大跨度连续桥跨中的下挠控制

发布:2016-05-12 字体:[]

我国的预应力混凝土连续桥的建设起步于20世纪50年代,当时受资金和材料匮乏的影响,不得不用造价低廉的混凝土梁桥。至1988年,主跨为180米的广东洛溪大桥建成,开创了我国修建大跨径混凝土连续刚构桥的先例。之后随着预应力技术、高强度混凝土技术的发展、新材料的突破,此类跨径的桥也在逐渐增加。

1.大跨度预应力桥存在的主要病害

虽然大跨度梁桥梁在我国得到了广泛应用,但在迅速发展的同时,其在运营过程中出现的病害类型也是越来越多。病害总体来说主要可分为两大类:一是箱梁开裂,二是主梁的跨中出现较严重下挠。同时,这两种病害在连续桥中也出现的越来越多。

1.1广东南海金沙大桥

1994年建成通车的广东南海金沙大桥主桥为一座3跨预应力混凝土连续刚构桥,三跨的布置为66m+120m+66m2000年底主跨跨中挠度就达到22cm,主跨箱梁腹板有大量斜裂缝,最大裂缝宽度1.15mm

1.2三门峡黄河公路大桥

三门峡黄河公路大桥主桥为一座6跨预应力混凝土连续刚构桥,其跨径布置为105m+4×140m+105m,2002年跨中区域下挠最大达到25cm[2]严重影响了桥梁的运营。

2.大跨度预应力连续梁大跨度的原因

2.1混凝土徐变变形过大

一般桥梁在施工过程中,受工期限制,往往在混凝土强度达到设计强度的80%-90%时,便开始张拉,而强度设计中没有对混凝土加载龄期提出要求。由于当前预应力混凝土连续刚构的混凝土水灰比大,强度较高,而混凝土加载龄期短,致使早期混凝土弹性模量的增长明显滞后于强度的增长明显。

2.2主梁纵向预应力度不足

很多研究表明,纵向预应力度对梁体徐变也有很大影响,纵向预应力的损失也成为跨中下挠的主要原因之一。对于一般的大跨度桥梁而言,墩顶板负弯矩区和主梁跨中的正弯矩时内力最大处,纵向预应力的作用是通过其产生弯矩尽量与结构自重弯矩所产生拉应力相抵消,甚至处于受压状态。因此,若纵向预应力度较小,便会导致跨中下挠。

3用恒载零弯矩理论给一座已建桥梁配束

3.1工程概况

安徽荆涂淮河大桥跨径布置为95m+160m+95m的预应力混凝土连续刚构桥,采用悬臂施工,该桥采用2个分离的单箱形式,梁高为8.0m,顶板宽11.45m,底板宽6m;在过渡段,主跨跨中梁高为3.0m,箱梁顶板厚度为25cm腹板厚度为50-80cm,按二次抛物线变化至根部110cm

箱梁截面图  单位:cm

3.2原设计自重弯矩和预应力弯矩

在最大双悬臂状态下,0号块附加自重和预应力分别产生的弯矩如表1所示,预应力产生弯矩仅是自重弯矩的0.85,两者不能相抵消,所以长期使用会使跨中的累积挠度不断变大。

                                  表1

荆涂淮河大桥原设计自重弯矩预应力弯矩         kN·m

段块号

预应力弯矩

自重弯矩

预应力弯矩自重弯矩

预应力弯矩和 自重弯矩之和

顶板束弯矩

腹板下弯束弯矩

合计

1

523185

150926

674121

795898

0.846

121777

2

516940

142080

659040

734955

0.874

75925

3

470048

121632

591670

677350

0.891

85705

4

423026

114985

541011

622766

0.879

81766

5

385038

96347

481385

571197

0.843

89805

6

346787

89584

436371

522489

0.828

86158

3.3按恒载零弯矩配束后自重弯矩和预应力弯矩

按恒载零号块进行配置预应力钢束后,每隔节段处的预应力和弯矩如表2所示,在最大双悬臂状态,两者的弯矩之和是最小的,同时预应力和自重的比值是最小的,为0.61,可以减少大跨度桥梁的跨中挠度。

                                      表2

荆涂淮河大桥恒载零弯矩配束后预应力弯矩和自重弯矩 kN·m

段块号

预应力弯矩

自重弯矩

预应力弯矩  自重弯矩

预应力弯矩和自重弯矩之和

悬臂束弯矩

下弯束弯矩

合计

1

645525

150926

796451

795898

1.001

556

2

637846

142082

779928

734945

1.059

44981

585201

121632

706833

677333

1.043

29482

535657

114987

650644

622774

1.039

27866

489317

96347

585664

571181

1.016

14477

6

445823

83574

535397

522469

1.026

12928

 4.结语:

为了减少和控制大跨度预应力连续桥的跨中挠度,应从多方面考虑,在设计方面可以通过多配置预应力钢筋,使得预应力引起弯矩能尽量与自重引起的弯矩相抵消,从而减少收缩徐变,做好箱梁的抗剪,提高耐久性,使梁尽量少产生裂缝。

文献参考

[1]杨志平、朱桂新、李卫、预应力混凝土连续刚构挠度长期观测公路, 2004

[2]马健、三门峡黄河公路大桥的主桥加固公路,2004

[3]陆中元、李建华、朱念清、广东南海金沙大桥的维修加固铁道建筑, 2004

[4]孙海林、叶列平、杨孚衡、城市轨道交通预应力混凝土连续梁桥的收缩和徐变分析公路交通科技,2005

[5]项海帆、高等桥梁结构理论北京人民交通出版社, 2001.

[6]刘桂生、悬臂施工连续梁桥分阶段预应力设计公路测设简迅, 1996

作者简介:

吴立斌:工学硕士,讲师,浙江工业职业技术学院

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