預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計探究

PAGEPAGE1預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計探究關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計預(yù)應(yīng)力溫度徐變次內(nèi)力連續(xù)梁橋是工程上廣泛使用的一種橋型。它不但具有可靠的強度、剛度及抗裂性．而且具有行車平穩(wěn)舒適、養(yǎng)護工作量小、設(shè)計及施工經(jīng)驗成熟的特點，與其它橋型相比具有很強的經(jīng)濟性，常成為最佳橋型方案。通過多年參與、負責(zé)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(連續(xù)剛構(gòu))橋的設(shè)計工作，對這種橋型有了較深刻地體會及認識，現(xiàn)將設(shè)計中應(yīng)注意的問題，談一些觀點。1跨徑布置及結(jié)構(gòu)尺寸的擬定當(dāng)橋梁的設(shè)計方案選定后。首先應(yīng)進行橋梁的總體布置和確定結(jié)構(gòu)的構(gòu)造尺寸，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的布宣和構(gòu)造，應(yīng)考慮橋梁的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)、跨越性質(zhì)和水文、地質(zhì)條件以及施工方法。其中不論是等截面還是變截面連續(xù)梁(剛構(gòu))，合理的主、邊跨比、跨徑與梁高的比例非常重要。若選用不當(dāng)，將會導(dǎo)致箱梁混凝土開裂或邊跨、邊墩受力不合理。在具體設(shè)計時先根據(jù)通航或通行凈空，結(jié)合地形、地物等控制因素定出主跨跨徑，然后結(jié)合橋梁所采用施工方法來選定邊跨跨徑，再通過細部尺寸擬定來調(diào)整主、邊跨的剛度來調(diào)整主梁各截面的內(nèi)力．直至滿足設(shè)計規(guī)范要求。對于跨徑20～50m的連續(xù)梁，一般作成等截面形式，梁高一般為跨徑的1／15—1／30，這種橋型常采用滿堂支架、移動模架逐孔施工和頂推施工的方法；對于較大跨徑的多孑L連續(xù)梁，常作成變截面的形式，其支點梁高為最大跨徑的1／15～1／20，跨中梁高為最大跨徑的1／30—1／50，這種橋型通常采用懸臂法進行施工，其邊跨跨徑一般為中跨跨徑的0．65—0．7倍．宜0．55～0．6倍。在連續(xù)梁橋細部尺寸擬定時．應(yīng)作一定的計算及分析，對箱梁各部分尺寸進行詳細優(yōu)化。在主、邊跨不變的情況下，結(jié)合所采用的施工方法，考慮不同梁高、不同箱梁頂?shù)装?、腹板厚度；對于連續(xù)剛構(gòu)橋還須根據(jù)地質(zhì)資料對樁基礎(chǔ)進行等效模擬，考慮不同的雙壁墩間距、不同的截面(空心薄壁型、實心啞鈴型)類型，進行多種組合的分析計算．經(jīng)過反復(fù)多次的調(diào)整與綜合考慮，最后確定較為理想的主、邊跨梁高與結(jié)構(gòu)細部尺寸。接著應(yīng)對結(jié)構(gòu)施工階段的梁段劃分、施工可靠度進行了深人的分析驗算，梁段劃分時盡量使所劃分的梁段數(shù)量較少、相鄰兩梁段重量相差較小，以方便施工?？s短施工周期。在施工階段可靠度驗算中應(yīng)考慮施工過程中在最大懸臂階段可能出現(xiàn)的最不利的施工荷載、結(jié)構(gòu)自重的不均勻性以及風(fēng)力對結(jié)構(gòu)的影響等。運營階段則考慮恒載、活載、預(yù)應(yīng)力、混凝土收縮徐變、基礎(chǔ)沉陷、溫度變化、風(fēng)力及地震力對主橋結(jié)構(gòu)上下部的影響，進行多種組合分析計算，以保證結(jié)構(gòu)受力合理、施工簡便安全。2預(yù)應(yīng)力鋼束布設(shè)在連續(xù)梁橋(剛構(gòu)橋)設(shè)計中縱向預(yù)應(yīng)力索的布置宜多采用通長束，減少在跨中和支點布置的短束。對于逐孔施工的連續(xù)梁橋．通長束錨固在相臨孔約0．2L處，錨固后用連接器接長，在一個施工縫處不宜錨固所有鋼束。最好有一半左右的連續(xù)束在下一個施工縫處錨固。每束不宜采用較大的張拉噸位，以使主粱截面的受力較為均勻：對于用支架現(xiàn)澆的連續(xù)梁，縱向預(yù)應(yīng)力鋼束一般需作齒板進行錨固，齒板應(yīng)分散布置．不宜集中．在一個齒板上錨固噸位較大的鋼束應(yīng)不多于兩束，齒板最好布置在混凝土受壓部位，以防局部應(yīng)力集中產(chǎn)生裂縫；對于跨徑較大的連續(xù)梁與連續(xù)剛構(gòu)橋，通常采用懸臂施工，在一些橋梁的設(shè)計中，縱向預(yù)應(yīng)力索常采取直線索．用張拉普通精軋螺紋鋼筋來克服結(jié)構(gòu)的剪應(yīng)力，但近年來的實踐證明。單純用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋來克服剪應(yīng)力的做法值得商榷。主要原因有幾個方面：其一，豎向布置的精軋螺紋鋼筋較短，張拉時預(yù)應(yīng)力損失較大．有的甚至一點儲備也沒有；其二、施工時張拉控制措施不到位：其三、管道壓漿不密實。以上幾種情況可通過采用高強精軋螺紋鋼筋取代普通精軋螺紋鋼筋以提高張拉噸位、施工時二次補拉以及采用真空吸漿工藝使預(yù)應(yīng)力管道密實等措施來盡量減少預(yù)應(yīng)力損失。增加豎向預(yù)應(yīng)力儲備。但最直接、最有效的辦法還是在連續(xù)梁主梁支點左右一定范圍內(nèi)布置下彎索。在其端部將縱向預(yù)應(yīng)力鋼束彎起，以抵抗剪應(yīng)力的作用。這一點已經(jīng)重新得到橋梁工程界的普遍認可。同時也可以通過增加箍筋數(shù)量來增大腹板的抗剪儲備。3溫度問題根據(jù)這幾年的工作體會．在設(shè)計橋梁時應(yīng)重視溫度應(yīng)力的影響作用。《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范(JTJ023—85)》中只規(guī)定了T形截面連續(xù)梁由于日照溫差所引起的內(nèi)力計算(即混凝土連續(xù)梁由于日照引起的橋面與其它部分的溫度差而產(chǎn)生的內(nèi)力，在缺乏實測資料時，可假定溫度差+5℃(橋面板上升5oC)，并在橋面板內(nèi)均勻分布)，對箱型截面連續(xù)梁的溫度應(yīng)力及溫度梯度的取值未作規(guī)定與說明，故在橋梁進行溫度力分析計算時若參考JTJ023—85橋規(guī)取值，可能導(dǎo)致計算結(jié)果偏于不安全，不能反應(yīng)橋梁實際所受的溫度內(nèi)力。以某立交匝道橋的溫度計算為例。在考慮恒載、活載、支座沉降的工況下第八跨跨中下緣拉應(yīng)力為1．4MPa，考慮橋面板升溫5℃時下緣拉應(yīng)力為2．44MPa，增加了74％，比活載產(chǎn)生的拉應(yīng)力還要大。我國橋梁新規(guī)范JTGD62—2004及JTGD60—2004對橋梁結(jié)構(gòu)由于梯度溫度引起的效應(yīng)給出了豎向溫度梯度曲線。國外如英國、新西蘭、日本等國家的規(guī)范對連續(xù)箱梁的溫度梯度模式都作了詳細規(guī)定。對于同一橋梁結(jié)構(gòu)，采用不同的溫度梯度模式得到的梁內(nèi)溫度應(yīng)力值相差很大．因此，為保證橋梁結(jié)構(gòu)抗裂性，合理的溫度梯度模式。對橋梁設(shè)計驗算準(zhǔn)確性極為重要。4徐變和收縮及其次內(nèi)力問題在長期荷載或應(yīng)力作用下，混凝土的徐變和收縮對結(jié)構(gòu)的變形、結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和結(jié)構(gòu)內(nèi)截面(在組合截面情況下)的應(yīng)力分布都會產(chǎn)生很大的影響。歸納起來為：結(jié)構(gòu)在受壓區(qū)的徐變和收縮會增大撓度；徐變會增大偏壓柱的彎曲。l由此增大初始偏心，降低柱承載力；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中，徐變和收縮將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失；結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面如組合截面(不同材料組合的截面如鋼筋混凝土組合截面，或不同齡期混凝土組合的截面等)，徐變會使截面應(yīng)力重分布；對于超靜定結(jié)構(gòu)，混凝土徐變將導(dǎo)致內(nèi)力重分布。亦及徐變將引起結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力；混凝土收縮會使較厚構(gòu)件(或在結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面形狀突變處)的表面開裂。這種表面裂縫是因為收縮總在構(gòu)件表面開始，但受到內(nèi)部的阻礙引起收縮拉應(yīng)力而產(chǎn)生。由于徐變總應(yīng)變可高達加載后產(chǎn)生的彈性變形的1—4倍。所以混凝土的徐變效應(yīng)，在混凝土橋梁設(shè)計中是必須考慮的。在超靜定結(jié)構(gòu)中由于徐變產(chǎn)生次內(nèi)力．而應(yīng)力變化的徐變及次內(nèi)力計算較為復(fù)雜?，F(xiàn)較常用的方法：狄辛格方法；Trost”Bazant法；采用位移法的有限元逐步分析法。狄辛格法當(dāng)采用老化理論時，對后期加載的長期徐變效應(yīng)估計過低。而對遞減荷載的長期徐變效應(yīng)又估計過高。由于狄辛格方法未考慮徐變中的“延滯彈性變形”，而延滯彈性變形部’分8，它可高達加載后產(chǎn)生的彈性變形的24％一44％。所以狄辛格方法計算的徐變效應(yīng)有時與實際出入較大。隨著計算機技術(shù)的進步和結(jié)構(gòu)有限元方法的應(yīng)用，根據(jù)Trost—Bazant按齡期調(diào)整的有效模量法與有限元法相結(jié)