1、PAGE PAGE 55“大跨徑梁橋長(zhǎng)期撓度的控制”目錄 緒 論1.1大跨梁橋發(fā)展概況31.2大跨梁橋長(zhǎng)期撓度的問(wèn)題41.3 兩種不同的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)61.4“零彎矩”理論工程實(shí)例81.5 本課題研究的主要內(nèi)容11第二章 長(zhǎng)期撓度成因及控制2.1傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)存在問(wèn)題12 2.2 預(yù)應(yīng)力“零彎矩”理論的深化152.3體外索的引進(jìn)16 2.4 抗彎剛度EJ的選擇17第三章 箱梁的懸臂施工3.1湘潭湘江二橋?qū)嵗?93.2南昌贛江西支特大橋223.3 蘇通75m連續(xù)梁方案 233.4蘇通268m連續(xù)剛構(gòu)橋26 連續(xù)剛構(gòu)橋 4.1 跨中對(duì)頂合攏30 4.2 箱梁下緣預(yù)應(yīng)力張拉合攏32 4.3 體外

2、預(yù)應(yīng)力索 33 4.4 跨中預(yù)壓重 35第五章 工程實(shí)例 5.1 蘇通大橋輔航道橋概況 37 5.2 結(jié)構(gòu)復(fù)算 41 5.3 控制措施 44 5.4 臨時(shí)斜拉索輔助合攏 45 5.5 體系轉(zhuǎn)換合攏后連續(xù)剛構(gòu)49 5.6綜合控制新方法51 第六章 結(jié)束語(yǔ)52第一章 緒論 1.1 大跨梁橋發(fā)展概況 自二十世紀(jì)五十年代中期在德國(guó)萊茵河上采用懸臂施工法建成Bendorf橋以來(lái)，懸臂澆筑和懸臂拼裝工藝得到不斷改進(jìn)、完善和推廣應(yīng)用，從而使得預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋成為許多國(guó)家廣泛采用的橋型之一。六十年代以來(lái)我國(guó)開(kāi)始修建帶掛孔的T構(gòu)，其代表如重慶長(zhǎng)江大橋（170m），由于T構(gòu)接縫、跳車、漏水和行車不平順，已不適用于

3、高等級(jí)公路。進(jìn)入八十年代被預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁代替，其代表為湖南常德沅水大橋（120m跨，20m寬單箱梁）和廣東九江二橋（160m懸拼），目前最大跨徑為南京長(zhǎng)江二橋南汊橋（165m連續(xù)梁）。1985年開(kāi)工的廣東洛溪大橋（180m）是中國(guó)第一座連續(xù)剛構(gòu)；1988年底建成以后顯示了連續(xù)剛構(gòu)橋的優(yōu)越性能，它跨越能力大，施工中無(wú)需體系轉(zhuǎn)換，不需要大噸位支座，因此在全國(guó)大跨領(lǐng)域橋中迅速推廣。200m以上的跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋近20座，在當(dāng)今世界跨徑大于240m的特大跨徑梁橋中，我國(guó)占大多數(shù)以上（如表1-1）?，F(xiàn)對(duì)幾座典型橋梁情況簡(jiǎn)介如下：1、湖北沙洋漢江橋，于1985年建成。主橋?yàn)?跨一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋

4、，跨徑為62.4+6111+62.4m，長(zhǎng)792m，橋?qū)?2m。上部構(gòu)造為單箱，梁高根部6.0m，跨中3.0m。橋墩設(shè)兩個(gè)2000t盆式橡膠支座。采用C40混凝土，24絲5mm高強(qiáng)鋼絲束，弗氏錨具，懸臂澆筑利用斜拉移動(dòng)式支架施工。全橋包括引橋總長(zhǎng)1818.5m。該橋是我國(guó)首座跨徑過(guò)百米的連續(xù)梁橋。2、1987年建成湖南省常德沅水橋。橋全長(zhǎng)1407.86m，主橋?yàn)?4+3120+84m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。本橋是國(guó)內(nèi)首座20m的單箱梁橋。梁高根部6.8m，跨中3.0m。雙向預(yù)應(yīng)力配筋，采用大噸位XM錨具。箱梁采用懸臂澆筑，每個(gè)橋墩設(shè)4個(gè)2000t盆式橡膠支座。3、廣東省洛溪橋于1988年建成，為

5、我國(guó)建造的第一座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。橋全長(zhǎng)1916.04m。主橋?yàn)?5+125+180+110m。長(zhǎng)480m，橋?qū)?5.5m，由單箱組成。梁高3.010.0m。橋墩為雙薄壁柔性墩，2.2080箱型截面，高29m。主梁采用三向預(yù)應(yīng)力，VSL7絲鋼絞線系統(tǒng)，縱向束用31根12.8mm鋼絞線，張拉力4275kN，鋼絲最大長(zhǎng)度逾190m。主梁施工采用懸臂澆筑，65m和110m兩邊跨先合攏。然后125m和180m兩跨同時(shí)合攏。該橋的建成促進(jìn)了我國(guó)連續(xù)剛構(gòu)橋的迅速發(fā)展。4、湖北省黃石長(zhǎng)江大橋于1995年建成。全橋長(zhǎng)2580.08m。主橋?yàn)?62.5+3245+162.5m，五跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)

6、橋。橋面寬19 .5m,梁為單箱單室，根部高13m，跨中高4.1m，三向預(yù)應(yīng)力?？v向預(yù)應(yīng)力束采用高強(qiáng)低松馳鋼絞線，大噸位群錨體系，張拉噸位為4271kN。橫向預(yù)應(yīng)力束采用54扁錨體系。張拉噸位為551kN。豎向預(yù)應(yīng)力筋采用32mm精軋螺紋粗鋼筋，張拉噸位為542kN。主墩為雙壁式，雙壁中心距為10.5m，墩高44.748.40m，柔度滿足主梁伸縮變形要求。懸臂施工掛籃自重及施工荷載控制在1350kN以下。該橋是長(zhǎng)江上第一座連續(xù)剛構(gòu)橋。5、1997年建成的廣東虎門大橋輔航道橋（主孔270m）為中國(guó)最大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋。跨徑為150+270+150m。橋面寬33m，由雙箱組成，梁高根部14.8m，跨

7、中5.0m，采用三向預(yù)應(yīng)力。箱梁采用懸臂施工，分為31段，每段重238t。橋墩為雙柱式空心墩，高約30m，采用提升模板施工。主梁于1996年5月合攏。1.2 大跨梁橋長(zhǎng)期撓度的問(wèn)題 但是近20多年來(lái)，不少大跨徑梁橋先后出現(xiàn)持續(xù)下?lián)系默F(xiàn)象。1995年建成1060m一聯(lián)、主跨245m的黃石長(zhǎng)江大橋，通車運(yùn)營(yíng)以來(lái)跨中下?lián)弦堰_(dá)32cm。主跨270m的虎門大橋輔航道，從1997年建成通車以來(lái)跨中下?lián)弦堰_(dá)20cm。廣東省南海金沙大橋主橋（66m+120m+66m）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，使用不滿9年，跨中梁體產(chǎn)生嚴(yán)重下?lián)稀Ｍ瑫r(shí)，箱梁腹板伴隨著出現(xiàn)大量斜裂縫56。一些省市主管部門及時(shí)地進(jìn)行了加固處理。但是，加

8、固舊橋的費(fèi)用也是很可觀的。一般而言，加固原有橋梁的費(fèi)用一般約占新建橋梁費(fèi)用的1020%（雙曲拱橋加固改造費(fèi)用則為新建橋梁的2040%）7。不同跨徑橋梁跨中下?lián)掀骄俾?，從?guó)內(nèi)一些大跨梁橋的實(shí)測(cè)記錄分析如下：L100160m f徐0.51cm/年L160220m f徐12cm/年L220270m f徐23cm/年表11 240m以上連續(xù)剛構(gòu)橋一覽表序號(hào)橋名國(guó)家建成年跨徑截面?zhèn)渥?斯托馬橋挪威199894+301+72單室箱主跨中部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+125單室箱橋在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

9、中國(guó)1997150+270+150雙單室箱橋在R=7000m平曲線上，C55砼4蘇通長(zhǎng)江大橋輔橋中國(guó)2006140+268+140雙單室箱(在建)跨中設(shè)體外索5云南元江大橋中國(guó)200358+182+265+194+70單室箱橋高163m6門道橋澳大利亞1985145+260+145單室箱邊跨懸出與引橋相連7寧德下白石大橋中國(guó)2003145+2260+145雙單室箱梁底用1.6次拋物線8瀘州長(zhǎng)江二橋中國(guó)2002150+252+55單室箱邊跨重力式錨碇橋臺(tái)，C60砼9Schottwien橋奧地利1989250單室箱四跨連續(xù)剛構(gòu)10Doutor河橋葡萄牙1991250單室箱雙線鐵路11重慶黃花園大橋

10、中國(guó)1999137+3250+137雙單室箱連續(xù)長(zhǎng)度1024m12馬鞍石嘉陵江大橋中國(guó)2001146+3250+146雙單室箱雙幅，連續(xù)長(zhǎng)度1042m13宜水路金沙江大橋中國(guó)2005140+249+140單室箱（在建），C65砼14黃石長(zhǎng)江大橋中國(guó)1995162.5+3245+162.5單室箱連續(xù)長(zhǎng)度1060m，C55砼15江津長(zhǎng)江大橋中國(guó)1997140+240+140單室箱C50砼16重慶嘉陵江大橋中國(guó)1997140+240+140雙單室箱, , 17重慶龍溪河大橋中國(guó)1999140+240+140雙單室箱18貴州六廣河大橋中國(guó)2002145+240+145雙單室箱橋墩高73m和90m大跨梁

11、橋跨中下?lián)虾烷_(kāi)裂影響了橋面的平整度和結(jié)構(gòu)的耐久性?？刂崎L(zhǎng)期下?lián)鲜俏覈?guó)預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋當(dāng)前亟待解決的難題。由于它是一門十分復(fù)雜的學(xué)問(wèn)，國(guó)內(nèi)工程界已從不同的領(lǐng)域采用過(guò)不同的方法進(jìn)行過(guò)很多研究，但至今奏效均不大。我國(guó)橋梁建設(shè)大好形勢(shì)迫切需要新思維的產(chǎn)生，要對(duì)當(dāng)前大跨梁橋工程控制的理論所存在的問(wèn)題進(jìn)行反思，對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的錯(cuò)誤勇于更正。要打破規(guī)范、解放思想、與時(shí)俱進(jìn)提出解決長(zhǎng)期下?lián)蠁?wèn)題的新途徑。對(duì)于跨中設(shè)在雙坡豎曲線范圍內(nèi)的大跨連續(xù)梁橋，其跨中下?lián)现幌喈?dāng)于增大豎曲線的半徑R而已，在外觀上不會(huì)出現(xiàn)突變。但蘇通大橋輔航道橋處于1.5的單坡上，如果跨中在建造時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的抬高、運(yùn)營(yíng)后又發(fā)生過(guò)大的下?lián)希?/p>

12、兩者都將破壞全橋線型的平順，影響高速行車的舒適性。業(yè)主要求確保橋面的標(biāo)高都統(tǒng)一在1.5單坡上，是該工程的難點(diǎn)所在。為此蘇通大橋主管部門對(duì)268m連續(xù)剛構(gòu)輔航道橋跨中將發(fā)生長(zhǎng)期撓度的問(wèn)題特別重視，力求使跨中長(zhǎng)期下?lián)系臍v史在蘇通大橋輔航道268m橋跨不再重顯。本課題配合這種需要進(jìn)行控制大跨梁橋長(zhǎng)期下?lián)系膶ｎ}研究。1.3 兩種不同的預(yù)應(yīng)力觀點(diǎn)眾所周知，不同觀點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)直接影響到結(jié)構(gòu)施工和成橋以后的狀態(tài)。通常由于設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的原因，在建造結(jié)構(gòu)的過(guò)程中就存在不平衡內(nèi)力，那么在雙懸臂結(jié)構(gòu)中必然產(chǎn)生初始撓度，采用預(yù)拱度的做法只能暫時(shí)的減小施工合攏前的撓度。由于該不平衡內(nèi)力在預(yù)拱度中并不能消除，所以合攏

13、后布平衡內(nèi)力連續(xù)梁中又產(chǎn)生后期撓度f(wàn)g。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，砼徐變也沿合攏前存在初始狀態(tài)轉(zhuǎn)角將產(chǎn)生后期撓度f(wàn)t，這就是大跨梁橋發(fā)生長(zhǎng)期下?lián)系脑蛩?。?dāng)今關(guān)于懸臂施工大跨梁橋預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，有兩種截然不同的觀點(diǎn)。1.3.1 傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)在劉效堯、趙立成主編的公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)梁橋（下冊(cè)）中9，指出預(yù)應(yīng)力配索的體系選擇依據(jù)：預(yù)應(yīng)力束應(yīng)根據(jù)最不利荷載組合下的彎矩、軸力、剪力包絡(luò)圖（不含預(yù)應(yīng)力及相關(guān)內(nèi)力）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的合理配束。在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁中，其體系轉(zhuǎn)換后的結(jié)構(gòu)重力或一次落架的結(jié)構(gòu)重力產(chǎn)生的內(nèi)力一般均超過(guò)總內(nèi)力的50，故建議按成橋后的結(jié)構(gòu)重力與荷載內(nèi)力相組合進(jìn)行預(yù)配預(yù)應(yīng)力鋼束，計(jì)算其預(yù)應(yīng)力

14、損失及彈性次內(nèi)力后，再根據(jù)全橋最不利內(nèi)力組合（含預(yù)應(yīng)力及相關(guān)內(nèi)力）進(jìn)行調(diào)整或驗(yàn)算。傳統(tǒng)觀點(diǎn)以強(qiáng)度為目標(biāo)控制設(shè)計(jì)選擇成橋后運(yùn)營(yíng)狀態(tài)（連續(xù)梁）為基本圖式（按最終狀況的一次落架狀態(tài)），通過(guò)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的內(nèi)力包絡(luò)圖，按保留一定壓應(yīng)力儲(chǔ)備原則來(lái)設(shè)計(jì)梁體內(nèi)的預(yù)應(yīng)力索。為了控制施工中梁頂面的標(biāo)高符合設(shè)計(jì)線形，通常采用“撓度反向設(shè)置法”（即預(yù)拱度）。在雙懸臂施工中，梁的安裝標(biāo)高還要根據(jù)分塊施工預(yù)應(yīng)力大小以及梁段標(biāo)高實(shí)測(cè)情況，通過(guò)復(fù)雜的工程控制計(jì)算來(lái)確定?？傊?，從傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)可以看出，它們均是采用內(nèi)力包絡(luò)圖進(jìn)行控制設(shè)計(jì)的。由于該觀點(diǎn)被列入設(shè)計(jì)手冊(cè)和規(guī)范，所以運(yùn)用該方法設(shè)計(jì)的梁橋占到絕大多數(shù)。但是，正是采用傳

15、統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，卻出現(xiàn)了成橋若干年后跨中持續(xù)下?lián)系默F(xiàn)象。1.3.2 預(yù)應(yīng)力的“零彎矩”設(shè)計(jì)觀點(diǎn)1988年范立礎(chǔ)院士主編預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁書中301頁(yè)中，提出一種減少由混凝土徐變引起次應(yīng)力的途徑10：可以選擇預(yù)加力引起的彎矩，使它剛好抵消建造過(guò)程中產(chǎn)生的彎矩，這樣就可使徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響予以消除。新觀點(diǎn)以撓度為目標(biāo)控制，由于不設(shè)預(yù)拱度橋梁線型始終不變。其特點(diǎn)是用預(yù)應(yīng)力的配置來(lái)抵消懸臂施工自重彎矩Mg為準(zhǔn)，當(dāng)施工中梁各截面恒載彎矩MiMtMg0時(shí)，即消除了撓度和梁初始轉(zhuǎn)角。這樣當(dāng)砼徐變發(fā)生時(shí)，梁體僅有軸向位移而不產(chǎn)生撓度。在80年代末期在修建洛溪大橋180m連續(xù)剛構(gòu)的同時(shí)，國(guó)內(nèi)廣東和湖南省一些工程師

16、對(duì)“預(yù)拱度法”提出質(zhì)疑。認(rèn)為預(yù)抬高不能解決力的平衡，因此不能消除合攏后箱梁后期的繼續(xù)下?lián)?。在他們主持的設(shè)計(jì)中采用了預(yù)應(yīng)力“零彎矩”的觀點(diǎn)。修建了近十座連續(xù)梁橋，都取得了方便施工、簡(jiǎn)化工程控制和后期下?lián)陷^小的效果。由于我國(guó)連續(xù)梁橋修建歷史不長(zhǎng)，兩種觀點(diǎn)對(duì)后期下?lián)系男Ч粫r(shí)分辯不出，對(duì)方爭(zhēng)議時(shí)間達(dá)十年之久。2004年被認(rèn)為設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量都很好的廣東虎門大橋輔航道橋（270m）下?lián)?1cm并發(fā)現(xiàn)裂縫的事實(shí)震警了橋梁界，促使大家對(duì)傳統(tǒng)方法進(jìn)行反思。因此本文著重介紹大家都不熟悉的“零彎矩”觀點(diǎn)，通過(guò)認(rèn)真的研討和深化，為控制大跨梁橋長(zhǎng)期下?lián)蠁?wèn)題找到一條新路。1.4“零彎矩”理論工程實(shí)例1.4.1、1989

17、年在廣東佛山石南大橋（130m連續(xù)剛構(gòu)）。為了充分利用廣東九江大橋剩余100多噸7進(jìn)口平行鋼絲，專門研制了新型77平行鋼絲群錨（DXFM21）錨具來(lái)代替昂貴的鋼絞線J15.24（當(dāng)時(shí)9000元/噸）和VSL錨具。由于7平行鋼絲不宜平彎，故預(yù)應(yīng)力全部采用了直索，并運(yùn)用了“零彎矩”理論。為此專程請(qǐng)教了同濟(jì)大學(xué)。在范立礎(chǔ)院士的指導(dǎo)下，終于在中國(guó)首例完成按“預(yù)應(yīng)力零彎矩理論”設(shè)計(jì)的連續(xù)剛構(gòu)橋。石南大橋1991年建成通車，運(yùn)營(yíng)至今情況良好，拱頂下?lián)仙跎?，?jīng)檢查無(wú)裂縫。1.4.2、1993年建成湖南湘潭湘江大橋是我國(guó)首座采用“連續(xù)千斤頂”做起重設(shè)備的拼裝連續(xù)梁，橋跨690m，單箱寬20m，吊重100t?？?/p>

18、慮到四個(gè)橋墩8個(gè)面均共用一套模板，故要求預(yù)制、拼裝和運(yùn)營(yíng)三個(gè)階段的梁面標(biāo)高一致，所以施工中預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)改用“零彎矩”理論配索，不設(shè)“預(yù)拱度”。實(shí)施中各梁塊高程誤差小于5mm，90m跨中合攏高程誤差為 3mm，如此高精度是前所未有的，顯示了新理論的威力。1993年12月湘潭二橋提前建成通車，二年后復(fù)測(cè)跨中撓度無(wú)變化，而將原留在跨中下緣的預(yù)應(yīng)力備用索取出。施工情況詳見(jiàn)文獻(xiàn)11 ，如圖1-1和1-2。從湘江二橋開(kāi)始，我國(guó)連續(xù)梁橋采用先進(jìn)的“預(yù)制拼裝工藝”得到推廣。1.4.3為了充分利用基礎(chǔ)工程所設(shè)置的纜索起重機(jī)，湖南省三座連續(xù)梁橋都采用預(yù)制拼裝新工藝來(lái)加快工程進(jìn)度。這些橋由于預(yù)應(yīng)力按懸臂圖式零彎矩理論

19、設(shè)計(jì)，不設(shè)預(yù)拱度，工程控制十分簡(jiǎn)便，均由施工單位進(jìn)行。如圖1-3、1994年建成安鄉(xiāng)大鯨港大橋（850m，雙幅） 1-4、1996年建成益陽(yáng)資江二橋（680m，雙幅） 1-5、1998年建成常德石龜山澧水大橋（480m，橋?qū)?0m）文獻(xiàn)1213也介紹了廣東省多座懸臂施工連續(xù)梁橋的所采用分階段配索方法：即懸臂施工階段“按零彎矩”平衡配索，合攏后所配置后期索滿足使用階段無(wú)拉應(yīng)力，最后配置豎向預(yù)應(yīng)力滿足抗剪要求，這樣有利于控制施工撓度和減小長(zhǎng)期徐變變形。根據(jù)文獻(xiàn)中的介紹，在某47m+70m+45m三跨連續(xù)梁的工程實(shí)踐中取得了較好的效果。圖1-1. 90m橋跨、20m寬箱按零彎矩設(shè)計(jì)懸拼圖1-2. 6

20、90m跨湘江二橋建成圖1-3. 850m纜吊拼裝的大鯨港大橋圖1-4. 680m懸吊拼裝的益陽(yáng)大橋 圖1-5. 480m纜吊拼裝石龜山大橋1.5 本課題研究的主要內(nèi)容為探索上述問(wèn)題，本人在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，從調(diào)整結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)、改善結(jié)構(gòu)受力狀況的角度出發(fā)，力求從在以下幾方面做較深入的研究，以期獲得控制長(zhǎng)期撓度的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論：一、對(duì)傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)進(jìn)行反思，找出它產(chǎn)生長(zhǎng)期下?lián)系母?。二、將“零彎矩”的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)進(jìn)一步深化，使之更加全面和完善。對(duì)于特大跨徑梁橋還要特殊設(shè)計(jì)。同時(shí)提出一些主動(dòng)、有效的控制長(zhǎng)期撓度的新措施。三、結(jié)合正在建設(shè)中的蘇通長(zhǎng)江大橋輔航道橋（跨徑組合140m+268

21、m+140m連續(xù)剛構(gòu)橋），對(duì)傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的長(zhǎng)期撓度和按新觀點(diǎn)所控制長(zhǎng)期撓度進(jìn)行比較。第二章長(zhǎng)期撓度成因及控制 從第一章我們認(rèn)識(shí)到有兩種不同的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)直接影響到結(jié)構(gòu)施工和成橋以后的受力與線型，并與運(yùn)營(yíng)中長(zhǎng)期撓度的控制是息息相關(guān)的，因此它也是解決長(zhǎng)期下?lián)系母此?。從這個(gè)意義上說(shuō)，只要對(duì)預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)，就能夠從源頭上解決問(wèn)題。本章從傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)進(jìn)行分析中找到大跨梁橋產(chǎn)生長(zhǎng)期下?lián)系脑?。通過(guò)對(duì)“預(yù)應(yīng)力零彎矩”設(shè)計(jì)理論的深化，為控制長(zhǎng)期撓度的增長(zhǎng)找到新的途徑。2.1 傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)觀點(diǎn)存在問(wèn)題2.1.1圖式。傳統(tǒng)預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋配索設(shè)計(jì)，所選基本結(jié)構(gòu)是橋梁最終狀態(tài)運(yùn)營(yíng)

22、狀態(tài)的連續(xù)梁圖式。先假定在支架上澆筑箱梁,按一次落架計(jì)算連續(xù)梁恒載彎矩Mg。其特點(diǎn)是恒載彎矩圖比較緩和，與懸臂梁彎矩M0相較，正、負(fù)彎矩絕對(duì)值均更?。ㄖc(diǎn)負(fù)彎矩M約為2 M0/3，跨中正彎矩M約為M0/3）。再計(jì)入活載、溫度、混凝土收縮等因素，作出運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的總彎矩M包絡(luò)圖，由此配好連續(xù)梁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力索。設(shè)計(jì)的原則是控制不出現(xiàn)拉應(yīng)力并預(yù)留一定的壓應(yīng)力儲(chǔ)備。在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)中，對(duì)恒載（長(zhǎng)期持續(xù)荷載）和變化荷載（活載及附加力）是同等對(duì)待的。預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)既要考慮恒載又要同時(shí)考慮變化荷載的作用，這樣使得預(yù)應(yīng)力的設(shè)計(jì)不能完全針對(duì)起主導(dǎo)作用的恒載，也不可能實(shí)現(xiàn)零彎矩，所以產(chǎn)生施工中撓度是必然的。2.1.2預(yù)拱

23、度。為了控制懸臂施工中梁頂面的標(biāo)高符合設(shè)計(jì)線形，設(shè)計(jì)被迫采用設(shè)置預(yù)拱度的方法。即將梁的下?lián)现礷反方向加在預(yù)制廠的梁底模板上，使梁面有一個(gè)抬高量，這個(gè)預(yù)抬高稱“安裝標(biāo)高”。施工線形中實(shí)際包含了三種預(yù)拱度14:恒載預(yù)拱度、活載預(yù)拱度和徐變下?lián)项A(yù)拱度。恒載預(yù)拱度是指在橋梁的架設(shè)過(guò)程中預(yù)先將梁部結(jié)構(gòu)設(shè)置一向上的拱度(計(jì)算撓度的反向值)，此外施工預(yù)拱度還包括橋面和砼長(zhǎng)期收縮徐變撓度。一般設(shè)置施工預(yù)拱度的曲線線形和數(shù)值，是將從施工開(kāi)始到完工后一年左右時(shí)間中，每一節(jié)點(diǎn)的彈性和徐變總撓度的數(shù)據(jù)值反向設(shè)置?；钶d預(yù)拱度則是考慮到使梁在運(yùn)營(yíng)狀態(tài)時(shí)也能保持設(shè)計(jì)線形狀態(tài)，一般在線路設(shè)計(jì)線形上疊加一活載的反向撓度值，也有

24、的設(shè)計(jì)者直接將這部分活載撓度考慮到了基本設(shè)計(jì)線形之上。一般橋梁結(jié)構(gòu)取1/2車輛活載產(chǎn)生的撓度值設(shè)置活載預(yù)拱度，連續(xù)梁橋的活載預(yù)拱度稍小一些。上敘三種預(yù)拱度的設(shè)置使問(wèn)題變得特別復(fù)雜，需要專門的機(jī)構(gòu)進(jìn)行“工程控制”。即在施工中，梁的“安裝標(biāo)高”還要根據(jù)分塊施工預(yù)應(yīng)力大小以及梁段標(biāo)高實(shí)測(cè)情況，通過(guò)計(jì)算來(lái)確定。當(dāng)使用完善的預(yù)拱度的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)后，能使一年后竣工驗(yàn)收時(shí)的標(biāo)高恢復(fù)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。2.1.3 連續(xù)梁懸臂施工中實(shí)際圖式是雙懸臂梁。其支點(diǎn)自重彎矩Mg與簡(jiǎn)支梁圖式的跨中彎矩M0的絕對(duì)值相等。雙懸臂圖式支點(diǎn)自重彎矩Mg與從運(yùn)營(yíng)連續(xù)梁狀態(tài)彎矩MN存在著一個(gè)差值MeMNMg（為絕對(duì)值之差，約為M0/3）（見(jiàn)

25、示意圖2-1和2-2）。 圖2-1 圖2-2彎矩差Me作用在雙懸臂梁上，故必然產(chǎn)生撓度f(wàn)，在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)各個(gè)截面上、下緣都存在不平衡的應(yīng)力和相應(yīng)的初始轉(zhuǎn)角（見(jiàn)示意圖2-3）。傳統(tǒng)觀點(diǎn)按撓度反向設(shè)置好預(yù)留圖2-3拱度，雖能做到合攏時(shí)的梁面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求，但卻不能消除梁內(nèi)所存在的不平衡內(nèi)力Me。所以結(jié)構(gòu)合攏后彎矩差Me仍然作用在連續(xù)梁體系上，將產(chǎn)生相應(yīng)的撓度f(wàn)和初始轉(zhuǎn)角（見(jiàn)示意圖2-4）。很顯然，合攏后由彎矩差Me產(chǎn)生的總的初始撓度圖2-4為f+ f，相應(yīng)的總的初始轉(zhuǎn)角為+。并且，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，砼徐變產(chǎn)生后梁仍能沿合攏前存在初始轉(zhuǎn)角的狀態(tài)產(chǎn)生后期撓度。從我國(guó)大跨梁橋長(zhǎng)期下?lián)?3cm/年速度，可見(jiàn)

26、后期撓度的數(shù)值還是相當(dāng)可觀的，它數(shù)倍于彈性撓度。應(yīng)當(dāng)特別指出采用梁面預(yù)抬高的老辦法，它并不能改變結(jié)構(gòu)的受力狀況及其初始狀態(tài)，將必然產(chǎn)生長(zhǎng)期撓度問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)抓住這個(gè)問(wèn)題的根源，從改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力的觀點(diǎn)入手，以消除結(jié)構(gòu)的不平衡內(nèi)力的手段來(lái)消除每一個(gè)階段的撓度和初始轉(zhuǎn)角，達(dá)到控制長(zhǎng)期撓度的目的。2.2預(yù)應(yīng)力的“零彎矩”理論的深化湖南和廣東一些橋梁專家在懸臂施工所持的預(yù)應(yīng)力“零彎矩”設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，從實(shí)際出發(fā)抓住事物的本質(zhì)，通過(guò)預(yù)應(yīng)力手段取得了力學(xué)上平衡，由此不設(shè)預(yù)拱度，使施工的立模安裝標(biāo)高與成橋標(biāo)高能夠保持一致。這樣不但極大的簡(jiǎn)化了工程控制，而且實(shí)踐證明它對(duì)控制長(zhǎng)期撓度的效果也十分理想。零彎矩設(shè)計(jì)初期它

27、主要偏重于雙懸臂施工階段的預(yù)應(yīng)力配置，即使結(jié)構(gòu)滿足施工狀態(tài)恒載“零彎矩”的要求。然而合攏后連續(xù)梁狀態(tài)中還有橋面二期恒載和長(zhǎng)期活載的作用，它們?cè)谶B續(xù)梁上又產(chǎn)生新的彎矩M，又相應(yīng)出現(xiàn)新的撓度，此時(shí)箱梁頂、底板中的預(yù)應(yīng)力已對(duì)它們毫無(wú)辦法了，所以本文要將“零彎矩”觀點(diǎn)進(jìn)一步深化。2.2.1大跨梁橋的恒載眾所周知恒載（含一期恒載及其二期恒載）是大跨梁橋的主要矛盾(見(jiàn)表21)161732，其彎矩Mg占到總彎矩M的80以上，更是使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生長(zhǎng)期撓度的主要方面。由于傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)不是全部針對(duì)恒載而設(shè)置，它沒(méi)有抓住這個(gè)的主要矛盾，就不能解決長(zhǎng)期下?lián)蠁?wèn)題。但恒載形成經(jīng)過(guò)雙懸臂施工、連續(xù)梁合攏、橋面澆筑以及運(yùn)營(yíng)等四

28、個(gè)階段。因此在大跨梁橋中也要分階段設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力，使其滿足不同階段恒載“零彎矩”的要求。應(yīng)當(dāng)特別注意：在這點(diǎn)上它與傳統(tǒng)的“一次性到位”的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法是截然不同的。表21 恒載彎矩占總彎矩的比例項(xiàng)目蘇通北岸引橋贛江西支特大橋蘇通大橋輔航道橋主跨跨徑（m）75110268恒載彎矩/總彎矩82%85%83%2.2.2恒載零彎矩原理為什么恒載彎矩為零最終導(dǎo)致?lián)隙纫矠榱隳?？可以用撓度?jì)算的基本公式來(lái)論證：由于預(yù)應(yīng)力彎矩MT與自重彎矩M0相平衡，使梁內(nèi)彎矩Me0 （2-1）那么根據(jù)圖乘法原理，可計(jì)算出相應(yīng)梁的撓度也為零15。 （2-2） 式中： Mo:懸臂自重彎矩 MT :預(yù)應(yīng)力彎矩 Me：梁內(nèi)彎矩 M：?jiǎn)?/p>

29、位力（P1）作用在跨中所產(chǎn)生的梁內(nèi)彎矩采用“零彎矩”觀點(diǎn)設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力后懸臂施工狀態(tài)的內(nèi)力和變形就等同于滿堂支架整體建造狀態(tài)。所以合攏后恒載混凝土徐變的次內(nèi)力值也大幅度減少，能使徐變的下?lián)现狄糙吔诹恪?.3體外索的引進(jìn)2.3.1連續(xù)梁（剛構(gòu)）合攏后，接著施工橋面系g2（二期恒載）；進(jìn)入運(yùn)營(yíng)階段，還要承受均布活載gp1.05（t/車道）。這兩者統(tǒng)稱為連續(xù)梁圖式的后期均布恒載gp，它將產(chǎn)生不小的跨中撓度f(wàn)t，這也是大跨梁橋長(zhǎng)期下?lián)蟜的一個(gè)主要組成部分。 無(wú)論傳統(tǒng)的“預(yù)抬高”和“預(yù)應(yīng)力零彎矩法”都只能解決合攏前的跨中標(biāo)高問(wèn)題，使其施工撓度絕對(duì)值盡量少發(fā)生在跨中。但這兩種手段都不能阻止ft的產(chǎn)生。蘇通大

30、橋268m連續(xù)剛構(gòu)，為了控制長(zhǎng)期撓度f(wàn)p的發(fā)展，在箱梁內(nèi)設(shè)置了體外索R.如圖2-3.如果設(shè)計(jì)恰當(dāng)，能使它所產(chǎn)生的彎矩MR恰好和后期均布荷載（Pp）所產(chǎn)生的Mgp相反，則實(shí)現(xiàn)了運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的零彎矩。 圖2-3 預(yù)應(yīng)力體外索圖中符號(hào)： 橋面荷載g2 箱梁自重g1 車道荷載中的均布荷載gp后期總荷載gg2gp所產(chǎn)生的連續(xù)梁彎矩MpR：體外索拉力 z：體外索到中性軸距離 MR ：體外索產(chǎn)生的梁內(nèi)彎矩zR2.3.2由圖可見(jiàn)，要使體外索產(chǎn)生比較明顯的效果，跨中的梁高Ds應(yīng)該有一定的高度。Ds愈大體外索彎矩MR愈大，效果愈好，Ds愈小則MR值小，效果不明顯。通過(guò)分析可得到一個(gè)新概念：即體外索是解決橋面均布荷載產(chǎn)

31、生長(zhǎng)期下?lián)系囊粋€(gè)重要方法。2.4抗彎剛度EJ的選擇連續(xù)梁（剛構(gòu)）橋在運(yùn)營(yíng)中隨時(shí)間t的增長(zhǎng)將產(chǎn)生長(zhǎng)期撓度f(wàn)t，其值大小由前敘（2-2）計(jì)算公式可見(jiàn)有幾個(gè)影響因素。 ftMeMds/EJ (2-2)前敘的預(yù)應(yīng)力“零彎矩”方法是用預(yù)應(yīng)力手段MT減少自重彎矩M0使梁內(nèi)彎矩Me值降到最小程度。但是無(wú)論如何努力，由于構(gòu)造、工藝等種種原因，梁內(nèi)的彎矩Me在各個(gè)截面總不能全部為零，因此長(zhǎng)期撓度f(wàn)t是不可避免產(chǎn)生的。因此一個(gè)好的設(shè)計(jì)是如何采取措施，使ft值受到控制。2.4.1梁EJ.在Me值一定的情況下控制ft拱度的關(guān)鍵因素是增大主梁抗彎剛度EJ。其中E是箱梁砼彈性模量，J是截面慣性矩（JbD3/12）,與截面

32、高度D3成正比。所以要保證跨中一定的梁高Ds、增大慣性矩J、那么后期撓度f(wàn)t值就會(huì)急劇減少，這比其它方法見(jiàn)效得多?，F(xiàn)以蘇通大橋268m連續(xù)剛構(gòu)為例，跨中不同梁高在g27（t/m）（橋面重）及g2.04(t/m)均布活載的共同作用下g7+29（t/m）如表2-2.表2-2 不同梁高ft比較梁高D(m)慣性矩J(m4)抗彎剛度EJ （Tm2）106連續(xù)剛構(gòu)拱度f(wàn)t（cm）比較4.50m37.4313112.51005.0453.8518812.1976.1596.3633710.5847.25157.05509.2748.10213.237468.366注：E3.5106（t/m2）2.4.2跨中

33、梁高及線型選擇當(dāng)蘇通大橋跨中梁高D4.50m是按傳統(tǒng)方法確定的，高度偏矮，不能實(shí)現(xiàn)體外索張拉使后期荷載g9(t/m)所產(chǎn)生的彎矩為零。因此考慮加大到D7.25m時(shí)，能使撓度減少26。由此可見(jiàn)目前箱梁底板慣用拋物線型確定梁高的方法將跨中部分梁的慣性矩削弱過(guò)大，造成抗彎剛度EJ不足。如果跨中0.4L部分梁高采用直線形，加大EJ則對(duì)減少ft有良好的效果。 2.4.3跨中部分箱梁采用預(yù)制拼裝 眾所周知箱梁砼的彈性模量E是隨時(shí)間增長(zhǎng)而加大的。目前在懸臂施工中由于加入早強(qiáng)劑使其強(qiáng)度三天就能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，但彈性模量沒(méi)有達(dá)到。這也是造成撓度增大的一個(gè)重要原因。因此蘇通大橋要求砼養(yǎng)護(hù)710天才能張拉預(yù)應(yīng)力，

34、但影響工期。一個(gè)較好的解決的辦法是跨中部箱梁采用預(yù)制拼裝新工藝，將跨中直線設(shè)梁體在預(yù)制場(chǎng)存放36個(gè)月，使其砼收縮徐變提早完成，彈性模量E也可提高1030%。這樣使運(yùn)營(yíng)中長(zhǎng)期下?lián)现礷t也相應(yīng)減少1030。第三章 箱梁的懸臂施工設(shè)計(jì)階段大跨徑梁橋通常都采用懸臂施工工藝，在合攏前是最不利的工況。前敘“零彎矩”理論就是抓住這個(gè)矛盾，提出箱梁上緣預(yù)應(yīng)力彎矩MT有意識(shí)地按抵抗箱梁自重懸臂彎矩Mg原則設(shè)計(jì)。終使各個(gè)截面所預(yù)留的彎矩Me（MgMT）甚小，因此合攏前的箱梁撓度和轉(zhuǎn)角均接近零；這樣懸臂施工狀況和滿堂支架整體建造狀況是雷同的。國(guó)內(nèi)用這種理論建造的連續(xù)梁只有十余座，大多數(shù)橋梁工程師都不熟悉。因此本章著

35、重匯總四座實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明，然后進(jìn)行歸納小結(jié)箱梁懸臂施工中的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)技巧。3.1 湘潭湘江二橋?qū)嵗嫣断娼蛉L(zhǎng)1830.4m。其中主跨為50+590+50m變截面連續(xù)梁，原設(shè)計(jì)采用懸臂澆筑施工。施工中因工期需要將490m橋跨的單箱（B20m）連續(xù)梁的現(xiàn)澆施工改為提升千斤頂懸拼方案（如圖21所示）。采用“零彎矩理論”的初衷是箱梁不需設(shè)“預(yù)拱度”，全橋可以共有一套橫板。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(cè)跨中撓度無(wú)變化，并將原留在跨中下緣的預(yù)應(yīng)力備用索拆除。2003年復(fù)測(cè)跨中下?lián)弦矡o(wú)大變化，事實(shí)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)稀?.1.1、箱梁尺

36、寸如表3-1，高5.42.5m，寬20.50m，腹板厚從1m變至0.35m；底板寬度從8.0m變至9.16m；底板厚度從0.66m變至0.25m；頂板厚度0.530.31m。截面面積A19.110.9m2；中性軸Y上3.041.03m；慣性矩J97.6110.41m4 ，110m跨徑預(yù)制箱梁拼裝的自重彎矩MgXiPi。施工中臨時(shí)支點(diǎn)最大彎矩Mg129688t.m表3.1、90m連續(xù)梁懸臂施工自重彎矩Mg1節(jié)段號(hào)MP(t.m)M1(m)ds(m)EI1/(E.I)MPM1ds/(E.I)累加值左邊右邊左邊右邊左邊右邊(t/m2)(m4)(1/t.m2)(cm)(cm)14475695 404.0

37、 4.0 2E+0610.7 10.4 4.28E-084.4E-080.0162806270.02 135121179 844.0 4.0 2E+0611.5 10.7 3.99E-084.3E-080.0730883640.09 127661707 1284.0 4.0 2E+0612.9 11.5 3.56E-084E-080.174350060.26 116831948 16124.0 4.0 2E+0615.0 12.9 3.05E-083.6E-080.2330639810.50 104392004 20164.0 4.0 2E+0618.0 15.0 2.54E-083.1E-0

38、80.2404758060.74 92751784 23.5203.5 3.5 2E+0621.5 18.0 2.12E-082.5E-080.1827560280.92 81621750 27243.5 3.5 2E+0626.2 21.5 1.75E-082.1E-080.1661203521.09 71351742 30.5273.5 3.5 2E+0632.1 26.2 1.42E-081.7E-080.1541547461.24 63051914 34313.5 3.5 2E+0640.6 32.1 1.13E-081.4E-080.1659616541.41 57752214 37

39、343.0 3.0 2E+0648.9 40.6 9.35E-091.1E-080.1673329961.57 427452884 40373.0 3.0 2E+0655.5 48.9 8.24E-099.4E-090.2854291821.86 327144926 43403.0 3.0 2E+0667.0 55.5 6.82E-098.2E-090.3629822732.22 240585199 46433.0 3.0 2E+0680.9 67.0 5.65E-096.8E-090.386954122.61 160046858 49463.0 3.0 2E+0697.6 80.9 4.68

40、E-095.7E-090.4740598993.08 3.1.2、預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)單箱梁上緣寬20cm，縱向預(yù)應(yīng)力全部直錨在頂板上，每一個(gè)截面共六孔。設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力采用鋼絞線，采用XM15-12錨具。有關(guān)計(jì)算系數(shù)如下：直徑j(luò)15.24 ；面積A=1.4cm2；極限抗拉強(qiáng)度max1860Mpa18.6t/cm2；單根鋼絞線破斷拉力 NmaxAmax26t，考慮平彎、豎彎等損失后，使用預(yù)應(yīng)力按0.55 Nmax計(jì)，N0.55 Nmax0.552614.3t=143KN/束12束172t/孔 = 2 * GB3 .截面上緣懸臂預(yù)應(yīng)力有三種類型，分六層布置。預(yù)應(yīng)力孔道中心距外邊緣距離a，與中性軸距離zY上a，。

41、預(yù)應(yīng)力N所產(chǎn)生的彎矩MNN*z。施工中臨時(shí)支點(diǎn)彎矩MN131350t.m，大于懸臂自重支點(diǎn)彎矩Mg129688t.m，為自重彎矩的105.6%。由自重及其預(yù)應(yīng)力彎矩圖可知（見(jiàn)圖3.1），原設(shè)計(jì)所配置的上緣預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的正彎矩能夠完全抵消自重的懸臂負(fù)彎矩，并且還留有一定的富余，因此施工時(shí)箱梁體產(chǎn)生小于1cm的上抬撓度。圖3.13.1.3施工中要點(diǎn)（詳見(jiàn)文獻(xiàn) ）、分段.預(yù)制塊以100t重量為準(zhǔn)，調(diào)整各段長(zhǎng)度。、塊縫.采用干、濕混合型式：即腹板為預(yù)制齒塊用環(huán)氧樹脂膠粘縫。頂、底板留有0.50m槽口，箱塊合攏的當(dāng)天晚上焊接鋼筋，用微膨脹砼填槽。這種方法適合木模板、預(yù)制精度不高的橋梁。由于頂、底板屬于鋼

42、筋砼，整體性得到保證，防水性能好。、固定.箱塊吊裝就位后，先用臨時(shí)精軋螺紋鋼32張拉固定（上4下2），然后脫吊鉤穿縱向預(yù)應(yīng)力，張拉后移動(dòng)掛籃。、調(diào)力.每?jī)蓧K箱梁頂面對(duì)應(yīng)縱向預(yù)應(yīng)力錨頭處留兩個(gè)3080cm的槽口。當(dāng)因縱向預(yù)應(yīng)力過(guò)大箱梁上抬量超過(guò)2cm時(shí)，可留此孔不張拉。以后如箱梁下?lián)蠒r(shí)可回頭用YC20小千斤頂采用分索張拉法補(bǔ)拉。采用上敘辦法調(diào)整上緣預(yù)應(yīng)力的大小。、標(biāo)高控制.采用“直接錯(cuò)位法”，即降預(yù)應(yīng)力孔道由8cm加大至10cm，拼裝時(shí)誤差如在1cm范圍內(nèi)可用提升千斤頂直接升、降箱塊，使其與設(shè)計(jì)標(biāo)高相符。、吊裝速度.一個(gè)橋墩2塊/天，總平均速度（ 孔/月），可同時(shí)兩個(gè)墩工作，每塊工作周期三天。3

43、.2 南昌贛江西支特大橋.箱梁尺寸.高2.56.3m，寬17.35m，腹板厚從0.5m變至0.4m；底板厚度從0.66m變至0.25m，頂板厚度0.26m。截面面積A19.110.9m2；中性軸Y上3.041.03m；慣性矩J97.6110.41m4.110m跨徑連續(xù)梁現(xiàn)澆，自重彎矩MgXiPi。施工中臨時(shí)支點(diǎn)最大彎矩Mg139415t.m.主梁縱向預(yù)應(yīng)力布置，頂板縱向預(yù)應(yīng)力采用“平彎”方式在腹板頂部錨固，一個(gè)截面共六孔。設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力采用鋼絞線，有關(guān)計(jì)算系數(shù)如下：直徑j(luò)15.24 ；面積A=1.4cm2；極限抗拉強(qiáng)度max1860Mpa18.6t/cm2；單根鋼絞線破斷拉力 NmaxAmax26

44、t，考慮平彎、豎彎等損失后，使用預(yù)應(yīng)力按0.55 Nmax計(jì)，N0.55 Nmax0.552614.3t=143KN/束圖3.2、110m跨箱梁懸臂施工.截面上緣懸臂預(yù)應(yīng)力有三種類型，分六層布置。預(yù)應(yīng)力孔道中心距外邊緣距離a，與中性軸距離zY上a。預(yù)應(yīng)力N所產(chǎn)生的彎矩MNN*z。預(yù)應(yīng)力支點(diǎn)彎矩MN148386t.m，大于懸臂自重支點(diǎn)彎矩Mg139415t.m，為自重彎矩的122.8%。本設(shè)計(jì)所配置的上緣預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的正彎矩能夠完全抵消自重的懸臂負(fù)彎矩，并且還留有一定的富余，在施工時(shí)箱梁體產(chǎn)生少量的向上撓度（小于1cm）。注意到拱度計(jì)算中應(yīng)采用受彎E值。其中：50預(yù)應(yīng)力砼受壓彈性模量E3.510

45、4Mpa3.5106（t/m2），E為受彎彈性模量E0.625E0.6253.51062106（t/m2）.110m跨箱梁恒重P箱梁5346+橋面9076253t， 其中梁自重G05346t，占85.5。在合攏形成連續(xù)梁狀態(tài)后，再施工的第二期恒載（橋面系）重G8.245110907t，它僅占恒重的14.5，但要產(chǎn)生后期撓度，可以用張拉下緣預(yù)應(yīng)力索來(lái)解決。3.3 蘇通75m連續(xù)梁方案3.3.1原設(shè)計(jì)復(fù)算.箱梁尺寸，高4m，寬16.4m，腹板厚從0.9m變至0.4m；底板厚度從0.8m變至0.25m，頂板厚度0.25m。截面面積A3111m2；中性軸Y上1.781.29m；慣性矩J46.923.3

46、m4.75m跨徑預(yù)制箱梁拼裝的自重彎矩MgXiPi。施工中臨時(shí)支點(diǎn)最大彎矩Mg119570t.m.主梁縱向預(yù)應(yīng)力布置，頂板縱向預(yù)應(yīng)力采用“平彎”方式在腹板頂部錨固，一個(gè)截面共四孔。設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力采用鋼絞線，有關(guān)計(jì)算系數(shù)如下：直徑j(luò)15.24 ；面積A=1.4cm2；極限抗拉強(qiáng)度max1860Mpa18.6t/cm2；單根鋼絞線破斷拉力 NmaxAmax26t，考慮平彎、豎彎等損失后，使用預(yù)應(yīng)力按0.55 Nmax計(jì)，N0.55 Nmax0.552614.3t=143KN/束.截面上緣懸臂預(yù)應(yīng)力有三種類型，分六層布置。預(yù)應(yīng)力孔道中心距外邊緣距離a，與中性軸距離zY上a。預(yù)應(yīng)力N所產(chǎn)生的彎矩MNN*z

47、。施工中臨時(shí)支點(diǎn)彎矩MN114008t.m，小于懸臂自重支點(diǎn)彎矩Mg119570t.m，僅相當(dāng)71.6%。由此可見(jiàn)按運(yùn)營(yíng)連續(xù)梁狀態(tài)所配置的上緣預(yù)應(yīng)力所產(chǎn)生的正彎矩，不能完全抵消自重的懸臂負(fù)彎矩，因此必然產(chǎn)生下?lián)?，這就是問(wèn)題的結(jié)癥所在。懸臂施工中彎矩見(jiàn)圖3.3。.75m跨箱梁恒重P3300t， 其中梁自重G02800t，占85。在合攏形成連續(xù)梁狀態(tài)后，再施工的第二期恒載（橋面系）重G500t，它僅占恒重的15。從兩者重量之比，也可以說(shuō)明以15的重量所處的圖式（連續(xù)梁）來(lái)“倒拆”85的重量所處的圖式（雙懸臂）顯然是不合理的。圖3.3、 75m箱梁用跨墩吊機(jī)懸拼施工彎矩3.3.2懸臂施工的撓度:.彎

48、矩差Me。將雙懸臂自重彎矩Mg和預(yù)應(yīng)力彎矩MN相減 ,可求得兩者彎矩差Me。（MeMgMN）施工中臨時(shí)支點(diǎn)位置MN15562t.m，相當(dāng)自重彎矩Mg1的28.撓度f(wàn)。差值Me具有支點(diǎn)大，跨中小的特點(diǎn)。這說(shuō)明了設(shè)計(jì)按運(yùn)營(yíng)狀態(tài)（連續(xù)梁圖式）配置預(yù)應(yīng)力與實(shí)際情況（雙懸臂圖式）不同所在。由此所產(chǎn)生的跨中最大撓度 f= 式中：50預(yù)應(yīng)力砼受壓彈性模量E3.5104Mpa3.5106（t/m2）E為受彎彈性模量E0.625E0.6253.51062.19106（t/m2）各截面慣性矩 Ji由于底板、腹板厚度不同，所以是一個(gè)變數(shù)。f12 3.5472104/2.19106=0.016(m)1.6（cm）.按

49、同樣方法可求得其他各點(diǎn)撓度。本橋撓度較小主要原因是跨中主梁截面較高4m(為方便施工，全跨為等截面4m)。應(yīng)當(dāng)指出有撓度和轉(zhuǎn)角，砼徐變按此作為初始狀態(tài)。按10年后f徐等于三倍f12計(jì)，則徐變下?lián)现礷徐31.624.86(cm)，相當(dāng)跨徑75m的L/1543,其絕對(duì)值十分可觀。3.3.3按“零彎矩”設(shè)計(jì).如圖3-4按設(shè)計(jì)所有的預(yù)應(yīng)力懸臂索號(hào)、位置均不變，僅改變每孔中的鋼絞線根數(shù)，以滿足MeMgMN0的要求。與原設(shè)計(jì)比較如表3.2。增減鋼絞線數(shù)為（16）根到（5）根。總索力達(dá)13842(t),與原設(shè)計(jì)N0=9865(t)增加40%(但后期跨中正彎矩索可減少)。將零彎矩預(yù)應(yīng)力彎矩MN和箱梁自重彎矩Mg

50、相減，求得各截面兩者彎矩差Me(-744(t.m)1095(t.m)。將帶正(負(fù))彎矩但絕對(duì)值甚小的Me作用在雙懸臂上，用圖乘法求得撓度0.20(mm)，可見(jiàn)已基本達(dá)到“零位移”的效果。表3.2、75m橋跨預(yù)應(yīng)力修正項(xiàng)目原設(shè)計(jì)零彎矩配索比較下彎索W12*15j15.24=429t2*25j25.24=715t+10W22*15j15.24=429t2*25j25.24=715t+10W32*15j15.24=429t2*19j25.24=544t+4W42*15j15.24=429t2*25j25.24=715t+10W52*15j15.24=429t2*12j25.24=343t-3懸 臂

51、索T14*12j15.24=686t4*25j25.24=1430t+13T24*12j15.24=686t4*25j25.24=1430t+13T34*12j15.24=686t4*15j25.24=858t+3T44*12j15.24=686t4*25j25.24=1430t+13T54*12j15.24=686t4*25j25.24=1430t+13T64*15j15.24=858t4*31j25.24=1773t+16T74*15j15.24=858t4*19j25.24=1087t+4T84*15j15.24=858t4*19j25.24=1088t+4T94*15j15.24=85

52、8t4*19j25.24=1089t+4T104*15j15.24=858t4*9j25.24=515t-6T114*15j15.24=858t4*5j25.24=286t-10圖3.4、75m箱梁零彎矩設(shè)計(jì).計(jì)算表明，范立礎(chǔ)院士在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁書中所提出的零彎矩理論在B1標(biāo)75m連續(xù)梁中可以得到證明。在工程運(yùn)用中按原設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力索布置位置不變的前提下，僅僅改用不同波紋管道的直徑以便放置不同根數(shù)的鋼絞線就能達(dá)到零彎矩和零位移的目的。3.4、蘇通268m連續(xù)剛構(gòu)零彎矩設(shè)計(jì)上敘三個(gè)實(shí)例橋梁跨徑均小于150m。按傳統(tǒng)理論（連續(xù)梁圖式）所設(shè)計(jì)的上緣預(yù)應(yīng)力彎矩MT與懸臂施工的自重彎矩Mg相差的截面存留

53、彎矩Me的絕對(duì)值尚不大。因此所產(chǎn)生的撓度也在一定范圍。然而到了200m以上跨徑，問(wèn)題就由數(shù)量轉(zhuǎn)變成質(zhì)量。為了研究特大跨徑“零彎矩”設(shè)計(jì)的可能性，特別選蘇通大橋輔航道268m連續(xù)剛構(gòu)進(jìn)行比較，有關(guān)詳細(xì)數(shù)據(jù)可見(jiàn)第五章實(shí)例。3.4.1、2134m懸臂施工當(dāng)懸臂施工長(zhǎng)度a為30m、68m、103m三種工況中，箱梁上緣預(yù)應(yīng)力索所產(chǎn)生的彎矩MN均大于箱梁懸臂彎矩Mg，故箱梁均不會(huì)下?lián)稀＝?jīng)計(jì)算，其端面還有少量抬高（0.84cm、5.25cm、5.99cm），如果計(jì)入施工荷載和掛籃重量影響，端梁面標(biāo)高大致與設(shè)計(jì)標(biāo)高一致。但當(dāng)跨徑L200m（即a100m）時(shí)，由于雙懸臂施工自重彎矩Mggl2/8中彎矩Mg與跨徑

54、平方成正比，所以Mg急劇增長(zhǎng)，開(kāi)始大于預(yù)應(yīng)力彎矩MN?？梢酝ㄟ^(guò)計(jì)算得到，最大懸臂狀態(tài)恒載（箱梁自重）彎矩M0為3.858105t.m。而此時(shí)支座預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的彎矩MN為3.345105t.m。兩者彎矩差（MeMNMg）最大值為-5.128104（t.m）為總值的13。在合攏前懸臂a133m時(shí)的內(nèi)力情況如圖3-5，相應(yīng)的，將在跨中位置將產(chǎn)生向下fo24cm的撓度，其值十分巨大。3.4.2、按照“恒載零彎矩”觀點(diǎn)補(bǔ)充預(yù)應(yīng)力索力，如圖3-6。為了改變?cè)O(shè)計(jì)上緣預(yù)應(yīng)力配置不足的缺陷，在保持原設(shè)計(jì)孔道位置不變，僅僅加大預(yù)應(yīng)力孔道直徑，增加孔內(nèi)預(yù)應(yīng)力索根數(shù)并且結(jié)合體外索的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)前提下結(jié)構(gòu)也可以不

55、設(shè)置任何預(yù)拱度。、“施工中雙懸臂狀態(tài)”恒載“零彎矩”的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)：懸臂最大自重彎矩為M-=3.858105t.m，而原設(shè)計(jì)支座處預(yù)應(yīng)力只能滿足成橋連續(xù)梁狀態(tài)（3.345105t.m）；理論上應(yīng)增加支座負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力索力為（3.8583.345）105/7.8456539t；此時(shí)，按實(shí)際計(jì)算配置增加了預(yù)應(yīng)力后，預(yù)應(yīng)力彎矩MN為3.8896105t.m，預(yù)應(yīng)力與恒載（箱梁自重）（MeMNMg）產(chǎn)生的彎矩差甚小。在支座處Me 為3.16103t.m僅為支座截面處自重彎矩3.858105t.m的1。相應(yīng)地該階段跨中產(chǎn)生的初始撓度趨近于零。、“成橋的連續(xù)梁狀態(tài)”恒載“零彎矩”預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)（引入體外索）：當(dāng)按

56、實(shí)際配置增加了預(yù)應(yīng)力后，支座位置預(yù)應(yīng)力彎矩MN增加到3.9105t.m。此時(shí)，除有一期恒載的彎矩以外，還需考慮二期恒載（橋面系）g=-7t/m。其產(chǎn)生的支座負(fù)彎矩為M-=5.035104t.m（為恒載彎矩的15.4）。該階段期恒載和二期恒載彎矩之和為（-3.261050.5035105）3.76105t.m。從彎矩上來(lái)看，支座位置彎矩能夠平衡恒載的彎矩，并且還留有一定的富余。經(jīng)濟(jì)性。原設(shè)計(jì)正彎矩區(qū)預(yù)應(yīng)力只能滿足一期恒載的強(qiáng)度要求。其二期恒載和活載產(chǎn)生的正彎矩如前所述擬增加3297t的體外索予以平衡。3.4.3、評(píng)議入上所敘，如果按“零彎矩”觀點(diǎn)，可在原道中增加預(yù)應(yīng)力索。經(jīng)計(jì)算一幅橋?qū)捫柙黾?0

57、2j15.24鋼絞線，全橋共計(jì)404t。所需的費(fèi)用約為404t1.10萬(wàn)元/t444萬(wàn)元。該費(fèi)用巨大，而且在施工中增加孔內(nèi)鋼索根數(shù)的方法操作上十分困難，故在大跨梁橋箱梁中按“零彎矩”配索設(shè)計(jì)在實(shí)際中很難辦到，故另需找新徑。在第五章介紹安裝臨時(shí)索斜拉塔柱以及臨時(shí)斜拉索來(lái)輔助大跨梁橋合攏。圖3-5、268m連續(xù)剛構(gòu)懸臂施工彎矩圖 圖3-6、268m連續(xù)剛構(gòu)橋雙懸臂“零彎矩”配索第四章 連續(xù)剛構(gòu)橋大跨梁橋經(jīng)過(guò)雙懸臂施工和跨中合攏工藝，形成了連續(xù)剛構(gòu)橋，進(jìn)入兩人汽車運(yùn)營(yíng)階段。本章論敘這個(gè)工程中所能采取的控制長(zhǎng)期下?lián)系囊恍┐胧?，如：跨中?duì)頂合攏、張拉下緣預(yù)應(yīng)力索進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換、通過(guò)體外索消除二期荷載撓度等

58、等。4.1 跨中對(duì)頂合攏4.1.1砼徐變縮短的消除方法.砼徐變是指持續(xù)荷載（恒載）作用下，砼體內(nèi)水泥膠體孔隙中游離水慢慢通過(guò)毛細(xì)管被擠出并蒸發(fā)，使得結(jié)構(gòu)整體產(chǎn)生尺寸縮小的應(yīng)變過(guò)程。砼徐變的方向與結(jié)構(gòu)的初始狀態(tài)有關(guān)。如連續(xù)梁自重荷載g就存在正（負(fù)）彎矩Mg（即存在轉(zhuǎn)角）。因此在若干年后所發(fā)生的砼徐變也必然沿著已留有的轉(zhuǎn)角方向發(fā)生應(yīng)變，即產(chǎn)生徐變撓度。如果有意識(shí)設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力索所產(chǎn)生的彎矩MT與恒載Mg相反，使連續(xù)梁各個(gè)截面的恒載彎矩MiMgMT0，截面上下緣應(yīng)力基本相等，即各截面轉(zhuǎn)角也為0。這樣就使若干年所產(chǎn)生的砼徐變僅發(fā)生軸向縮短而不產(chǎn)生下?lián)?。但是砼徐變的軸向縮短也要盡量預(yù)消除。多年實(shí)踐表明：在合

59、攏前跨中設(shè)置千斤頂，將連續(xù)剛構(gòu)合攏段兩端適當(dāng)?shù)捻旈_(kāi)，產(chǎn)生一個(gè)與將來(lái)砼收縮相反的水平位移，這樣就控制了箱梁砼徐變的軸向縮短。4.1.2“跨中對(duì)頂”工藝.從對(duì)改善橋墩受力、消除溫度影響和減小混凝土后期徐變等角度考慮，將千斤頂放置在頂板與放置在底板沒(méi)有多大差別。為了避免產(chǎn)生橫橋向的彎矩，千斤頂在設(shè)置時(shí)還應(yīng)該注意均衡對(duì)稱，頂開(kāi)時(shí)也應(yīng)同步進(jìn)行19?？缰袑?duì)頂力取決于消除混凝土徐變和二期恒載以及合攏溫差等對(duì)橋墩影響程度等因素。施工中應(yīng)注意在跨中用千斤頂邊頂推，邊觀測(cè)橋墩水平位移，理論上以頂開(kāi)力和頂開(kāi)量雙控?？缰袑?duì)頂工藝經(jīng)驗(yàn)如圖4-1。 = 1 * GB3 從補(bǔ)償合攏溫度等因素考慮，應(yīng)以頂開(kāi)量控制為宜。 =

60、2 * GB3 從改善活載和二期恒載的橋墩受力和對(duì)后期混凝土收縮角度考慮，應(yīng)以頂開(kāi)力控制。 = 3 * GB3 從結(jié)構(gòu)安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)一般推薦頂推力大小控制。 圖4-1.跨中梁對(duì)頂合攏4.1.3國(guó)內(nèi)多座橋“跨中對(duì)頂”實(shí)踐 = 1 * GB3 云南紅河大橋（58m182m265m194m70m）系五跨連續(xù)剛構(gòu)橋。為減小跨中長(zhǎng)期撓度及橋墩身內(nèi)力調(diào)整時(shí)，在拱頂安置2臺(tái)千斤頂施加3000KN水平力；如圖4-2。頂推力的施加方法是：在次邊跨合攏前，用千斤頂在主梁懸臂端部施加一對(duì)2000KN的水平推力后焊接勁性骨架，將頂推力永久存儲(chǔ)在主梁內(nèi)。再進(jìn)行次邊跨合攏，最后張拉次邊跨底板鋼束。中跨合攏前，在主梁懸