預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋方案

2023/9/131預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)

—淺談如何規(guī)避下?lián)虾烷_裂的風(fēng)險(xiǎn)湖南大學(xué)邵旭東教授2011年11月佛山2023/8/81預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的設(shè)計(jì)

—淺談如何規(guī)避下?lián)虾?023/9/13大跨梁橋的幾種類型2023/8/8大跨梁橋的幾種類型2023/9/13等截面連續(xù)梁變截面連續(xù)梁連續(xù)剛構(gòu)剛構(gòu)—連續(xù)組合梁2023/8/8等截面連續(xù)梁變截面連續(xù)梁連續(xù)剛構(gòu)剛構(gòu)—連續(xù)組2023/9/13大跨梁式橋具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、造價(jià)相對(duì)較低；2、施工簡(jiǎn)易快捷；3、建筑高度小，適應(yīng)能力強(qiáng)；4、維護(hù)費(fèi)用少。因而是200m跨徑以內(nèi)的主力橋型。2023/8/8大跨梁式橋具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、造價(jià)相對(duì)較低；22023/9/13

大跨梁式橋經(jīng)長(zhǎng)期使用后，容易出現(xiàn)一些較常見的病害。概括起來有：概述一、跨中下?lián)?；二、梁體開裂。2023/8/8概述一、跨中下?lián)?；二、梁體開2023/9/131978年建成通車的帕勞共和國(guó)科羅巴島橋，主跨241m的PC連續(xù)剛構(gòu)橋，通車后不久就開裂和下?lián)希?996年9月倒塌。典型實(shí)例：2023/8/81978年建成通車的帕勞共和國(guó)科羅巴島橋，主2023/9/13一、梁體下?lián)蠁栴}2023/8/8一、梁體下?lián)蠁栴}2023/9/13梁體下?lián)?/p>

跨中下?lián)鲜鞘制毡榈默F(xiàn)象。主因由混凝土徐變引起。

跨中下?lián)贤殡S跨中段出現(xiàn)橫向裂縫和大量斜裂縫，其下?lián)峡蛇_(dá)到相當(dāng)大的程度，造成嚴(yán)重病害。

2023/8/8梁體下?lián)峡缰邢聯(lián)鲜鞘制毡榈默F(xiàn)象。2023/9/13黃石長(zhǎng)江公路大橋跨中下?lián)?，最大已達(dá)到33.5cm，當(dāng)然同時(shí)出現(xiàn)大量的主拉應(yīng)力斜裂縫與跨中區(qū)段橫向裂縫。梁體下?lián)?023/8/8黃石長(zhǎng)江公路大橋跨中下?lián)?，最大已達(dá)到2023/9/13湖北鐘祥漢江大橋因下?lián)虾烷_裂等嚴(yán)重病害而拆除重建?。保梗梗衬辏保痹峦ㄜ嚕?5年拆除65m+3×100m+65m，五跨連續(xù)箱梁橋2023/8/8湖北鐘祥漢江大橋１９９３年１１月通車，052023/9/13鐘祥大橋正在拆除2023/8/8鐘祥大橋正在拆除2023/9/13

跨中下?lián)系念A(yù)防對(duì)策梁體下?lián)?023/8/8跨中下?lián)系念A(yù)防對(duì)策梁體下?lián)?023/9/13（一）控制負(fù)彎矩區(qū)域截面的應(yīng)力梯度梁體下?lián)?023/8/8（一）控制負(fù)彎矩區(qū)域截面的應(yīng)力梯度梁體下?lián)?023/9/13梁體下?lián)闲熳兿聯(lián)洗笮熳兿聯(lián)闲⊙亟孛娓叨鹊膲簯?yīng)力分布梯度：2023/8/8梁體下?lián)闲熳兿聯(lián)洗笮熳兿聯(lián)闲⊙亟孛娓叨?023/9/13梁體下?lián)现挥休S向徐變徐變上拱沿截面高度的壓應(yīng)力分布梯度：2023/8/8梁體下?lián)现挥休S向徐變徐變上拱沿截面高2023/9/13設(shè)計(jì)對(duì)策：梁體下?lián)?/p>

上緣增大壓應(yīng)力（加預(yù)應(yīng)力）

下緣減小壓應(yīng)力（增加底板厚度）2023/8/8設(shè)計(jì)對(duì)策：梁體下?lián)仙暇壴龃髩簯?yīng)力（加預(yù)應(yīng)力2023/9/13梁體下?lián)?/p>

在梁根部區(qū)段，可使懸臂節(jié)段的自重完全由預(yù)應(yīng)力抵消（零彎矩）。內(nèi)支點(diǎn)上方底板厚度宜不小于跨徑的1/140。2023/8/8梁體下?lián)显诹焊繀^(qū)段，可使懸臂節(jié)段的2023/9/13梁體下?lián)?023/8/8梁體下?lián)?023/9/13跨中下?lián)系念A(yù)防對(duì)策：（二）足夠的正截面和斜截面強(qiáng)度

梁體下?lián)翔b于跨中下?lián)贤c橫向裂縫與斜裂縫一起發(fā)生，相互促進(jìn)惡化，因此保證梁有足夠的正截面強(qiáng)度和斜截面強(qiáng)度是首要的。計(jì)算中要充分考慮徐變的不利影響。2023/8/8跨中下?lián)系念A(yù)防對(duì)策：（二）足夠的正2023/9/13

（三）設(shè)計(jì)文件的規(guī)定（1）混凝土加載齡期至少應(yīng)在7天以上，強(qiáng)度和彈模至少在90％以上。梁體下?lián)希?）宜采用真空壓漿，減小管道摩阻、防止漏漿。（3）嚴(yán)格控制混凝土超方。2023/8/8（三）設(shè)計(jì)文件的規(guī)定（1）混凝土加載齡期2023/9/13（四）特大跨徑梁橋跨中區(qū)段輕型化梁體下?lián)?023/8/8（四）特大跨徑梁橋跨中區(qū)段輕型化梁體下?lián)?023/9/13斯托爾馬橋(L=301m)，跨中182m為C60輕質(zhì)混凝土

梁體下?lián)?023/8/8斯托爾馬橋(L=301m)，梁體下?lián)?023/9/13重慶石板坡長(zhǎng)江大橋跨中108m長(zhǎng)為鋼梁梁體下?lián)?023/8/8重慶石板坡長(zhǎng)江大橋跨中108m長(zhǎng)為鋼梁梁體下2023/9/13（五）徐變計(jì)算適當(dāng)考慮活載影響梁體下?lián)?/p>

徐變計(jì)算不只針對(duì)恒載，應(yīng)適當(dāng)考慮大交通量活載的影響。蘇通長(zhǎng)江大橋輔航道橋設(shè)計(jì)考慮了二個(gè)車道的汽車荷載參與徐變計(jì)算，值得借鑒。2023/8/8（五）徐變計(jì)算適當(dāng)考慮活載影響梁體下?lián)?023/9/13二、梁體開裂問題2023/8/8二、梁體開裂問題2023/9/13交通部公路科學(xué)研究院曾經(jīng)對(duì)全國(guó)公路系統(tǒng)主跨大于60m的近180座主要預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋作了裂縫調(diào)查與統(tǒng)計(jì)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果：腹板裂縫頂板裂縫底板裂縫橫隔板裂縫齒板裂縫86.4%90.9%54.5%86.4%36.4%梁體開裂2023/8/8交通部公路科學(xué)研究院曾經(jīng)對(duì)全國(guó)公路系2023/9/13梁體開裂－斜裂縫

（一）腹板斜裂縫2023/8/8梁體開裂－斜裂縫（一）腹板斜裂縫2023/9/13

腹板斜裂縫是出現(xiàn)最多的梁體裂縫。與梁軸線呈25°～50°開裂。斜裂縫的另一個(gè)特征是箱內(nèi)腹板斜裂縫要比箱外腹板斜裂縫嚴(yán)重。這已為一些大跨徑梁橋的檢查結(jié)果所證實(shí)。

梁體開裂－斜裂縫2023/8/8腹板斜裂縫是出現(xiàn)最多的梁體裂縫。與梁軸線2023/9/13內(nèi)側(cè)（條）外側(cè)（條）上游腹板808100下游腹板1149294合計(jì)1957384

黃石長(zhǎng)江公路大橋通車七年后，于2002年5月對(duì)大橋進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的病害，箱梁裂縫檢出2438條，其中1957條分布在箱梁腹板內(nèi)表面上（占80.3%），

384條分布在腹板外表面上（占15.8%），

87條分布在箱梁底板上（占3.6%）。箱梁腹板裂縫統(tǒng)計(jì)黃石長(zhǎng)江公路大橋開裂現(xiàn)象2023/8/8內(nèi)側(cè)（條）外側(cè)（條）上游腹板808100下游2023/9/13黃石長(zhǎng)江大橋腹板裂縫2023/8/8黃石長(zhǎng)江大橋腹板裂縫2023/9/13梁體開裂－斜裂縫預(yù)防腹板斜裂縫的設(shè)計(jì)對(duì)策2023/8/8梁體開裂－斜裂縫預(yù)防腹板斜裂縫的設(shè)計(jì)對(duì)2023/9/13梁體開裂－斜裂縫1、腹板計(jì)算應(yīng)考慮空間效應(yīng)面內(nèi)應(yīng)力：2023/8/8梁體開裂－斜裂縫1、腹板計(jì)算應(yīng)考慮空間效應(yīng)2023/9/13梁體開裂－斜裂縫日照溫差導(dǎo)致箱梁內(nèi)部全截面受拉面外應(yīng)力—溫度影響按照多國(guó)規(guī)范計(jì)算，日照作用下腹板內(nèi)側(cè)拉應(yīng)力可達(dá)2MPa2023/8/8梁體開裂－斜裂縫日照溫差導(dǎo)致箱梁內(nèi)部全截面受2023/9/13產(chǎn)生水平拉應(yīng)力梁體開裂－斜裂縫跨中張拉后期索導(dǎo)致腹板受彎拉、底板受彎面外應(yīng)力—后期索影響2023/8/8產(chǎn)生水平拉應(yīng)力梁體開裂－斜裂縫跨中張拉后期索2023/9/13梁體開裂－斜裂縫2、腹板厚度應(yīng)足夠腹板內(nèi)需滿足：（1）置縱向下彎束；（2）置豎向束；（3）置普通鋼筋。（4）混凝土澆筑密實(shí)。腹板內(nèi)縱向束2023/8/8梁體開裂－斜裂縫2、腹板厚度應(yīng)足夠腹板內(nèi)需滿2023/9/133、設(shè)置高效豎向預(yù)應(yīng)力梁體開裂－斜裂縫2023/8/83、設(shè)置高效豎向預(yù)應(yīng)力梁體開裂－斜裂縫2023/9/13

豎向預(yù)應(yīng)力不足是預(yù)應(yīng)力箱梁腹板出現(xiàn)斜裂縫的主要原因之一。

精軋螺紋鋼錨固體系存在以下不足：（1）張拉應(yīng)力低，伸長(zhǎng)量??；（2）剛性索，施工稍有偏差，螺母就擰不到位；（3）張拉控制應(yīng)力高，易斷筋，難更換；梁體開裂－斜裂縫（4）施工質(zhì)量難以檢驗(yàn)。2023/8/8豎向預(yù)應(yīng)力不足是預(yù)應(yīng)力箱梁腹板出現(xiàn)斜2023/9/13

混凝土箱梁的精軋螺紋鋼豎向預(yù)應(yīng)力筋2023/8/8混凝土箱梁的精軋螺紋鋼豎向預(yù)應(yīng)力筋2023/9/13精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力筋于1956年由德國(guó)Dywidag（地偉達(dá)）公司研發(fā)成功。50多年以來，短索基本采用這一技術(shù)，沒有明顯改進(jìn)。梁體開裂－斜裂縫2023/8/8精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力筋于1956年由德國(guó)Dy2023/9/13而鋼絞線具有柔性、高強(qiáng)度和大延伸量的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)于精軋螺紋鋼筋。但對(duì)于短索，由于夾片錨回縮損失大而不宜采用。梁體開裂－斜裂縫2023/8/8而鋼絞線具有柔性、高強(qiáng)度和大延伸量的優(yōu)勢(shì)2023/9/13

新型二次張拉低回縮預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固體系用于豎向預(yù)應(yīng)力，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于精軋螺紋鋼。

梁體開裂－斜裂縫2023/8/8新型二次張拉低回縮預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固2023/9/13張拉端低回縮豎向錨固系統(tǒng)低回縮二次張拉錨具構(gòu)造P型錨具系統(tǒng)錨具構(gòu)造固定端梁體開裂－斜裂縫2023/8/8張拉端低回縮豎向錨固系統(tǒng)低回縮二次張拉錨具構(gòu)2023/9/13a)第一次張拉鋼絞線

b)第二次張拉錨杯

c）擰緊螺母

至設(shè)計(jì)荷載至設(shè)計(jì)荷載消除回縮梁體開裂－斜裂縫2023/8/8a)第一次張拉鋼絞線b)第二次張拉2023/9/13

4m長(zhǎng)的鋼絞線經(jīng)二次張拉后，回縮損失由25％降為3.6％，預(yù)應(yīng)力效率至少是精軋螺紋鋼的2倍。

2.豎向高效預(yù)應(yīng)力體系2023/8/84m長(zhǎng)的鋼絞線經(jīng)二次張拉后，2023/9/13第二次張拉錨杯至設(shè)計(jì)荷載螺母與墊板密貼

梁體開裂－斜裂縫2023/8/8第二次張拉錨杯至設(shè)計(jì)荷載2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫（二）縱向裂縫——頂、底板裂縫

2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫（二）縱向裂縫2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫

原因和對(duì)策2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫原因和對(duì)策2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫

1、超載超載特別是超重車軸荷載的作用，對(duì)橫向的影響比縱向更大，這是因?yàn)榭v向彎矩自重占絕大部分；而橫向彎矩主要由活載引起，軸重超過規(guī)范時(shí)，易出現(xiàn)頂板下緣的縱向裂縫。

——限超2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫1、超載2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫2、溫差應(yīng)力估計(jì)過小

我國(guó)89橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)溫差應(yīng)力，僅規(guī)定了翼緣與梁體的其他部位有5℃的溫差。這樣的溫差偏小，與實(shí)際情況嚴(yán)重不符！根據(jù)研究，對(duì)于箱梁，溫差應(yīng)力可以接近甚至超過活載的應(yīng)力。這是出現(xiàn)縱向裂縫的原因之一。2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫2、溫差應(yīng)力估計(jì)過小我2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫

現(xiàn)行《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范》中已規(guī)定了比過去大得多的溫度梯度。這個(gè)問題可望得到解決。2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫現(xiàn)行《公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫3、縱向應(yīng)力的泊松效應(yīng)若混凝土的縱向壓應(yīng)力則相應(yīng)的橫向拉應(yīng)力可達(dá)2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫3、縱向應(yīng)力的泊松效應(yīng)若混2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫

由于頂板較薄，又需布置縱、橫向預(yù)應(yīng)力束和普通鋼筋，橫向預(yù)應(yīng)力筋的位置較難精確控制，一旦偏差較大，易在頂板下緣出現(xiàn)縱向裂縫。頂板薄導(dǎo)致活載作用下混凝土應(yīng)力變幅過大，容易出現(xiàn)疲勞裂縫。

—建議頂板厚度不小于30cm。4、頂板較薄2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫由于頂板較薄，又需布置縱2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫

5、變截面箱梁的底板由于施加后期預(yù)應(yīng)力而產(chǎn)生徑向力，當(dāng)?shù)装鍣M向配筋不足，會(huì)在底板橫向跨中下緣及橫向兩側(cè)底板加腋開始的上緣，出現(xiàn)縱向裂縫。2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫5、變截面箱梁的底板由于2023/9/13合攏束等效荷載的豎向分力和錨固點(diǎn)水平作用力跨中張拉后期索導(dǎo)致腹板受彎拉、底板受彎跨中區(qū)域底板橫向受力分析梁體開裂－縱向裂縫2023/8/8合攏束等效荷載的豎向分力和錨固點(diǎn)水平作用力跨2023/9/13跨中區(qū)域底板橫向受力分析跨中底板病害類型一般有三種：（基本由底板后期束引起）1）底板混凝土局部區(qū)域崩裂；2）底板上、下層鋼筋網(wǎng)分層；

—應(yīng)布置可靠的鉤筋3）跨中底板下緣的縱向裂縫。

—橫向鋼筋配足底板上、下層鋼筋網(wǎng)分層梁體開裂－縱向裂縫2023/8/8跨中區(qū)域底板橫向受力分析跨中底板病害類型一般2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫6、瀝青高溫?cái)備伒淖饔脴蛎鎻V泛采用瀝青混凝土鋪裝，而瀝青混凝土攤鋪時(shí)要求高溫操作，攤鋪溫度往往高達(dá)1500C。大氣向上與大氣熱交換，導(dǎo)致瀝青混合料及周圍環(huán)境溫度不斷變化向下與結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度急速升高，形成非常大的梯度溫度2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫6、瀝青高溫?cái)備伒淖饔?023/9/13梁體開裂－縱向裂縫6、瀝青高溫?cái)備伒淖饔幂^大的梯度溫度對(duì)箱梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生非常不利的影響！但現(xiàn)行規(guī)范中沒有任何條文對(duì)此進(jìn)行規(guī)定！2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫6、瀝青高溫?cái)備伒淖饔幂^大2023/9/13梁體開裂－縱向裂縫6、瀝青高溫?cái)備伒淖饔孟淞翰煌恢玫臏囟入S時(shí)間變化圖有限元熱分析得出：2、對(duì)于瀝青鋪裝層，溫度在最初的一段時(shí)間內(nèi)下降非?？?，30min之內(nèi)，溫度下降了將近500C。1、不同深度處達(dá)到的最高溫度相差很大.2023/8/8梁體開裂－縱向裂縫6、瀝青高溫?cái)備伒淖饔孟淞?023/9/13通過對(duì)以上參數(shù)的分析，得出：瀝青混凝土攤鋪引起的最大溫度梯度

梁體初始溫度(OC)102030最大溫差T(OC)353230最大溫差T的取值(OC)

建議按施工荷載考慮瀝青高溫對(duì)橋面的影響瀝青高溫?cái)備亴?duì)箱梁頂板的影響：梁體開裂－縱向裂縫2023/8/8通過對(duì)以上參數(shù)的分析，得出：瀝青混凝土攤鋪引2023/9/13（三）橫向裂縫2023/8/8（三）橫向裂縫2023/9/13梁體開裂－橫向裂縫

大跨徑梁橋的設(shè)計(jì)中，通常采用全預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。對(duì)于全預(yù)應(yīng)力或部分預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件，都不應(yīng)該出現(xiàn)橫向裂縫。出現(xiàn)橫向裂縫，反映了正截面強(qiáng)度的不足。2023/8/8