析，確定主拉應(yīng)力值的控制標(biāo)準(zhǔn)。下面分析運(yùn)營(yíng)多年的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的主拉應(yīng)力。 37 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 幾座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋主梁的最大主拉應(yīng)力和腹板斜裂縫 表5.2.3 表中單位：MPa，“-”表示不出現(xiàn)主拉應(yīng)力。 不考慮豎向預(yù)應(yīng)力的最大主拉應(yīng)力

32、考慮豎向預(yù)應(yīng)力的最大主拉應(yīng)力 考慮橫向自重(含縱向底板束徑向力)計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 考慮（橫向自重+橫向預(yù)應(yīng)力）計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 考慮（橫向自重+橫向預(yù)應(yīng)力+活載+活載超載30）計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 考慮（橫向自重+橫向預(yù)應(yīng)力+活載+活載超載30+箱內(nèi)外5溫差）計(jì)算出的最大主拉應(yīng)力 上表中，根據(jù)不同梁高，采取不同折減系數(shù)來(lái)計(jì)算豎向預(yù)應(yīng)力的有效應(yīng)力。其中虎門(mén)大橋輔航道橋在考慮橫向各種因素后，腹板出現(xiàn)最大主拉應(yīng)力為3.82MPa，位于距離墩頂1/4跨徑的位臵，數(shù)值較大，實(shí)際上此橋距離墩頂1/4跨徑的位臵腹板出現(xiàn)了較少量的腹板斜裂縫，病害與計(jì)算相吻合；三門(mén)峽黃河公路大橋計(jì)算主梁最大主拉應(yīng)力為5

33、.92MPa，數(shù)值較大，實(shí)際上此橋主梁出現(xiàn)了較大面積的腹板斜裂縫，從計(jì)算上也解釋了出現(xiàn)病害的原因。后三座橋腹板沒(méi)有出現(xiàn)斜裂縫，從計(jì)算來(lái)看，主梁最大主拉應(yīng)力比前面兩座橋小。 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（JTG D62-2004）中要求現(xiàn)澆的全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件斜截面抗裂計(jì)算的t?0.6ftk，此抗裂計(jì)算 p 中荷載組合時(shí)有不同的折減系數(shù)；對(duì)于荷載標(biāo)準(zhǔn)值組合下的t最大值沒(méi)有提 p 出要求，只是要求當(dāng)t?0.5ftk時(shí)，對(duì)箍筋的間距提出了要求。本指南結(jié)合 p 以上對(duì)多座橋的主拉應(yīng)力和斜裂縫分析，提出在荷載最不利標(biāo)準(zhǔn)值組合下， 38 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 主梁最大主拉應(yīng)力宜滿(mǎn)足

34、t?0.7ftk。 p 5.3.3 部分連續(xù)剛構(gòu)橋在后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)了縱向裂縫，其中由于橫向底板抗彎引起的縱向裂縫也是很常見(jiàn)的，因此橫向計(jì)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可缺少的、重要的內(nèi)容。設(shè)計(jì)者在做橫向計(jì)算時(shí)通?？紤]了自重、二期荷載、預(yù)應(yīng)力、活載，忽略了底板預(yù)應(yīng)力鋼束的徑向力及箱內(nèi)外溫差等因素對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。 由于連續(xù)剛構(gòu)箱梁的梁高一般采用拋物線(xiàn)變化；同時(shí)各梁段內(nèi)完全采用直線(xiàn)連接，梁段接頭處出現(xiàn)折角。這樣，底板縱向鋼束完全沿底板行走將導(dǎo)致較大的徑向分力，徑向力產(chǎn)生原理見(jiàn)圖5.3.3.1。因此，在進(jìn)行箱梁橫向分析時(shí)不能忽略此分力。任意點(diǎn)徑向分力集度q=T/r，其中T為該點(diǎn)有效預(yù)應(yīng)力，r為該點(diǎn)曲率半徑。 圖5.

35、3.3.1 縱向預(yù)應(yīng)力徑向分力產(chǎn)生原理 徑向力對(duì)于箱梁的橫向受力最大危害主要有兩個(gè)方面。其一是對(duì)箱梁底板產(chǎn)生彎矩，如箱梁底板的橫向配筋不足，將使圖5.3.3.1中底板A點(diǎn)和B點(diǎn)出現(xiàn)縱向裂縫；其二是引起箱梁底板內(nèi)部豎向受拉，由于底板布臵了較多的縱向預(yù)應(yīng)力管道，使得混凝土人為地分成了兩層，極易造成混凝土劈裂，見(jiàn)圖5.3.3.2，圖中陰影部分較容易剝落，國(guó)內(nèi)已發(fā)生多起這種現(xiàn)象。 圖5.3.3.2 底板劈裂示意圖 為了避免底板的彎曲破壞，首先應(yīng)將縱向預(yù)應(yīng)力管道盡量靠近腹板布臵， 39 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 減小徑向分力對(duì)底板產(chǎn)生的彎矩。同時(shí)在橫向抗彎設(shè)計(jì)計(jì)算中充分考慮這一荷載，增加底板A、

36、B點(diǎn)（圖5.3.3.1）的橫向鋼筋數(shù)量。某大橋在施工過(guò)程中，當(dāng)中跨合攏后，張拉邊跨底板鋼束而未張拉中跨底板鋼束時(shí)，邊跨出現(xiàn)了個(gè)別塊件底板混凝土劈裂，底板保護(hù)層大面積脫落，底層鋼筋和鋼束管道間混凝土崩碎，分析原因就是沒(méi)有重視底板鋼束產(chǎn)生的徑向力對(duì)底板的影響，防崩鋼筋設(shè)臵不到位而產(chǎn)生的。因此建議箱梁橫向分析中重視底板預(yù)應(yīng)力的徑向力對(duì)底板的影響。 5.3.4 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋常采用現(xiàn)澆箱梁，由于日照的原因，箱內(nèi)、外會(huì)產(chǎn)生溫差，溫差對(duì)結(jié)構(gòu)影響較大。建議設(shè)計(jì)中考慮箱內(nèi)、外5溫差為宜，且設(shè)計(jì)說(shuō)明中明確要求竣工后保持箱內(nèi)外通風(fēng)。 5.3.5從目前的多種橋梁病害分析方面看，超載現(xiàn)象一個(gè)主要原因，因此作為新橋設(shè)

37、計(jì)，在橫向分析時(shí)，宜適當(dāng)考慮超載。 5.4.1 近年來(lái)，關(guān)于大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋跨中下?lián)系脑蚍治稣J(rèn)為：一是收縮徐變估計(jì)不足，二是縱向預(yù)應(yīng)力的有效應(yīng)力較低。有效預(yù)應(yīng)力可能隨著時(shí)間的推移會(huì)降低，設(shè)計(jì)階段應(yīng)考慮到此問(wèn)題。對(duì)于特別重要的橋梁，建議進(jìn)行預(yù)應(yīng)力的敏感性分析，必要時(shí)可按某一指定的有效預(yù)應(yīng)力不足比例進(jìn)行配束，充分考慮到各種不安全因素，預(yù)應(yīng)力不足包括頂板和底板預(yù)應(yīng)力不足。 通常采取提高有效預(yù)應(yīng)力的方法是：將一部分中跨底板鋼束在二部荷載施加之后的一段時(shí)間后再?gòu)埨?，即加長(zhǎng)了加載齡期。 5.4.2 有效預(yù)應(yīng)力不足時(shí)，補(bǔ)救措施通常有兩種方法：一是預(yù)留體內(nèi)備用鋼束，管道預(yù)埋好，不穿鋼絞線(xiàn)，封住喇叭口，需要時(shí)

38、打開(kāi)喇叭口，張拉鋼絞線(xiàn)再灌漿；二是預(yù)留體外預(yù)應(yīng)力鋼束，根據(jù)橋梁運(yùn)營(yíng)情況，需要時(shí)再?gòu)埨?，比如蘇通長(zhǎng)江公路大橋輔航道橋。 40 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 6.1.1 按照以往慣例，跨中梁高通常采用1/601/70的主跨跨徑，根部梁高采用主跨跨徑的1/181/20，本指南鑒于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（JTG D62-2004）較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（JTJ 023-85）的荷載等級(jí)，作用的組合、各項(xiàng)受力指標(biāo)等有變化，因此梁高取值比原來(lái)適當(dāng)提高了。 6.1.5 限制箱梁的長(zhǎng)邊與短邊之比不宜大于4，是防止箱梁過(guò)扁，減少箱梁的畸變應(yīng)力，防止箱梁橫向各位臵產(chǎn)生過(guò)大

39、的受力不均勻現(xiàn)象。 6.1.6 懸臂長(zhǎng)度過(guò)大，當(dāng)車(chē)輪荷載作用在懸臂的一些部位時(shí)，從橫向看懸臂端下彎，順橋向看在荷載作用的部位，懸臂下緣混凝土受拉，即為雙向撓曲效應(yīng)，因此懸臂下緣的橫向鋼筋直徑不能過(guò)小，避免下緣拉應(yīng)力過(guò)大，影響結(jié)構(gòu)的安全。 圖6.1.6 6.1.7 .2近年來(lái)發(fā)生的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋由于底板鋼束徑向力產(chǎn)生的病害較多，產(chǎn)生病害的原因大致分為兩種：一是底板鋼束不平順，局部產(chǎn)生死角，死角處鋼束產(chǎn)生較大的徑向力，導(dǎo)致底板鋼筋和混凝土受到較大的崩力；二是底板防崩鋼筋設(shè)計(jì)不到位，沒(méi)有起到防崩的作用。因此首先從鋼束線(xiàn)形設(shè)計(jì)上來(lái)減小鋼束的徑向力是很必要的。 連續(xù)剛構(gòu)橋一般是懸澆施工，兩個(gè)梁段的交點(diǎn)

40、處為折角，過(guò)去底板縱向鋼束通常設(shè)計(jì)成與梁高曲線(xiàn)平行，即底板鋼束距離底板下緣等高，那么鋼束在梁段節(jié)點(diǎn)處形成死角（見(jiàn)圖6.1.7.2），對(duì)底板不利，因此底板鋼束縱橋向各點(diǎn)應(yīng)該在一條平順曲線(xiàn)上，而不應(yīng)各截面與梁底等高度設(shè)計(jì)。 41 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 圖6.1.7.2 6.1.7.3連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁中跨跨中及邊跨現(xiàn)澆段與懸臂端相接處底板最薄，此處底板鋼束的曲率半徑較小，鋼束的徑向力較大，因此底板鋼束在此范圍盡量靠近底板上緣布臵，以增大底板混凝土的抗剪厚度。 6.2.1為滿(mǎn)足連續(xù)剛構(gòu)橋梁上部結(jié)構(gòu)在溫度、混凝土收縮徐變及地震力等荷載下的順橋向變形，大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的主墩應(yīng)設(shè)計(jì)為縱向抗推剛度小

41、的柔性墩來(lái)滿(mǎn)足其位移要求；懸臂施工過(guò)程中，不可避免要產(chǎn)生不平衡彎矩，要求主墩要具有一定的縱向抗彎剛度；橋墩要承受偏載和橫向風(fēng)作用，主墩需要具有較大抗扭剛度，因此主墩的尺寸設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)以上的三向要求來(lái)確定。下表給出國(guó)內(nèi)已建和在建典型大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的主墩尺寸，可供設(shè)計(jì)者參考。 國(guó)內(nèi)典型連續(xù)剛構(gòu)橋主墩尺寸 表6.2.1 42 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 兩薄壁間距H由施工中的不平衡彎矩?M確定，即 ?MW ?1.15ftk或0.7ftk 式中，W? Ib b/2?H/2 3 2 Ib?2ab/12?a'b'/12?(ab?a'b')(H/2) ? 3 ? ftk

42、 -混凝土軸心抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 建議常規(guī)施工情況下，可按一側(cè)一節(jié)段重量的1.2倍，另一側(cè)為0.8倍產(chǎn)生的不平衡彎矩?M，或?qū)嶋H施工中出現(xiàn)的真實(shí)不平衡彎矩?M確定H。 6.2.3將雙柱式薄壁墩承臺(tái)做成整體式有利于增加橋梁的總體剛度，減少活載的震動(dòng)。 6.2.7 對(duì)于橋墩較矮的連續(xù)剛構(gòu)橋，或一聯(lián)中主墩剛度相差較大，可通過(guò)邊跨合攏前后加卸載、中跨合攏前頂推主梁的方法來(lái)調(diào)整墩身的受力。 1中跨合攏前頂推主梁 2邊跨合攏前加卸載 由于連續(xù)剛構(gòu)橋梁本身的受力特點(diǎn)，與邊跨相鄰的主墩，在恒載作用下，兩墩柱垂直力相差較大，內(nèi)側(cè)墩柱反力遠(yuǎn)大于外側(cè)墩柱反力，且墩頂還存有較大的彎矩，此彎矩與降溫時(shí)墩柱產(chǎn)生的彎矩是同號(hào)

43、的，對(duì)結(jié)構(gòu)受力相當(dāng)不利。導(dǎo)致墩身配筋量大幅度增加，或者在無(wú)法滿(mǎn)足受力要求的情況下不得不取消剛性連接，改設(shè)大噸位支座。 但如果在結(jié)構(gòu)施工完成之前，對(duì)兩墩柱軸力分布和原有彎矩值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，將可收到非常好的效果。經(jīng)過(guò)廣州市華南大橋的成功經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)邊跨 43 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 合攏前后進(jìn)行一定數(shù)量的加載和卸載，可起到相當(dāng)大的作用。 調(diào)整的方法是，將整個(gè)橋梁的合攏順序設(shè)臵為由邊及中的順序，當(dāng)懸臂澆注完成后，在邊跨懸臂端部進(jìn)行壓重（重量依計(jì)算需要設(shè)臵），施加的方法可采用鋼錠或水箱等設(shè)施；然后進(jìn)行邊跨合攏，并張拉邊跨底板預(yù)應(yīng)力鋼 圖6.2.7表明，在邊跨合攏前后，在邊跨相同位臵施加相同的垂

44、直力（圖中P），在墩身上產(chǎn)生的彎矩值反向但其絕對(duì)值并不相等，即有： M1?M2 由此可見(jiàn)?M?M1?M2殘留在結(jié)構(gòu)中，而M與成橋以后的恒載彎矩 是反向的，對(duì)恒載內(nèi)力有利。 同時(shí)在加卸載過(guò)程中兩墩柱的軸向力也有調(diào)整，即圖中 N1?N1' N2?N2' 從而?N1?N1?N1'、?N2?N2?N2'也殘留在墩柱內(nèi)，此軸向力差 值對(duì)于使兩墩柱軸向力均衡起很大的作用，如控制得當(dāng)，還可使外側(cè)墩柱多儲(chǔ)備一定的軸向力。 采用上述措施，在不降低安全儲(chǔ)備的前提下，將可大大降低墩身的含筋 44 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 率，也可使連續(xù)剛構(gòu)橋梁適用于墩高較小的情況，使其適用范

45、圍進(jìn)一步加大。 6.3.2.1 此公式中鋼束的曲率半徑有以下兩種取法： 1根據(jù)鋼束管道的曲線(xiàn)方程，求出該點(diǎn)的曲率半徑； 2將該點(diǎn)與相鄰兩點(diǎn)連成圓弧線(xiàn)，該圓弧的半徑即為該點(diǎn)的近似曲率半徑。 6.4.3采用豎向預(yù)應(yīng)力是降低主梁腹板內(nèi)主拉應(yīng)力最有效的方法之一。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的腹板會(huì)設(shè)幾個(gè)梯度變化，通常從腹板內(nèi)側(cè)加寬。 當(dāng)豎向預(yù)應(yīng)力沒(méi)有布臵在腹板中心，或沒(méi)有關(guān)于腹板對(duì)稱(chēng)布臵時(shí)，豎向預(yù)應(yīng)力對(duì)于腹板會(huì)產(chǎn)生一定的偏心力矩。譬如，箱梁跨中腹板厚度40cm，根部腹板厚度80cm，豎向預(yù)應(yīng)力布臵在距箱梁腹板外緣20cm的固定位臵，則出現(xiàn)了圖6.4.3所示的受力圖式。 圖6.4.3 按照?qǐng)D6.4.3的受力模式，腹

46、板內(nèi)側(cè)將承受較大的拉應(yīng)力，當(dāng)箱梁懸臂板上滿(mǎn)布汽車(chē)車(chē)輪而箱梁中心無(wú)荷載時(shí)，腹板上產(chǎn)生的彎矩與上述彎矩是同方向的，將加劇腹板內(nèi)側(cè)受拉。因此，為了不增加箱梁腹板的橫向抗彎負(fù)擔(dān)，豎向預(yù)應(yīng)力應(yīng)根據(jù)腹板厚度進(jìn)行調(diào)整，保證豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋布臵在腹板中心或關(guān)于腹板中心對(duì)稱(chēng)布臵。 6.4.6從預(yù)應(yīng)力作用的原理來(lái)看，預(yù)應(yīng)力所提供的所有內(nèi)力是通過(guò)預(yù)應(yīng)力錨板對(duì)錨下混凝土施加壓力來(lái)提供局部軸力，此軸力沿預(yù)應(yīng)力走向不斷通過(guò)梁體的縱向剪切擴(kuò)散直至形成全斷面的偏心受壓狀態(tài)。單側(cè)擴(kuò)散角度約為26左右，由于箱梁構(gòu)造復(fù)雜，以箱梁底板中心線(xiàn)處的鋼束為例，預(yù)應(yīng)力擴(kuò)散是先擴(kuò)散至全底板，再沿腹板向上，然后在頂板向兩側(cè)擴(kuò)散。這樣，布臵于底板中

47、心處的縱向預(yù)應(yīng)力要從錨固斷面延伸很長(zhǎng)一段距離，方能達(dá)到全斷 45 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 面受力的效果。采用常規(guī)結(jié)構(gòu)分析工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，多數(shù)都采用了全斷面受力的假定，則忽略了上述不利影響，從計(jì)算結(jié)果中無(wú)法真實(shí)地反映實(shí)際應(yīng)力分布情況。同時(shí)，當(dāng)?shù)装蹇v向預(yù)應(yīng)力布臵在底板中心附近時(shí)，由于變截面箱梁梁底縱向曲線(xiàn)引起預(yù)應(yīng)力的徑向分力，也會(huì)導(dǎo)致箱梁底板橫向彎矩增大。 將鋼束布臵在腹板附近是縮短預(yù)應(yīng)力傳遞長(zhǎng)度的有效方法，這樣有效預(yù)應(yīng)力能夠沿腹板和底板雙方向傳遞。同時(shí)由于鋼束靠近腹板，預(yù)應(yīng)力的徑向分力對(duì)底板產(chǎn)生的彎曲效應(yīng)也大大減小。 6.4.9早期混凝土彈性模量的增長(zhǎng)滯后于強(qiáng)度的增長(zhǎng)，混凝土雖達(dá)到

48、規(guī)定強(qiáng)度要求，但混凝土彈性模量往往僅達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%甚至還小些。因此在預(yù)應(yīng)力彎矩不能完全抵消自重彎矩時(shí)，會(huì)使施工階段彈性下?lián)现翟龃?。而且此時(shí)加載，也會(huì)加大混凝土收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。因此張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)，不僅要對(duì)混凝土的加載齡期提出要求，同時(shí)還應(yīng)檢測(cè)混凝土的彈性模量是否達(dá)到設(shè)計(jì)值，只有混凝土彈性模量和強(qiáng)度均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，才能最大限度地減少混凝土收縮、徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。 6.5.2 豎向預(yù)應(yīng)力在原結(jié)構(gòu)物上開(kāi)有張拉槽口，必須在鋪設(shè)橋面鋪裝之前將槽內(nèi)雜質(zhì)清理干凈后提前封錨，不允許將槽口與橋面鋪裝合在一起澆注。 6.5.4對(duì)國(guó)內(nèi)多座建成并運(yùn)營(yíng)多年的連續(xù)剛構(gòu)橋的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)縱向預(yù)應(yīng)力管道壓漿不飽滿(mǎn)，鋼

49、絞線(xiàn)銹蝕，如某橋?qū)σ粋€(gè)主橋的頂板管道進(jìn)行補(bǔ)壓漿用了約200多噸水泥，其中一個(gè)管道中注入了30多噸水泥。部分管道打開(kāi)后，有顏色發(fā)黃的水噴出，表明存水有一定的壓力。因此壓漿質(zhì)量是影響大橋壽命的關(guān)鍵因素，鋼絞線(xiàn)銹蝕是造成部分橋梁跨中下?lián)希霈F(xiàn)橫橋向裂縫的原因之一，分析其產(chǎn)生的原因有如下幾方面： 1漿液的配比沒(méi)有嚴(yán)格的控制手段，實(shí)際壓入管道的漿液的水灰比可能大于0.4，造成泌水過(guò)多不能被吸收。 2排氣孔的設(shè)臵不當(dāng)，壓漿速度過(guò)快，壓漿不密實(shí)，造成有氣泡留存在管道中。 3相關(guān)各方對(duì)本道工序不重視，對(duì)其可能引起的嚴(yán)重后果不清楚。 采用真空輔助壓漿工藝可以有效改善管道的壓漿質(zhì)量，但目前施工規(guī)范 46 大跨徑連

50、續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 中對(duì)真空輔助壓漿工藝沒(méi)有提出具體要求，工藝雖好但不一定達(dá)到預(yù)期效果，應(yīng)從四個(gè)方面來(lái)控制，即“四控”，控制水灰比、控制壓漿量、控制出氣孔和檢查孔、控制開(kāi)管檢查，下面分別敘述。 1 控制水灰比。 真空輔助壓漿水灰比應(yīng)為0.290.35，一般控制在0.33為宜。 應(yīng)嚴(yán)格控制漿液的水灰比，水灰比過(guò)小，漿液太稠，不好壓漿，水灰比過(guò)大，則漿液稀，管道內(nèi)會(huì)積壓較多的水，這些水將會(huì)銹蝕鋼絞線(xiàn)。前面已提到從一些橋梁頂板預(yù)應(yīng)力管道的檢測(cè)資料來(lái)看，管道打開(kāi)后，有黃水噴出來(lái)，這些水帶有壓力說(shuō)明不是從橋面滲下來(lái)的，而是壓漿時(shí)漿液中的水，黃水表明鋼絞線(xiàn)已有銹蝕現(xiàn)象。因此漿液的配制要有嚴(yán)格的計(jì)量，

51、控制水灰比不能過(guò)大。 2管道壓漿是否飽滿(mǎn)要求以壓漿量來(lái)進(jìn)行控制，即每一管道的壓漿體積不得小于 V(A0-AF)L1+漏漿體積 （6.5.4） 式中：A0管道面積 AF鋼絞線(xiàn)的凈面積 L1管道長(zhǎng)度 管道壓漿飽滿(mǎn)是否決定鋼絞線(xiàn)發(fā)揮作用的大小，壓漿不飽滿(mǎn)，管道內(nèi)鋼絞線(xiàn)沒(méi)有和漿體緊密握裹，鋼絞線(xiàn)易銹蝕，其作用局部失效，鋼絞線(xiàn)失效對(duì)于結(jié)構(gòu)影響較大，嚴(yán)重的影響橋梁正常運(yùn)行，而且補(bǔ)救工作較難進(jìn)行。因此管道內(nèi)應(yīng)確保壓漿飽滿(mǎn)。 3在管道最高點(diǎn)必須設(shè)臵出漿孔，不能僅在錨具兩端出漿。 由于鋼束線(xiàn)形是高低變化的，僅在錨具兩端設(shè)出漿孔，不能保證管道內(nèi)都充滿(mǎn)了漿體，在管道最高點(diǎn)必須設(shè)臵出漿孔，對(duì)于鋼束線(xiàn)形高低起伏較多的鋼

52、束，不僅在最高點(diǎn)設(shè)臵出漿孔，同時(shí)在每一個(gè)凸曲線(xiàn)最高點(diǎn)都應(yīng)設(shè)臵出漿孔。 4對(duì)頂板的上層管道和底板管道分別在墩頂和跨中最高點(diǎn)，全部管道作開(kāi)孔檢查，如發(fā)現(xiàn)無(wú)漿或不飽滿(mǎn)，則所有管道均全部補(bǔ)壓漿。 無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性還是施工質(zhì)量來(lái)分析，確保壓漿飽滿(mǎn)，對(duì)上層管道作開(kāi)管 47 大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)指南條文說(shuō)明 檢查都是必要的，應(yīng)該做到萬(wàn)無(wú)一失，確保壓漿質(zhì)量。 6.5.6 從現(xiàn)有眾多橋的豎向預(yù)應(yīng)力施工及后期檢查看，大多數(shù)豎向預(yù)應(yīng)力都達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，是造成大量腹板出現(xiàn)主拉應(yīng)力裂縫的主要原因之一，這一現(xiàn)象已成為連續(xù)剛構(gòu)橋的主要病害，其產(chǎn)生的原因在于： 1精軋螺紋粗鋼筋張拉錨固工藝不可靠，錨固墊板下的混凝土質(zhì)量不易保證。

53、 2. 因豎向預(yù)應(yīng)力比較多，張拉及壓漿有遺漏。 3相關(guān)各方對(duì)本道工序不重視，對(duì)其可能引起的嚴(yán)重后果不清楚。 因此應(yīng)尋找對(duì)現(xiàn)有這種預(yù)應(yīng)力的質(zhì)量控制的可靠辦法和檢查手段，要求如下： 1張拉工藝要求： （1）將主跨分為三段，在每段中抽取適量豎向預(yù)應(yīng)力，在每根螺母與錨墊板之間均安裝一個(gè)測(cè)力環(huán)，同時(shí)也可用于長(zhǎng)久觀測(cè)。 （2）采用可測(cè)扭矩的扳手對(duì)上述有測(cè)力環(huán)的豎向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行試張拉并錨固，通過(guò)試驗(yàn)建立扳力扭矩與螺母壓力的關(guān)系，測(cè)出要達(dá)到設(shè)計(jì)張拉噸位時(shí)的扭矩值，以此扭矩作為本段豎向預(yù)應(yīng)力的錨固扭矩。 （3）所有豎向預(yù)應(yīng)力采用二次張拉工藝 豎向預(yù)應(yīng)力錨固完后，由于底板底面不平和施工過(guò)程中對(duì)主梁的震動(dòng)，會(huì)使豎向預(yù)應(yīng)力的錨頭松動(dòng)，建議在張拉完12周內(nèi)，對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力再進(jìn)行一次張拉，確保達(dá)到設(shè)計(jì)噸位。 2壓漿工藝參照縱向預(yù)應(yīng)力管道的相關(guān)壓漿工藝要求。 3槽口封錨工序應(yīng)單獨(dú)列出，避免和橋面鋪裝一起施工。 施工過(guò)程中，橋面的豎向預(yù)應(yīng)力槽口會(huì)集存很多垃圾，如不單獨(dú)分出一道工序和橋面鋪裝一起施工，會(huì)造成錨固的螺母隨時(shí)間的增長(zhǎng)而松動(dòng)，造成預(yù)應(yīng)力失效。 6.5.9 從已有的多座橋的檢測(cè)資料看，在梁段和梁段接縫處經(jīng)常會(huì)有裂縫出現(xiàn)，分析其產(chǎn)生的原因有兩點(diǎn)：一是混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫，二是懸澆階段掛籃變形造成塊件間接縫開(kāi)裂，為此應(yīng)采取以下措施，避