大跨度預應力連續(xù)剛構跨中下?lián)系挠绊懸蛩卣捍罂缍冗B續(xù)剛構橋由于施工簡便、跨越能力強、既保持了連續(xù)梁無伸縮縫、行車平順的優(yōu)點，又保持了T型剛構不設支座、不需體系轉換的優(yōu)點，并且造價經(jīng)濟等優(yōu)點，所以從1988年成功修建的洛溪大橋以來，我國修建了大量該類型的橋，但是在使用的過程中，一些問題也逐漸凸顯出來，普遍存在跨中持續(xù)下?lián)系膯栴}。本文將針對影響大跨度預應力連續(xù)剛構跨中下?lián)系囊蛩剡M行分析。關鍵詞：連續(xù)剛構橋；跨中下?lián)希挥绊懸蛩?；第一章緒論大跨梁橋的發(fā)展概況隨著社會的需要和懸臂施工技術的日益成熟，橋梁的跨徑在不斷加大，越來越多的橋梁擁有跨越大江大河的能力。大跨連續(xù)剛構橋屬于墩梁固結體系，主梁和橋墩之間不需要設置大噸位的支座，同時節(jié)省了支座維修、養(yǎng)護等高額的費用。連續(xù)剛構的橋墩多采用雙薄壁墩，利用墩的柔度來適應，由預加力、混凝土收縮、徐變和溫度變化等引起的縱向位移，使結構內力減小，結構的安全度增加，因此連續(xù)剛構在大跨高墩領域有很強的競爭力。連續(xù)剛構不同于連續(xù)梁橋，連續(xù)梁橋需要利用大量收縮縫來平衡主梁的收縮變形，而連續(xù)剛構只需要在兩端橋臺處設置伸縮縫，可以使行車更加平順。世界上第一座自架設體系的預應力混凝土剛構橋，是前聯(lián)邦德國于1953年建成的沃爾姆斯大橋，跨度是101.65m+114.2m+104.2m的帶鉸T型剛構。沃爾姆斯大橋施工過程中采用了懸臂施工的新工藝，懸臂施工的最大優(yōu)點是施工時可不設支架。我國建造的第一座預應力混凝土連續(xù)剛構橋，是1988年廣東省洛溪橋，跨度是65m+125m+180m+110m,橋寬15.5m，跨中梁高為3m,墩頂梁高為10m。橋墩米用雙薄壁墩，高29m。主梁施工米用懸臂施工，65m和110m兩邊跨先合攏，然后是兩中跨合攏。預應力剛構橋的發(fā)展一般可分作兩個階段，即早期（20世紀50年代初至60年代中）與現(xiàn)代時期（20世紀70年代以來）。早期有代表性的橋梁是西德的科布倫茨橋、莫塞爾橋、本道夫橋和英國的麥德威橋等?，F(xiàn)代時期有代表性的橋梁是日本的濱名大橋、浦戶大橋等。在施工方法上，預應力剛構橋多采用懸臂澆筑法施工，用兩套掛籃分段澆筑，從墩項向兩側平行推進，墩頂段采用現(xiàn)澆。后來發(fā)展到懸臂拼裝，或部分預制部分現(xiàn)澆。目前，在世界各地預應力剛構橋的施工中仍采用以上方法。1.2大跨預應力連續(xù)剛構長期撓度的問題近些年來，大量的橋梁出現(xiàn)跨中持續(xù)下?lián)系默F(xiàn)象。比如說于1955年建成通車的跨徑162.5m+3x240m+162.5m的黃石大橋通車7年，跨中最大下?lián)线_30.5cm；于1997年建成通車的跨徑150m+270m+160m的虎門大橋航道大橋通車6年，跨中下?lián)?2.2cm；于1992年建成通車的跨徑為105+4X140+105m的三門峽黃河公路大橋，至2002年跨中下?lián)献畲筮_到22cm?？缰械某掷m(xù)下?lián)喜粌H影響行車的舒適性，另外梁體會出現(xiàn)大量裂縫，最終導致橋梁的耐久性問題。國內外一些大跨連續(xù)剛構如下表所示：序號橋名建成年跨徑備注1虎門大橋輔航道橋1997150+270+150橋在R=7000m平曲線上，2蘇通長江大橋輔橋2006140+268+1403云南元江大橋200358+182+265+194+70橋高163m4寧德下白石大橋2003145+2X260+145梁底用1.6次拋物線5瀘州長江二橋2002150+252+55邊跨重力式錨碇橋臺，C606重慶黃花園大橋1999137+3X250+137連續(xù)長度1024m7馬鞍石嘉陵江大橋2001146+3X250+146雙幅，連續(xù)長度1042m8宜水路金沙江大橋2005140+249+140混凝土C659黃石長江大橋1995162.5+3X245+162.5連續(xù)長度1060m,混凝土C5510江津長江大橋1997140+240+140混凝土C5011重慶嘉陵江大橋1997140+240+14012重慶龍溪河大橋1999140+240+14013貴州六廣河大橋2002145+240+145橋墩高73m和90m從一些實測的記錄總結出國內不同跨徑橋梁跨中下?lián)系钠骄聯(lián)纤俾??？鐝?m)年平均下?lián)?cm/年)100?1600.5?1160?2201?2220?2702?3因此研究跨中下?lián)系挠绊懸蛩乜滩蝗菥彙?.2本文的研究重點本文中將闡述，不同預應力鋼束損失對連續(xù)剛構下?lián)系挠绊懛治?，提出針對減少下?lián)系匿撌渲梅桨浮Ｄ壳霸诮鉀Q下?lián)戏矫嬗幸恍W者主張采用“零彎矩法”在第三章解決下?lián)系囊恍┐胧┲?，也將介紹在施工過程中如何通過“零彎矩法”來減少下?lián)系奈：?。第二章預應力對大跨預應力連續(xù)剛構跨中下?lián)系挠绊懛治?.1概述在連續(xù)剛構中預應力提供抗力，預應力損失導致有效預應力減小，當達到一定程度時，橋梁下?lián)稀ｎA應力損失的原因：前期主要是錨具變形、預應力鋼筋與管道壁間摩擦等引起的預應力損失；后期主要是預應力鋼筋的松弛、混凝土收縮和徐變等引起的預應力損失。在文獻【】針對預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)口與管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)k對預應力損失的影響進行了分析。得出結論：當口和k取值增大時，鋼束預應力損失增大，主梁下?lián)显龃?。在連續(xù)剛構橋的施工中，通過懸臂的預應力鋼絞線的張拉力來平衡箱梁本身自重和施工荷載的作用，從而使主梁混凝土不出現(xiàn)拉應力或出現(xiàn)較小的拉應力但不至于開裂。從橋梁的施工到后期運營全部荷載產(chǎn)生的下?lián)先深A應力產(chǎn)生的反拱來削弱。但是預應力損失使結構的抗力減小，加大了跨中的下?lián)?，影響橋梁的后期運營，甚至影響橋梁的施工。在文獻【】中介紹了，基于2004《規(guī)范》計算結果基礎上增加5%?30%,得出結論：成橋10年，預應力損失每增大10%，撓度會增加0.7?0.8cm；成橋30年，預應力的損失每增加10%，撓度會增加0.8?0.9cm，增幅趨于平穩(wěn)。所以跨中長期撓度隨著預應力損失的增加而增大?？梢婎A應力的損失對于長期下?lián)系挠绊懛浅Ｃ黠@，不容忽視。但是，箱梁不同位置預應力的損失對主梁的下?lián)嫌绊懖煌?。本文中將針對不同類型的鋼束預應力損失對下?lián)系挠绊戇M行分析。預應力損失計算理論與計算公式預應力混凝土構件在正常使用極限狀態(tài)計算中，JTGD62-2004規(guī)范規(guī)定預應力損失如下：1、預應力筋與孔道壁之間摩擦引起的應力損失°11；2、錨具變形與壓密、預應力筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失°12；3、混凝上加熱養(yǎng)護時，預應力筋和臺座間溫差引起的應力損失°13；4、混凝土彈性壓縮引起的應力損失°14；5、預應力筋松弛引起的應力損失°15；6、混凝土收縮和徐變引起的應力損失°16；2.2.1預應力筋與孔道壁之間摩擦引起的應力損失°111、彎道引起的摩阻損失設鋼筋與管道內壁相貼，并取微分段dx為脫離體，相應的圓心角為d°。假設其左端沿切線方線方向作用的拉力為N，右端沿切線方向作用的力為N+dN，1微段上徑向的作用力為F。在微段上根據(jù)力的平衡原理得出徑向力F=2Nsin—沁2N—=N-d0

22摩擦阻力dNi等于徑向壓力F乘以摩擦系數(shù)口dN=—F屮=—卩?N-dO12、管道偏差引起的摩阻損失管道局部偏差引起的摩阻損失，在曲線段和直線段均應加以考慮。假設每米長度管道局部偏差對摩擦阻力的影響系數(shù)為k，則在dx范圍內由管道局部偏差而產(chǎn)生的摩擦阻力為：dN=—k-N-dx2這樣，總摩阻力為：dN二dN+dN二—（pNdO+kNdx）12對上式兩邊積分得到有效預應力為：N=N-e-（昨k）nconN—NNnO1b=—con=—con1—e—（卩Ox）11AAL」ppb=b1—e-（卩氐）l1con式中：Ncon－張拉端控制力；Nn－經(jīng)過摩阻損失后的有效預加力；bcon—錨下控制應力（Mpa）；k－管道每米局部偏差對摩擦的影響系數(shù)，按下表采用；p—預應力鋼筋與管道壁的摩擦系數(shù)，按下表采用。O—從張拉端至計算截面間，平面曲線管道部分夾角之和，稱為曲線包角，單位以弧度計；如管道為在豎平面內和水平面內同時彎曲的三維空間曲線管道，O則可按下式計算：0=32+O2，其中OH、OV分別為在同段管道￥HV上的水平面內的彎曲角與豎向平面內的彎曲角；x—從張拉端至計算截面的管道長度在構件縱軸上的投影長度；或為三維空間曲線管道的長度，以米計；管道成型方式kP鋼絞線、鋼絲束精軋螺紋鋼筋預埋金屬波紋管0.00150.20?0.250.5預埋塑料波紋管0.00150.14?0.17一預埋鐵皮管0.00300.350.4預埋鋼管0.00100.25一抽心成型0.00150.550.63、減小摩擦損失措施為了減小摩擦損失，一般采用如下措施：（1）采用兩端張拉。對于縱向對稱配筋的情況，最大應力損失發(fā)生在中間截面，管道長度X和曲線段切線夾角e均減小一半。（2）采用超張拉。對鋼筋進行超張拉。張拉端首先超張拉5%?10%，使得中間截面的預應力也相應提高，然后超張拉張拉5%?10%，持荷2分鐘后將應力降低錨下控制應力b。由于受到反向摩擦力的影響，這個回松的應力并沒con有傳到中間截面，使得中間截面仍可保持較大的張拉應力。超張拉程序應符合有關施工規(guī)范的規(guī)定。222錨具變形與壓密、預應力筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失bl2后張法預應力混凝土梁，當張拉結束并進行錨固時，錨具將受到巨大的壓力，使錨具錨下墊板變形，同時還有些錨具的預應力筋還要向內回縮；JTGD62-2004中針對錨具變形與壓密、預應力筋回縮和接縫壓縮引起的應力損失按照以下公式計算：工Mb=El2lp式中:式中：AL—張拉端錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮值（以mm計），按下表采用；L一張拉端至錨固端的距離（以mm計）；E一預應力鋼筋彈性模量（Mpa）。錨具、接縫類型Al錨具、接縫類型Al錨具、接縫類型6鐓頭錨具1夾片式錨具有頂壓時4每塊后加墊板的縫隙1無頂壓時6水泥砂漿接縫1帶螺帽錨具的螺帽接縫1環(huán)氧樹脂砂漿接縫12.2.3混凝土加熱養(yǎng)護是，預應力筋和臺座間溫差引起的應力損失b13先張法預應力混凝土構件，當采用加熱法養(yǎng)護時，由鋼筋和臺座之間溫差引起的預應力損失b（Mpa）可以按下式計算：l3b=2（t一t）l321式中：t—混凝土加熱養(yǎng)護是，受拉鋼筋的最高溫度（°C）；2t—張拉鋼筋時，制造場地的溫度（C）。1224混凝土彈性壓縮引起的應力損失-141、在后張（壓）法預應力混凝土構件中，混凝土的彈性變形發(fā)生在預加應力過程中，并和預加應力同時完成。若預加應力一次施加完成，就不存在預應力損失&。但是，后張（壓）法構件的預應力筋通常較多，限于設備和施工件的限制，l4一般都采用分批預加應力的方式。因此，已錨固的預應力筋將會因后續(xù)分批預加應力而發(fā)生彈性變形，從而產(chǎn)生預加應力損失，可按照下式計算：&=a工山l4EPpc式中：A&—已錨固的預應力筋形心處，由后續(xù)各批預加應力所產(chǎn)生混凝pc土法向應力（Mpa）；?—預應力鋼筋彈性模量與混凝土彈性模量之比。EP2、減小混凝土彈性變形損失措施（1）盡量減少張拉的分批數(shù)；（2）分配鋼束時讓先批張拉的預應力鋼束數(shù)量比后批張拉的束數(shù)多；（3）采取合理的張拉次序，可先張拉靠近截面中和軸的鋼束，后張拉遠離中和軸處的鋼束（以減小后張拉鋼束在先張拉錨固的鋼束重心處所產(chǎn)生的混凝上法向應力）。2.2.5預應力筋松弛引起的應力損失&151、根據(jù)規(guī)范JTGD62-2004中規(guī)定，預應力鋼筋由于鋼筋松弛引起的預應力損失可按下式計算：&&=屮?匚（0.52-^e一0.26）&15fpepk式中屮一張拉系數(shù)，一次張拉時，屮二L°；超張拉時，屮二°9；:—鋼筋松弛系數(shù)，普通松弛:二1.0;低松弛匚二0.3;&—傳力錨固是鋼筋應力，對后張法構件&二&-&-&-&；對先張pepecon111214法構件&二&-&;pecon12

f－預應力鋼筋的抗拉剛度標準值。pk2、精軋螺紋鋼筋一次張拉Gpe=0-05acon；超張拉Gpe二Edcon226混凝土收縮和徐變引起的應力損失&根據(jù)規(guī)范JTGD62-2004規(guī)定，由于混凝土收縮、徐變引起的受拉區(qū)和受壓區(qū)預應力鋼筋的預應力損失，可按下式計算：0.9「E&(t,t)+a&?(t,t)]TOC\o"1-5"\h\z&(t)=pcs0EPpc0」161+15ppps1+15p'p'psA'+A'P'二——psA0.9「E&(t,t)+a&'?(t,t)1+15p'p'psA'+A'P'二——psAl6e2pe2p=1+—^psi2Ae+AeeppsspsA+Apsp'=1+—產(chǎn)psi2Ae'+A'e'e'=ppsspsA+A'式中&(t)、l6式中&(t)、l6力鋼筋的應力損失l6&、&'—構件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋截面重心處，由預加力(扣除pcpc相應階段的預應力損失)和結構自重產(chǎn)生的混凝土法向應力；E—預應力鋼筋的彈性模量；pa—預應力鋼筋的彈性模量與混凝土彈性模量之比；EPp、p'—構件受拉區(qū)、受壓區(qū)全部縱向鋼筋配筋率；A—構件截面面積，對于先張法構件，A=A;后張法構件，A=A。A為0n0截面換算面積，A為截面凈面積;ni—截面的回轉半徑，i2=I/A，先張法構件，I=I，A=A；后張法構件00I=I，A=A。nnI，I分別為換算截面慣性矩和截面凈慣性矩；0ne、e'－受拉區(qū)、受壓區(qū)預應力鋼筋截面重心至構件截面重心的距離；ppe、e'－受拉區(qū)、受壓區(qū)縱向普通鋼筋截面重心至構件截面重心的距離；sse、e'－受拉區(qū)、受壓區(qū)預應力鋼筋和普通鋼筋截面重心至構件截面重心psps的距離；e(t,t)—預應力鋼筋傳力錨固齡期為t,計算考慮的齡期為t時的混凝土收cs00縮應變，其終極值e(t,t)按(JTGD62—2004)表627取用；csu00(t,t)—加載齡期t為計算考慮的齡期為t的徐變系數(shù)，其終值Q(t,t)按00u0(JTGD62—2004)表6.2.7取用。2.2.7各階段預應力損失的組合預應力損失值的組合先張法構件后張法構件傳力錨固時的損失(第一批)QIIQ+Q+Q+0.5Q12131315Q+Q+Q111214傳力錨固后的損失(第二批)Qm—0.5q+q1516Q+Q1516在預加應力階段，預應力筋中的有效預應力為：nconlI在使用階段，預應力筋中的有效預應力，即永存預應力為Q=◎-Q-QnconlIlII第三章防治跨中下?lián)系拇胧┘俺Ｓ玫募庸谭桨赣绊懘罂鏟C連續(xù)剛構跨中下?lián)系囊蛩睾芏?，針對每種因素對癥下藥，給出一些恰當?shù)拇胧?.1引起預應力損失的因素及預防措施引起預應力損失的因素：(1)預應力孔道灌漿不飽滿，影響預應力的傳遞。(2)裂縫、封錨不規(guī)范等原因引起的孔道積水，導致預應力筋銹蝕。(3)波紋管定位存在誤差，使孔道偏差系數(shù)k增大，預應力損失增大。(4)波紋管局部破損導致管道內漏漿，使管道摩擦系數(shù)口增大，預應力損失增大。預防措施：(1)采用真空灌注的方法，保證預應力孔道內注漿飽滿。(2)施工嚴格按規(guī)范要求施工，減小施工誤差對結構的影響。(3)波紋管定位嚴格按圖紙布置，同時保證波紋管連接處密封良好，避免局部漏漿。（4）預應力錨固前，增加持荷時間和反復循環(huán)張拉，可以減小孔道摩擦損失。引起裂縫的因素及防治措施目前，國內外出現(xiàn)嚴重下?lián)系臉蛄褐邪殡S著大量裂縫的出現(xiàn)，主要是腹板斜向裂縫、跨中底板橫向裂縫以及縱向裂縫等。主梁裂縫和下?lián)现g是相互耦合的，裂縫的出現(xiàn)會使主梁截面剛度減小，使結構抵抗變形的能力減小，這樣就會加劇下?lián)希瑫r跨中橫向裂縫的出現(xiàn)會在跨中發(fā)展成塑性鉸，從而改變了結構的形式和結構受力。影響箱梁開裂的因素主要有：（1）容許主拉應力偏大。為了減少結構自重，對于寬箱梁，多數(shù)橋梁腹板僅僅是由構造決定其厚度。在L/4~3L/8跨附近一般縱向預應力的腹板束已經(jīng)錨固完，頂板束則錨固在腹板兩邊的承托上，從構造上可以減薄腹板厚度。因此，這部分的腹板相對較薄，腹板總厚度過小。（2）溫度梯度選擇不當。設計時溫度梯度和實際環(huán)境不符，會在箱梁內產(chǎn)生很大的溫度應力，超過一定界限，就會在腹板形成斜裂縫。（3）車輛荷載。運營期間，車輛荷載的反復作用，造成混凝土的疲勞破壞，同時目前車輛超載現(xiàn)象嚴重，這樣就使橋梁的壽命縮短，提前出現(xiàn)裂縫。防治措施：（1）在箱梁內體外設置備用預應力鋼束。當跨中出現(xiàn)下?lián)蠒r，張拉備用鋼束，可以起到補強的目的，減小裂縫的出現(xiàn)。（2）對裂