我國預(yù)應(yīng)力溷凝土連續(xù)梁橋的施工

1、我國預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展與工程實(shí)踐李堅(jiān)（上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院 摘要本文從橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)、施工技術(shù)和預(yù)應(yīng)力材料等方面簡要介紹了我國預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展，重點(diǎn)對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋工程實(shí)踐中出現(xiàn)的主要問題、形成原因、敏感性分析及設(shè)計(jì)對策探討等作了簡要分析和論述。關(guān)鍵詞 預(yù)應(yīng)力 連續(xù)梁橋 技術(shù)發(fā)展 工程實(shí)踐 主要問題 敏感性分析設(shè)計(jì)對策一、 概況自60年代中期在德國萊茵河上采用懸臂澆筑法建成Bendorf橋以來，懸臂澆筑施工法和懸臂拼裝施工法得到不斷改進(jìn)、完善和推廣應(yīng)用，從而使得預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋成為許多國家廣泛采用的橋型之一。我國自50年代中期開始修建預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，至今已有40

2、多年的歷史，比歐洲起步晚，但近對年來發(fā)展迅速，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)分析、試驗(yàn)研究、預(yù)應(yīng)力材料及工藝設(shè)備、施工工藝等方面日新月異，預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)技術(shù)與施工技術(shù)都已達(dá)到相當(dāng)高的水平。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是預(yù)應(yīng)力橋梁中的一種，它具有整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適等優(yōu)點(diǎn)。加上這種橋型的設(shè)計(jì)施工均較成熟，施工質(zhì)量和施工工期能得到控制，成橋后養(yǎng)護(hù)工作量小。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的適用范圍一般在150m以內(nèi)，上述種種因素使得這種橋型在公路、城市和鐵路橋梁工程中得到廣泛采用。目前我國已建成的有代表性的大跨徑公路和城市預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁

3、橋如表1所示。雖然本文論述的重點(diǎn)是設(shè)置支座的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，但有必要簡要介紹一下由T型剛構(gòu)體系與連續(xù)梁體系結(jié)合而成，采用薄壁柔性橋墩、墩梁團(tuán)結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。這種橋型上部結(jié)構(gòu)的受彎性能與連續(xù)梁基本相同。由于墩梁固結(jié)，主墩不設(shè)支座，順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度較大，能滿足特大跨徑橋梁的受力要求，從而使得預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的跨徑適用范圍從連續(xù)梁橋的150 m左右，發(fā)展到300m以上。表2列出目前世界上已建成的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。二、我國預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展1.橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)（1）主要設(shè)計(jì)規(guī)范a.1978年交通部頒布了我國第一部公路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，該規(guī)范按單一

4、系數(shù)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論編制，比以往采用的破壞階段理論規(guī)范前進(jìn)了一步。b1985年交通部頒布了公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范，其中公路鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ023-85將單一系數(shù)改成多系數(shù)，以塑性理論為基礎(chǔ)作強(qiáng)度極限計(jì)算，以彈塑性或彈性理論為基礎(chǔ)作正常使用極限計(jì)算。85規(guī)范原則上是參照1978年CEB-FIP的國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，即MedelcodeforconcreteStrUctures編制的。c.JTK02385規(guī)范允許橋梁構(gòu)件按部分預(yù)應(yīng)力混凝土（ppc）設(shè)計(jì)。·A類構(gòu)件-在短期荷載作用了截面受拉邊緣允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，但拉應(yīng)力值不超過規(guī)范中的規(guī)定限值，如有些箱梁的頂板橫向預(yù)應(yīng)力是按A

5、類構(gòu)件設(shè)計(jì)的。·B類構(gòu)件-在短期荷載作用下，截面受拉邊緣允許出現(xiàn)裂縫，即拉應(yīng)力值超過規(guī)范中的規(guī)定限值，目前在大跨徑預(yù)應(yīng)力箱梁橋設(shè)計(jì)中未見采用。·PPC構(gòu)件具有節(jié)約鋼材、降低造價(jià)、能減少由預(yù)應(yīng)力引起的反拱度、改善結(jié)構(gòu)受力性能等優(yōu)點(diǎn)，已在一般公路橋梁和城市橋梁工程中逐步推廣應(yīng)用。2）橋梁結(jié)構(gòu)分析專用軟件和CAD技術(shù)a.自70年代后期以來，我國橋梁結(jié)構(gòu)分析專用軟件和CAD技術(shù)得到大力開發(fā)和應(yīng)用。其中包括采用有限元法編制的橋梁通用綜合程序以及許多橋梁專用程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、計(jì)算。繪圖一體化，大大提高了計(jì)算精度和速度，特別是用于大量重復(fù)計(jì)算、局部應(yīng)力分析、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土

6、橋梁的結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件開發(fā)和推廣應(yīng)用，適應(yīng)了我國橋梁建設(shè)高速發(fā)展的需要。b.計(jì)算機(jī)技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的施工控制。使得成橋后的線型平順，符合橋梁的縱向設(shè)計(jì)標(biāo)高；橋梁結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)能與設(shè)計(jì)計(jì)算一致。2.橋梁施工技術(shù) （1）在我國中小跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋施工中，除了最古老的支架現(xiàn)澆方法外，還采用了先簡支后連續(xù)、頂推法、移動模架逐孔澆筑法、移動導(dǎo)梁逐孔拼裝法和梁體預(yù)制浮吊安裝法等施工技術(shù)。（2）平衡懸臂拼裝施工法和平衡懸臂澆筑施工法的采用促進(jìn)了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋大多采用懸臂澆筑法施工。根據(jù)連續(xù)梁橋的特點(diǎn)，采用逐段平衡懸臂澆筑，先形成T

7、構(gòu)，再逐跨合龍，逐跨釋放臨時(shí)固定支座，完成體系轉(zhuǎn)換，最終形成多跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁廣泛采用掛籃進(jìn)行懸臂澆筑施工。常用的掛籃形式有偏架式和斜拉式。隨著施工技術(shù)的進(jìn)步，掛籃結(jié)構(gòu)向著輕型化的方向發(fā)展，盡可能采用構(gòu)造合理、受力明確、自重輕、利用系數(shù)高、使用安全方便，具有良好技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的掛籃。例如，上海黃浦江奉浦大橋等工程采用的菱型掛籃就是其中之一，該掛籃總重僅50t，利用系數(shù)為4.03高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼材、高標(biāo)號混凝土和大噸位預(yù)應(yīng)力錨固體系的研制開發(fā)和應(yīng)用，促進(jìn)了大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的發(fā)展。在80年代后期，國內(nèi)開始生產(chǎn)18edMPa的低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，加上與其配套的

8、大噸位預(yù)應(yīng)力錢具和張拉設(shè)備的研制成功C50與C60混凝土的應(yīng)用，使得預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)輕型化，跨越能力得到很大提高。在這以前，我國大量采用16000MPa5的高強(qiáng)度碳素鋼絲和與其配套的鋼質(zhì)錐形錨（即F式錨具）這種錨具的張拉噸位小使用時(shí)的控制張拉力僅565kN，每張拉 10kN預(yù)應(yīng)力需要的布柬面積約為 0.255cm2kN;若采用 j15.212型錨具張拉10kN預(yù)應(yīng)力所需的布 束面積約為0.096 cm2kN；采用j15.222型的錨具時(shí)，張拉10kN預(yù)應(yīng)力所需的布柬面積約為 0.067cm2kN。三者的比例為 1：0.38：0.26，由此可以看到，采用大噸位預(yù)應(yīng)錨具體系后，使得預(yù)應(yīng)力箱梁布柬

9、范圍內(nèi)的頂板、腹板和底板尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)由原來的布柬控制改為受力控制和按構(gòu)造要求控制，這樣，大大減小百箱梁斷面的尺寸，減輕了上部結(jié)構(gòu)的自重。箱梁混凝土及鋼絞線的用量能夠大大減少，從而使得預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更趨合理、經(jīng)濟(jì)。若采用以往的鋼質(zhì)錐形錨具，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的跨越能力大多在100m左右。隨著1860MPa鋼絞線和大噸位預(yù)應(yīng)力錨固體系的應(yīng)用，建橋施工技術(shù)的發(fā)展，目前，我國連續(xù)梁橋的最大跨徑已達(dá)165。連續(xù)劇構(gòu)橋的最大跨徑達(dá)到270。，從而使得我國預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。三、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋工程實(shí)踐中出現(xiàn)的主要問題、形成原因敏感性分析和設(shè)計(jì)對策探討 1.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)

10、梁橋使用過程中存在的主要問題在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，特別是大跨徑連續(xù)梁橋的施工或使用過程中，部分橋梁有時(shí)會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，其主要問題是箱梁混凝土出現(xiàn)了不同性質(zhì)的裂縫。根據(jù)作者所知，在已建成的連續(xù)梁橋中，某些橋梁上部結(jié)構(gòu)曾出現(xiàn)了部分裂縫，主要有箱梁頂板和底板的縱向裂縫；箱梁腹板的斜向裂縫。特別是靠近邊路現(xiàn)澆箱梁端部范圍的兩側(cè)腹板，出現(xiàn)近45度的斜向裂縫?，F(xiàn)舉例如下：（l）某公路大橋?yàn)槿珙A(yù)應(yīng)力連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。在中跨跨中近60m范圍內(nèi)，箱梁底板下緣合龍段上緣出現(xiàn)縱向裂縫，最多的一個(gè)截面有 10多條，連續(xù)貫通，裂縫寬度 0.10.4mm。在兩只中墩左右的 1號節(jié)段底板，各有 1條長 2m對稱的縱向

11、裂縫，裂縫寬度 0 20 3mm。在邊跨近橋臺的45個(gè)箱梁節(jié)段底板。出現(xiàn)不連續(xù)、較短的縱向裂縫，裂縫寬度010.2mm。（2）某公路大橋?yàn)檫B續(xù)剛構(gòu)一連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。該橋在每孔14梁跨處的上、下游箱梁內(nèi)側(cè)腹板處，發(fā)現(xiàn)與頂板呈25°45°的斜向裂縫，成橋早年后共發(fā)現(xiàn)百余條裂縫，最長約4m，最大裂縫寬度達(dá)1.8mm。（3）某公路特大橋，在兩岸跨箱梁現(xiàn)澆端15m范圍的上、下游腹核內(nèi)外側(cè)，對稱出現(xiàn)近45°的斜向裂縫，數(shù)量較多，最大裂縫寬度 0.4mm。（4）某大橋連續(xù)梁結(jié)構(gòu)部分采用單箱多室橫斷面，該橋箱梁集中在中間兩道豎直腹板靠根部處出現(xiàn)100多條外向裂縫。這些裂縫中，沿腹板

12、厚度方向有一部分是貫穿的。其中縫寬 0.20.58mm的有 20多條。從以上幾座預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的裂縫來看，其性質(zhì)大部為受力裂縫，且寬度較大。為保證這些橋梁的安全性和正常使用；以及結(jié)構(gòu)的耐久性，有關(guān)方面曾對裂縫的成因作過一些分析。我們也可從中吸取教訓(xùn)，以提高對這類問題的認(rèn)識和重視，為今后從事預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的設(shè)計(jì)、施工、管理和監(jiān)理工作采取相應(yīng)的對策。2裂縫形成原因分析(1)目前我國大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)，大多是按照全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的，即在理論上要求結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)拉應(yīng)力。 針對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)而言，裂縫形成的原因，主要有以下幾方面：a在主橋總體設(shè)計(jì)中，跨徑比例、箱梁截面尺寸的擬定不

13、合理；b結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗彎剪能力不足；c對由預(yù)應(yīng)力鋼束引起的附加力估計(jì)不足；d. 對溫度應(yīng)力重視不夠；e.施工質(zhì)量不好、其中包括混凝土澆筑與養(yǎng)生；施工順序與施工精度；預(yù)應(yīng)力鋼來的保護(hù)層厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；支架與模板變形過大；預(yù)應(yīng)力張拉力不足；灌漿不及時(shí)或其他質(zhì)量問題等。 f材料質(zhì)量-如混凝土的水泥及骨料品種、材料級配及計(jì)量誤差等問題。（2）預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程中產(chǎn)生的裂縫，由于各種因素的相互影響，十分復(fù)雜。一般應(yīng)對設(shè)計(jì)、施工及材料質(zhì)量等方面著手調(diào)查分析，看問題發(fā)生在哪一個(gè)環(huán)節(jié)上，并根據(jù)結(jié)構(gòu)裂縫的位置、方向、縫寬、裂縫長度與深區(qū)、裂縫間距等現(xiàn)象作為依據(jù)，進(jìn)行分析。本文重點(diǎn)談一下如何從設(shè)計(jì)方面進(jìn)行檢查分

14、析，其中主要有：a 對可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫原因的應(yīng)力進(jìn)行復(fù)核，諸如混凝土的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、剪應(yīng)力、主拉應(yīng)力及局部應(yīng)力等。b 應(yīng)力復(fù)核結(jié)果是否超過設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的使用荷載作用下混凝土的法向應(yīng)力、主拉應(yīng)力值。c.裂縫的部位和方向是否與所計(jì)算的應(yīng)力方向一致。d對控制預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計(jì)的一些主要內(nèi)容進(jìn)行敏感性分析，如對縱向預(yù)應(yīng)力布京設(shè)計(jì)方案、豎向預(yù)應(yīng)力、箱梁高度、腹板高度、溫度應(yīng)力等。（3）混凝土主拉應(yīng)力斜裂縫問題預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)同普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣，在受彎構(gòu)件正截面強(qiáng)度有足夠保證的情況下，仍有可能沿斜截面破壞。在斜截面破壞前，總會先出現(xiàn)由彎短和剪力引起的主拉應(yīng)力斜裂縫。預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件由于預(yù)應(yīng)力

15、的存在，特別在縱向和豎向預(yù)應(yīng)力的共同作用下，箱梁內(nèi)的主拉應(yīng)力大大降低，從而使得斜截面的抗裂性比普通鋼筋混凝土好。在合理進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力鋼來布置和豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋設(shè)計(jì)的情況下，可以把使用荷載作用下的主拉應(yīng)力控制在小于規(guī)范規(guī)定的混凝土抗拉強(qiáng)度（主拉應(yīng)力）范圍內(nèi)。然而設(shè)計(jì)人員必須注意 到：一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斜裂縫，其承載能力將會降低，甚至?xí)蝗黄茐?。所以?dāng)主拉應(yīng)力ZL0.5 （荷載組合I）或ZL0.5 （荷載組合及組合）時(shí)，必須按規(guī)范規(guī)定設(shè)置由計(jì)算所需的抗剪鋼筋。（4）預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的敏感性分析a.縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置方案預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁通過縱向預(yù)應(yīng)力鋼柬提供構(gòu)件各載面的預(yù)壓應(yīng)力，以保證各個(gè)截面的正截面

16、強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)通過對縱向預(yù)應(yīng)力鋼束的合理布置，以提供和提高箱梁的斜截面強(qiáng)度?？v向預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的核心問題。在敏感性分析中，通過對增加一對底板鋼束或減少一對底板鋼束的計(jì)算分析，結(jié)果表明：對結(jié)構(gòu)截面正應(yīng)力的影響程度較大，而對腹板加膠處主拉應(yīng)力的影響不顯著。可以這樣講，縱向預(yù)應(yīng)力直線鋼束的多少主要關(guān)系到箱梁正截面強(qiáng)度的大小。敏感性分析同時(shí)表明，由于縱向預(yù)應(yīng)力對各截面應(yīng)力狀態(tài)的影響程度及其規(guī)律并不完全一致，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)給予充分重視。除了對各控制截面進(jìn)行應(yīng)力驗(yàn)算外，還應(yīng)做好對縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布束方案的優(yōu)化和比較。b.豎向預(yù)應(yīng)力通過對某大橋箱梁截面的豎向預(yù)應(yīng)力敏感性分析表明：當(dāng)設(shè)計(jì)的豎向預(yù)應(yīng)力為

17、100時(shí)，在使用荷載組合作用下，該截面中和軸處的主拉應(yīng)力ZL=-0.75MPa。豎向預(yù)應(yīng)力損失 50時(shí)，在使用荷載作用下，ZL =-1.90MPa，其值大于 0.55 = 0 .55 X 3.0=1.65MPa（注：50號混凝土）。此時(shí)應(yīng)按ZL =-1.90MPa來配置箍筋，而不能按構(gòu)造布置箍筋。若豎向預(yù)應(yīng)力不起作用，即為零時(shí)，ZL =-3.00MPa，不能滿足JTJ023一85規(guī)范中ZL值小于0.9 =2.79MPa的要求。按該規(guī)定，應(yīng)加厚腹板尺寸，重新設(shè)計(jì)。這就是說，在不考慮按構(gòu)造配置箍筋的作用時(shí)，豎向預(yù)應(yīng)力對主拉應(yīng)力值的影響很大。c.箱梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁橋，一般支點(diǎn)截面梁高

18、取H支=（1161/20）L，跨中截面梁高取H中=（1/301/50）L。通過變化梁高，使截面剛度隨著變化，箱梁結(jié)構(gòu)的整體剛度也相應(yīng)變化。梁高增加后，截面內(nèi)的剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力均有一定下降。c 腹板厚度預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的腹板受力狀況很復(fù)雜，其中有影響主拉應(yīng)力的正截面法向應(yīng)力和剪應(yīng)力；由剪力滯和畸變產(chǎn)生的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力；由豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋產(chǎn)生的混凝土豎向預(yù)壓應(yīng)力；由箱梁扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪力流等作用。由于箱梁腹板厚度尺寸一般較小，設(shè)計(jì)時(shí)取用腹板厚度應(yīng)慎重。通過對腹板厚度的敏感性分析計(jì)算，得知它對箱梁截面應(yīng)力狀態(tài)的變化十分敏感。當(dāng)腹板厚度稍有增加時(shí)，截面的正應(yīng)力、剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力均可得到較大改善。e.溫度應(yīng)

19、力根據(jù)氣溫變化對橋梁結(jié)構(gòu)的作用，可劃分為體系溫差和溫度梯度（日照溫度差）兩種。體系溫差對靜定結(jié)構(gòu)只引起結(jié)構(gòu)的變位而不引起結(jié)構(gòu)的溫度次內(nèi)力或溫度應(yīng)力；但對超靜定結(jié)構(gòu)，將引起溫度次內(nèi)力。溫度梯度對混凝土梁橋的影響較大，除了與結(jié)構(gòu)截面形狀和尺寸、橋面鋪裝層材料和厚度有關(guān)外，還與太陽輻射強(qiáng)度、橋址位置和方向、大氣層透明度、風(fēng)速、地形地貌等諸多因素有關(guān)。 JTJ203-85規(guī)范中僅規(guī)定 T形混凝土連續(xù)梁由于日照引起橋面與其他部分的溫度差而引起的內(nèi)力。在缺乏實(shí)測資料時(shí)，可假定溫度差+5°C（橋面板上升 5），并在橋面板內(nèi)均勻分布。但規(guī)范對箱形截面連續(xù)梁橋的溫度應(yīng)力及溫度梯度的取值未作明確規(guī)定和說

20、明。該規(guī)定主要參照了日本橋規(guī)，我國規(guī)范偏于簡單化，未對溫度梯度進(jìn)行系統(tǒng)的實(shí)測研究，制定出相應(yīng)的溫度梯度曲線，計(jì)算結(jié)果往往偏于不安全。然而分析溫度應(yīng)力對預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的設(shè)計(jì)十分重要，例如，對同一座橋梁采用不同的溫度梯度模式計(jì)算得到的架內(nèi)溫度應(yīng)力相差很大，甚至?xí)霈F(xiàn)異號應(yīng)力。如果溫度梯度模式選用不當(dāng)，即使增大溫度差設(shè)計(jì)修，也不能保證結(jié)構(gòu)的抗裂性。溫度應(yīng)力在橋梁設(shè)計(jì)中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，例如，上海一?0m65m4Om的三跨連續(xù)箱梁橋，在活載十恒載十支座沉降工況下，跨中下緣混凝土最終應(yīng)力為10MPa的壓應(yīng)力；而在活載十恒載十支座沉降十頂板均勻升溫5的工況下，跨中下緣混凝土最終應(yīng)力為-0.8 MP

21、a的拉應(yīng)力。計(jì)算表明由溫度梯度產(chǎn)生的應(yīng)力比活載產(chǎn)生的應(yīng)力還要大。又如 70年代后期建成的加拿大格朗梅爾大橋，為三跨連續(xù)剛構(gòu)，中跨 181.4m，在該橋加固階段設(shè)計(jì)中計(jì)算得出：10的線性溫差在橋梁跨中產(chǎn)生的正彎矩值相當(dāng)于中跨兩條車道布載所產(chǎn)生的正彎矩。本文由于篇幅關(guān)系，僅對上述幾個(gè)主要方面作了敏感性分析。3.設(shè)計(jì)對策探討預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的裂縫問題涉及到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等各方面，本文僅從設(shè)計(jì)方面作對策探討。（1）橋梁跨徑布置和箱梁截面尺寸擬定a.橋梁跨徑布置預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的邊跨與主跨比選用是否恰當(dāng)直接影響到結(jié)構(gòu)受力的合理性。若邊跨太大，則邊跨支架現(xiàn)澆梁段長度偏長，施工時(shí)要防止支架不均勻沉

22、降。邊路一長其整體剛度偏小，在恒載與活載作用下，現(xiàn)澆段會出現(xiàn)較大的主拉應(yīng)力，容易發(fā)生混凝土開裂；當(dāng)在邊跨加載時(shí)對中跨箱梁的受力不利。若邊跨與中跨之比過小，則邊跨支點(diǎn)可能會出現(xiàn)負(fù)反力，使得邊墩與邊跨受力不合理。在連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)中，一般可以通過調(diào)整各跨的剛度即合理取用相鄰跨長的不同比值來調(diào)整各截面的內(nèi)力，以滿足設(shè)計(jì)的要求。對中小跨徑的連續(xù)梁橋而言，邊跨與主跨比一般取用0.50.8，這樣可以使中跨跨中不致產(chǎn)生異號彎矩，邊墩支點(diǎn)也不會出現(xiàn)負(fù)反力。對采用滿堂支架施工的連續(xù)梁橋，這跨取中跨長度的7080是經(jīng)濟(jì)合理的。但對采用掛籃懸臂澆筑法施工的大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋而言，邊跨總有一段需采用支架現(xiàn)澆。為使連

23、續(xù)梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變化較合理和減少支架長度，設(shè)計(jì)時(shí)邊跨長度一般選用中跨長度的65左右為宜。結(jié)合國內(nèi)外部分大跨徑連續(xù)梁橋的工程實(shí)踐，作者建議邊跨與中跨的長度比一般控制在0.550.65ob箱梁斷面尺寸擬定自大噸位錨具、1860MPa鋼絞線和高強(qiáng)度混凝土在大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中采用以來，箱梁的自重大大減輕，使得上部結(jié)構(gòu)有條件向輕型化方向發(fā)展?，F(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范是采用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)均應(yīng)通過承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的計(jì)算。除此，對構(gòu)造上及施工工藝方面的要求必須得到滿足。從作者了解到的一些出現(xiàn)裂縫的橋梁來看，有一些是與箱梁所選用的斷面尺寸安全儲備偏小有關(guān)。通過主拉應(yīng)力的敏感性分析得知，若

24、不設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力鋼束或者豎向預(yù)應(yīng)力失效，則必須加大腹板厚度尺寸，重新設(shè)計(jì)。若豎向預(yù)應(yīng)力只考慮50的效果時(shí)，計(jì)算所得的主拉應(yīng)力仍會出現(xiàn)大于規(guī)范規(guī)定值的情況。這說明與腹板厚度尺寸的選定有一定的關(guān)系。另外現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中與此有關(guān)部分的公式一般"僅適用于等高度的簡支梁"，若用于連續(xù)梁時(shí)，應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)。這樣按公式計(jì)算得到的斜截面抗剪強(qiáng)度QhkQW值應(yīng)適當(dāng)折減。反過來折減后的QhkQW值對腹板厚度又有所要求。作者建議選定箱梁斷面尺寸時(shí)，除了注意梁高（H支和H中）的因素外，還應(yīng)該重視腹板尺寸的優(yōu)化。（2）縱向預(yù)應(yīng)力布束方案與預(yù)應(yīng)力儲備a. 縱向預(yù)應(yīng)力布束方案在本文三、1中列出的幾座

25、出現(xiàn)剪切裂縫的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋中，發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)共同點(diǎn)，就是在縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置時(shí)往往偏重施工方便的要求，而忽視了對腹板下彎束和邊跨現(xiàn)澆箱梁端部一定范圍內(nèi)腹板彎起束的有效利用問題。由于采用了在箱梁頂板和底板布置直線束，僅靠設(shè)置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋來克服結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力的布束方案，這必須建立在充分保證豎向預(yù)應(yīng)力能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的前提下。實(shí)際上箱梁腹板由豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋長度一般較短，鋼筋的張拉伸長量較小，施工時(shí)若發(fā)生少量的壓縮變形，將會產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力損失；加上錨固系統(tǒng)和施工操作上的問題，一般很難保證設(shè)計(jì)所要求的預(yù)應(yīng)力度。從對豎向預(yù)應(yīng)力的敏感性分析來看，若箱梁斷面尺寸偏小一點(diǎn)，一旦豎向預(yù)應(yīng)力不到位，則結(jié)構(gòu)的主拉

26、應(yīng)力將超過規(guī)范的許可值，從而使結(jié)構(gòu)應(yīng)力處于不利狀態(tài)。 工程實(shí)踐證明：在采用直線束布置方案的同時(shí)，有必要在靠近箱梁支點(diǎn)附近的節(jié)段內(nèi)，在腹板內(nèi)布置部分下彎束，但噸位不宜太大，如用j15.2-7j15.2-2，并同時(shí)在邊跨現(xiàn)澆段端部腹板內(nèi)布置部分彎起束。由于這類預(yù)應(yīng)力鋼束通過腹板，使得預(yù)壓應(yīng)力容易均勻分布到全斷面上，是克服剪應(yīng)力最有效的合理的布束形式，并可達(dá)到免費(fèi)提供預(yù)剪力的效果。設(shè)計(jì)工程師可以通過合理布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束，來改善箱梁版權(quán)的受力狀態(tài)；同時(shí)建議在邊跨箱梁端部將腹板的箍筋適當(dāng)加密，直徑適當(dāng)放大一些，這些措施對克服腹板的斜向裂縫是十分有效的。b預(yù)應(yīng)力儲備由于理論計(jì)算模式和計(jì)算結(jié)果往往與工程實(shí)際情況存在差異，加上一些在設(shè)計(jì)時(shí)難以計(jì)入的因素，因此在設(shè)計(jì)過程中，有必要考慮結(jié)