大跨徑徑連續(xù)續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋設(shè)設(shè)計(jì)和和施工工中幾幾個(gè)問(wèn)問(wèn)題的的討論論報(bào)告人人：杜杜進(jìn)生生北京交交通大大學(xué)橋橋梁工工程系系主要內(nèi)內(nèi)容1連續(xù)剛剛構(gòu)橋橋的變變形和和開裂裂2不同合合攏方方案對(duì)對(duì)變形形及內(nèi)內(nèi)力的的影響響3主梁施施工超超方及及橋面面鋪裝裝超厚厚對(duì)變變形的的影響響4如何有有效施施加豎豎向預(yù)預(yù)應(yīng)力力5橋墩變變形對(duì)對(duì)主梁梁線形形的影影響6剛構(gòu)橋橋的““零彎彎矩設(shè)設(shè)計(jì)理理論””7箱梁截截面的的不均均勻收收縮徐徐變問(wèn)問(wèn)題8小結(jié)施工設(shè)計(jì)1連續(xù)剛剛構(gòu)橋橋的變變形和和開裂裂造價(jià)相相對(duì)較較低；；施工簡(jiǎn)簡(jiǎn)易快快捷；；建筑高高度小小，適適應(yīng)能能力強(qiáng)強(qiáng)；維護(hù)費(fèi)費(fèi)用少少。是200m跨徑以以內(nèi)的的主力力橋型型。連續(xù)剛剛構(gòu)橋橋建成成后出出現(xiàn)開裂及變形過(guò)過(guò)大的問(wèn)題題：車輛行行駛舒舒適性性破壞橋橋梁景景觀效效果橋梁安安全性性180座主要要預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土箱梁梁橋裂裂縫統(tǒng)統(tǒng)計(jì)：：變形不不僅僅僅是下下?lián)希?，伴隨隨某些些跨的的下?lián)蠐希砹硪恍┬┛鐣?huì)會(huì)發(fā)生生上拱。黃石長(zhǎng)長(zhǎng)江公公路大大橋跨跨中下下?lián)?，，最大大已達(dá)達(dá)到33.5cm，當(dāng)然然同時(shí)時(shí)出現(xiàn)現(xiàn)大量量的主主拉應(yīng)應(yīng)力斜斜裂縫縫與跨跨中區(qū)區(qū)段橫橫向裂裂縫。?；㈤T大大橋輔輔航道道橋跨跨中下下?lián)?，?2年22cm，遠(yuǎn)超超過(guò)原原設(shè)計(jì)計(jì)預(yù)留留值10cm。最近近由于于橫向向裂縫縫朝腹腹板發(fā)發(fā)展，，下?lián)蠐现涤钟衷龃蟠蟮?6cm。湖北鐘鐘祥漢漢江大大橋因因下?lián)蠐虾烷_開裂等等嚴(yán)重重病害害而拆拆除重重建佛開高高速的的潭洲洲大橋橋科—巴橋該該橋建建成于于1977年，跨跨徑為為53.6+240.8+53.6m。到建建成后后第18年，即即1995年，該該橋跨跨中一一共下下?lián)狭肆?20cm。瑞士士VSL公司于于1995年對(duì)科科—巴橋進(jìn)進(jìn)行加加固。。1996年9月也就就是加加固工工作結(jié)結(jié)束后后3個(gè)月，，整個(gè)個(gè)科—巴橋在在沒(méi)有有任何何預(yù)兆兆的情情況下下突然然全部部垮入入江中中。美國(guó)ParrottsFerry橋99+195+99帶鉸剛構(gòu)構(gòu)中中跨下?lián)蠐线_(dá)63.5cm美國(guó)西北北大學(xué)Bazant教授希望收集集到中國(guó)國(guó)的變形形數(shù)據(jù)從施工方方面來(lái)說(shuō)說(shuō)：不能片面面強(qiáng)調(diào)縮縮短施工工周期早期混凝凝土彈性性模量的的增長(zhǎng)明明顯滯后后于強(qiáng)度度的增長(zhǎng)長(zhǎng)，添加加早劑后后，混凝凝土雖很很快達(dá)到到規(guī)定強(qiáng)強(qiáng)度要求求，但其其彈性模模量往往往僅達(dá)到到設(shè)計(jì)值值的70%甚至更小小。早期期加載，，使混凝凝土徐變變?cè)龃?。。由《公路涵設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范范》中的混凝凝土徐變變系數(shù)終終極值梁梁體下?lián)蠐峡梢?jiàn)，，3天加載與與7天加載比比較，徐徐變系數(shù)數(shù)終極值值增加15%～20%。不同施工工合攏方方案對(duì)變變形及內(nèi)內(nèi)力的影影響主梁施工工超方及及橋面鋪鋪裝超厚厚對(duì)變形形的影響響如何有效效施加豎豎向預(yù)應(yīng)應(yīng)力合攏2不同施工工合攏方方案對(duì)變變形及內(nèi)內(nèi)力的影影響涇河大橋橋立面意意圖（單單位：m）涇河大橋橋立面示示意圖涇河大橋橋合攏方案案研究效果圖涇河大橋橋合攏方案案研究涇河大橋橋立面意意圖（單單位：m）多跨連續(xù)續(xù)剛構(gòu)橋橋合攏的的一般步步驟：T構(gòu)∏構(gòu)分段連續(xù)續(xù)形成全橋橋涇河大橋橋共有7個(gè)合攏段段（2m），擬定5種常見(jiàn)方方案進(jìn)行行對(duì)比分分析：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→次中跨→次邊跨→邊跨邊跨邊跨次中跨次中跨次邊跨次邊跨中跨方案3：邊跨→次中跨→次邊跨→中跨。從從兩側(cè)向向中間先先靜定““小合攏攏”形成成∏構(gòu)，再進(jìn)進(jìn)行超靜靜定“大大合攏””。邊跨邊跨次中跨次中跨次邊跨次邊跨中跨方案4：次中跨→邊跨→次邊跨→中跨。從從中間向向兩邊先先靜定““小合攏攏”，再再進(jìn)行超超靜定““大合攏攏”邊跨邊跨次中跨次中跨次邊跨次邊跨中跨方案5：次邊跨跨→次中跨→邊跨→中跨。邊跨邊跨次中跨次中跨次邊跨次邊跨中跨有限元分分析采用Midas有限元軟軟件對(duì)5種合攏方方案的成成橋狀態(tài)態(tài)進(jìn)行模模擬分析析，有限限元模型型見(jiàn)下圖圖。有限元模模型不同方案案主梁線線形比較較主梁累計(jì)計(jì)豎向位位移圖階段方案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主梁累計(jì)最大大下?lián)现担▎螁挝唬簃m）方案3、方案4豎向下?lián)现递^較小，線形較較平順，優(yōu)于于其他方案不同合攏方案案的主梁線形形比較主梁累計(jì)最大大上拱值（單單位：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墩頂水平位移移比較墩頂最大水平平位移絕對(duì)值值方案1方案2方案3號(hào)方案4方案52829183331墩頂最大水平平位移值（單單位：mm）方案3最大水平位移最小小，并且各墩墩變形較均勻勻，優(yōu)于其他他方案合攏成橋墩頂頂水平位移主梁應(yīng)力比較較主梁上緣應(yīng)力（壓應(yīng)應(yīng)力）分布主梁上緣應(yīng)力力主梁下緣應(yīng)力力主梁下緣應(yīng)力（壓應(yīng)應(yīng)力）分布不同合攏方案案對(duì)主梁應(yīng)力力影響不明顯顯墩底內(nèi)力比較較7~10號(hào)墩墩底剪力力值分布圖8墩底剪力圖圖9墩底彎矩圖7~10號(hào)墩墩底彎矩矩分布其中方案3，墩底產(chǎn)生的剪剪力和彎矩較較小，且各墩墩墩底受力相相對(duì)均勻，單單從墩底受力力角度考慮，，方案3最為合理。通過(guò)對(duì)主梁線線形、墩頂位位移、主梁應(yīng)應(yīng)力、墩底內(nèi)內(nèi)力對(duì)比分析析，涇河大橋橋合攏采用方方案3（邊跨、次中中跨、次邊跨跨、中跨的合合龍順序）最最為合理。設(shè)設(shè)計(jì)方和施工工方將方案3定為最終合龍龍方案。邊跨邊跨次中跨次中跨次邊跨次邊跨中跨成橋后內(nèi)力和和變形預(yù)測(cè)按照設(shè)計(jì)施工工過(guò)程進(jìn)行有有限元建模，，對(duì)方案3下成橋內(nèi)力和和變形進(jìn)行預(yù)預(yù)測(cè)主梁應(yīng)力墩底內(nèi)力主梁線形墩頂位移主梁上緣應(yīng)力力-0.4MPa-11.8MPa主梁下緣應(yīng)力力-1.4MPa-10.7MPa在恒載作用下下，主梁上緣緣產(chǎn)生最小壓壓應(yīng)力為0.4MPa，最大壓應(yīng)力力為11.8MPa；主梁下緣最小小壓應(yīng)力為1.4MPa，最大壓應(yīng)力力為10.7MPa梁體全截面受受壓，未出現(xiàn)現(xiàn)拉應(yīng)力。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橋墩墩底內(nèi)力力墩底全截面受受壓，未產(chǎn)生生拉應(yīng)力返回成橋主梁豎向向位移最大下?lián)现禐闉?17.1mm-17.1mm最大上拱值為為61.8mm61.8mm成橋10年主梁豎向位位移返回最大下?lián)现禐闉?38.3mm最大上拱值為為45mm-38.3mm45mm墩頂順橋向水水平位移7號(hào)墩墩頂位移移由向左的-1.6mm變?yōu)橄蛴业?7mm，變化值為78.6mm10號(hào)墩由向右的的3mm變?yōu)橄蜃蟮?51.5mm，變化值為54.5mm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主梁施工超方方及橋面鋪裝裝超厚對(duì)變形形的影響《橋涵施工規(guī)范范》規(guī)定,橋梁結(jié)構(gòu)斷面面尺寸允許有有±5％誤差，橋面面鋪裝厚度允允許超厚L/5000(7000)彈性撓度小，，徐變撓度必必然也小因此要設(shè)法減減小彈性撓度度。某主跨230m的大橋，分析析結(jié)構(gòu)超方5％，同時(shí)橋面面鋪裝調(diào)平層層超方10％、20％、30％、50％和100％對(duì)于跨中撓撓度的影響，，超方對(duì)跨中中點(diǎn)撓度的影影響：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在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)礎(chǔ)上，考慮不不同情況超方方后跨中的撓撓度，從中可可看出，原設(shè)設(shè)計(jì)彈性撓度度向上，超方方使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生生向下的撓度度，當(dāng)結(jié)構(gòu)超超方5％，調(diào)平層超超方100％時(shí)，彈性撓撓度已有原來(lái)來(lái)的向上18mm，下降為向下下3mm，即下?lián)?1mm。從表中還可可以看出，超超方不僅影響響彈性撓度，，同時(shí)對(duì)徐變變撓度影響更更大。補(bǔ)救措施?涇河橋超方后后彈性撓度度涇河橋超方后后徐變撓度度超方情況結(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涇河橋超方后后彈性和徐徐變撓度對(duì)比比4如何有效施加加豎向預(yù)應(yīng)力力豎向預(yù)應(yīng)力不不足是預(yù)應(yīng)力力箱梁腹板出出現(xiàn)斜裂縫的的主要原因之之一。精軋螺紋鋼錨錨固體系存在在以下不足：：（1）張拉應(yīng)力低低，伸長(zhǎng)量小?。唬?）剛性索，施施工稍有偏差差，螺母就擰擰不到位；（3）張拉控制應(yīng)應(yīng)力高，易斷斷筋，難更換換。湖南大學(xué)：：5m長(zhǎng)的鋼絞線線經(jīng)二次張張拉后，回回縮損失由由24％降為5％，預(yù)應(yīng)力力效率至少少是精軋螺螺紋鋼的2倍。梁高3m的4米長(zhǎng)節(jié)段混混凝土箱梁梁兩種預(yù)應(yīng)力力體系等應(yīng)應(yīng)力時(shí)造價(jià)價(jià)比較32mm精扎螺紋鋼鋼筋9955.2元鋼絞線6793.4元?jiǎng)倶?gòu)墩身建建成后相當(dāng)當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間，，才建墩上上梁的0號(hào)塊。由于于墩身橫向向收縮已大大部分完成成，而0號(hào)塊橫向收收縮受到墩墩身約束導(dǎo)導(dǎo)致底板中中部出現(xiàn)裂裂縫。所有存在齡齡期差的混混凝土結(jié)合合面，都有有因收縮差差而出現(xiàn)縱縱向裂縫的的風(fēng)險(xiǎn)。因此，節(jié)段段澆筑時(shí)間間間隔不要要過(guò)長(zhǎng)，截截面配筋要要考慮收縮縮影響。超載特別是是超重車軸軸荷載的作作用，對(duì)橫橫向的影響響比縱向更更大，這是是因?yàn)榭v向向彎矩自重重絕占大部部分；而橫橫向彎矩主主要由活載載引起，軸軸重超過(guò)規(guī)規(guī)范時(shí)，易易出現(xiàn)頂板板下緣的縱縱向裂縫。。裂縫成因之之一：日照作用下下腹板內(nèi)側(cè)側(cè)拉應(yīng)力可可達(dá)2MPa汽車活載對(duì)對(duì)長(zhǎng)期撓度度的影響分分析對(duì)于長(zhǎng)期作作用在橋梁梁上的汽車車活載，在在計(jì)算中給給予適當(dāng)?shù)牡恼蹨p，取取兩車道進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算算20年時(shí)間活載載效應(yīng)產(chǎn)生生的長(zhǎng)期徐徐變撓度。。涇河橋活載效應(yīng)造造成的彈性撓度最最大值為4.1cm，長(zhǎng)期徐變撓撓度增量為為4.7cm。蘇通橋活活載產(chǎn)生的的彈性撓度度為6.1cm，除去活載載彈性撓度度的影響，，活載效應(yīng)應(yīng)造成的長(zhǎng)長(zhǎng)期徐變撓撓度增量為為5.3cm橋墩變形對(duì)對(duì)主梁線形形的影響墩高不同截面尺寸不不同豎向彈性變變形不同位置不同豎向徐變變變形不同變形差橋墩豎向變變形差對(duì)主梁線形形的影響包包括兩部分分。第一，橋墩墩豎向位移移將直接引引起墩頂處處梁端的豎豎向下移，，這將使每每跨主梁線線形產(chǎn)生線線形變化。。第二，橋墩墩豎向變形形使得主梁梁產(chǎn)生附加加內(nèi)力，進(jìn)進(jìn)而使得主主梁產(chǎn)生間間接變形。。涇河河橋橋成成橋橋20年由由橋橋墩墩變變形形引引起起的的主主梁梁直直接接和和間間接接變變形形直接接變變形形要要大大于于間間接接變變形形涇河河橋橋成成橋橋20年由由橋橋墩墩變變形形引引起起的的主主梁梁總總變變形形見(jiàn)見(jiàn)下下圖圖：：合攏攏成成橋橋20年后后引起起主梁梁最最大大下下?lián)蠐希ǎㄩL(zhǎng)長(zhǎng)期期））最最大大值值為為33.3mm。沿截截面面高高度度的的壓壓應(yīng)應(yīng)力力分分布布梯梯度度對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變形形的的影影響響沿截截面面高高度度的的壓壓應(yīng)應(yīng)力力分分布布梯梯度度對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)變變形形的的影影響響應(yīng)控控制制負(fù)負(fù)彎彎矩矩區(qū)區(qū)域域截截面面的的應(yīng)應(yīng)力力梯梯度度內(nèi)支支點(diǎn)點(diǎn)底底板板厚厚度度宜宜不不小小于于跨跨徑徑的的1/140。傳統(tǒng)統(tǒng)預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力配配束束觀觀點(diǎn)點(diǎn)以以強(qiáng)強(qiáng)度度為為目目標(biāo)標(biāo)進(jìn)進(jìn)行行控控制制設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，選選擇擇成成橋橋后后運(yùn)運(yùn)營(yíng)營(yíng)狀狀態(tài)態(tài)為為基基本本圖圖式式（（即即一一次次落落架架圖圖式式）），，通通過(guò)過(guò)運(yùn)運(yùn)營(yíng)營(yíng)狀狀態(tài)態(tài)的的內(nèi)內(nèi)力力包包絡(luò)絡(luò)圖圖，，按按保保留留一一定定壓壓應(yīng)應(yīng)力力儲(chǔ)儲(chǔ)備備原原則則來(lái)來(lái)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)梁梁體體內(nèi)內(nèi)的的預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力索索。。為為了了使使施施工工中中梁梁頂頂面面的的標(biāo)標(biāo)高高符符合合設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)線線形形，，通通常常設(shè)設(shè)置置一一定定的的預(yù)預(yù)拱拱度度。。在在雙雙懸懸臂臂施施工工中中，，梁梁的的安安裝裝標(biāo)標(biāo)高高還還要要根根據(jù)據(jù)分分塊塊施施工工預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力大大小小以以及及梁梁段段標(biāo)標(biāo)高高實(shí)實(shí)測(cè)測(cè)情情況況，，通通過(guò)過(guò)工工程程控控制制計(jì)計(jì)算算來(lái)來(lái)確確定定。。對(duì)大大于于150m梁橋橋箱箱梁梁中中按按““零零彎彎矩矩””配配索索設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)在在實(shí)實(shí)際際中中很很難難辦辦到到，，故故需需找找新新徑徑。?！傲懔銖潖澗鼐亍薄庇^觀點(diǎn)點(diǎn)以以撓撓度度為為控控制制目目標(biāo)標(biāo)，，由由于于不不設(shè)設(shè)預(yù)預(yù)拱拱度度橋橋梁梁線線型型始始終終不不變變。。根根據(jù)據(jù)林林同同炎炎教教授授提提出出的的荷荷載載平平衡衡概概念念，，假假如如用用預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力產(chǎn)產(chǎn)生生的的彎彎矩矩平平衡衡自自重重產(chǎn)產(chǎn)生生的的彎彎矩矩，，這這樣樣在在預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力和和自自重重作作用用下下結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)將將處處于于軸軸向向受受壓壓狀狀態(tài)態(tài)，，結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在在混混凝凝土土長(zhǎng)長(zhǎng)期期收收縮縮和和徐徐變變作作用用下下，，只只會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生軸軸向向變變形形，，而而不不會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生彎彎曲曲下下?lián)蠐?。。從從理理論論上上講講，，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)只只要要保保證證結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在在預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力和和自自重重作作用用下下，，每每個(gè)個(gè)截截面面彎彎矩矩為為零零，，那那么么建建造造時(shí)時(shí)就就可可以以不不設(shè)設(shè)置置預(yù)預(yù)拋拋高高。。這這樣樣有有利利于于施施工工控控制制。。采用恒載零彎彎矩理論分階階段配置預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼束具體體做法是：在在懸臂階段，，按照結(jié)構(gòu)零零彎矩要求設(shè)設(shè)計(jì)懸臂靜定定束。使單個(gè)個(gè)T構(gòu)僅受軸向壓壓力作用。然然后根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)合攏順序，，設(shè)計(jì)后期束束，滿足正常常使用階段應(yīng)應(yīng)力要求。對(duì)對(duì)于采用懸臂臂澆注法施工工的梁橋，由由于每個(gè)節(jié)段段混凝土齡期期有差異，預(yù)預(yù)應(yīng)力損失難難以精確計(jì)算算。很難保證證每個(gè)截面彎彎矩都為零。。但是，可以以根據(jù)恒載零零彎矩理論配配束，使每個(gè)個(gè)截面在恒載載作用下總彎彎矩較小，這這樣撓度和徐徐變內(nèi)力均較較小，有利于