连续刚构桥设计关键技术问题的探讨

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文章编号:1003-4722(2009)06-0046-04

桥梁建设 2009年第6期

连续刚构桥设计关键技术问题的探讨

冯鹏程

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北武汉430056)

摘 要:针对连续刚构桥箱梁混凝土开裂、跨中下挠、底板崩裂等病害,分析其产生的原因,提出一些防止病害发生的对策措施,主要有:腹板斜裂缝可以通过增加梁高、设置腹板下弯钢束及加强竖向预应力有效性来改善;跨中下挠可通过增加顶板负弯矩钢束、采用塑料波纹管和真空辅助压浆工艺、控制钢束张拉龄期及设置后期备用钢束来改善;底板崩裂可通过合理控制结构的预应力度、选择合适的墩身刚度、优化钢束配置、优化梁高变化规律、合理选择底板厚度与波纹管间距及设置防崩钢筋等来改善。

关键词:连续刚构;开裂;跨中下挠;底板崩裂;控制措施中图分类号:U448.23;U445.71

文献标志码:A

StudyofKeyTechnicalIssuesonDesign

ofContinuousRigid FrameBridge

FENGPeng cheng

(TheSecondHighwaySurvey,DesignandResearchInstituteCo.,Ltd.,China

CommunicationConstructionCorporation,Wuhan430056,China)

Abstract:Fortheproblemsliketheconcretecracking,midspandeflectionandburstingcrackinthebottomslabofboxgirderofcontinuousrigid framebridge,thecausesleadingtotheprob lemsareanalyzedandsomemeasuresagainsttheproblemsareproposed.Themeasuresaspro posedaremainlyasfollows:theobliquecrackinthewebcanbeimprovedbyincreasingthedepthofthegirder,settingthedrapedstrandsinthewebandenhancingtheeffectivenessoftheverticalprestressing;themidspandeflectioncanbeimprovedbyaddingthenegativemomentstrandsinthetopslab,utilizingtheplasticcorrugatedpipesandconstructiontechnologyofvacuumgrou ting,controllingthetensioningofthestrandsandconcreteageandsettingthesparedstrandsforlaterperiodusageandtheburstingcrackinthebottomslabcanbeimprovedbyrationallycontrol lingtheprestressingdegreeofthestructure,selectingtheappropriaterigidityofpiershaft,opti mizingthelayoutofthestrandsandvariationlawofthedepthofthegirder,rationallyselectingthethicknessofthebottomslab,thespacingbetweenthecorrugatedpipesandsettingtheburst ingcrackresistantreinforcement.

Keywords:continuousrigid framestructure;cracking;midspandeflection;burstingcrackinbottomslab;controlmeasures

收稿日期:2009-09-17

作者简介:冯鹏程(1967-),男,教授级高工,1990年毕业于重庆交通大学桥梁工程专业,工学学士,2000年毕业于东南大学道路与铁道工程专业,工程硕士(fpc2266@)。

连续刚构桥设计关键技术问题的探讨 冯鹏程

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另外,对于跨度较大、梁高较高的箱梁可在箱梁根部一定范围(梁高大于7m左右的区段)采用钢绞线,而对于采用精轧螺纹钢筋的竖向预应力应采用二次张拉工艺,即在第1次张拉完成后间隔一段时间进行第2次张拉,弥补由于操作和设备等原因造成的预应力损失,以加强其有效性。

竖向预应力滞后张拉能改善永存预压应力的分布状态,减少预压应力空白区,使节段竖向预压应力分布均匀,结合实际施工状况,一般以滞后2~3个节段为宜。

3 跨中下挠的控制措施

大跨度连续刚构桥后期下挠的问题已越来越突出,以虎门大桥辅航道桥和黄石长江大桥为例,虎门大桥辅航道桥主跨270m连续刚构,在通车运营7年后跨中最大下挠了22.2cm;黄石长江大桥主跨245m连续刚构,在通车运营7年后跨中最大下挠了30.5cm

[4]

[3]

1 前 言

连续刚构桥以其跨越能力大、施工方便、造价低等优势广泛应用于桥梁工程中,特别是随着高速公路建设向山区快速延伸,高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥在我国得到迅速发展,据不完全统计,主跨200m以上连续刚构桥有55座[1],但近几年在我国修建的连续刚构桥中,箱梁混凝土开裂、跨中下挠、底板崩裂等病害较为普遍。

本文针对这些病害,分析其产生的原因,提出设计中应引起重视的关键技术问题,探讨防止病害发生的对策措施,进而为该类桥梁的设计与施工提供参考。

2 腹板斜裂缝的控制措施

腹板斜裂缝主要发生在1/4跨径附近,造成腹板出现斜裂缝的最主要、最直接的原因是主拉应力过大,竖向预应力的有效性不足等,在设计中可采取下列措施。

2.1 增加梁高

早期箱梁根部梁高一般为跨径的1/18~1/20,实践证明,适当增加梁高,可增加主梁刚度,改善主梁的应力状况,因此,近期设计的连续刚构箱梁根部梁高增加为跨径的1/16~1/18。已建成通车的贵遵高速公路乌江大桥根部梁高为跨径的1/16.7,腹板未出现斜裂缝。

2.2 设置腹板下弯钢束

早期以黄石长江大桥为代表的连续刚构桥,为方便施工,均采用直束的布束方式,悬浇钢束锚固在箱梁顶部加腋位置,文献[2]对直束和下弯束2种布束方式进行了研究,结果表明:布置下弯钢束可有效减小截面的剪力和主拉应力,对预防腹板开裂有明显的作用。

2.3 加强竖向预应力的有效性

精轧螺纹钢筋锚固方便、强度高、回缩损失小,因而竖向预应力普遍采用精轧螺纹钢筋,但现场调查表明:竖向预应力由于预应力筋短,锚具预应力损失大;精轧螺纹钢筋YGM锚固体系由于力筋是刚性索,对施工安装锚固螺母、预应力钢筋、锚垫板安装精度要求高,施工上具有一定的难度;而工艺上又常忽视上述特点,因此精轧螺纹钢筋的有效性一直得不到保证,损失大或失效的比较普遍。为改善这种状况,湖南大学邵旭东教授主持开发了 二次张拉低回缩箱梁腹板竖向预应力锚固体系 ,较好地克服了精轧螺纹钢筋的不足,值得推广应用。

。

引起跨中下挠的主要原因可能是:主梁混凝土收缩及徐变、主梁因开裂而发生的刚度变化、主梁纵向预应力有效性降低和由施工偏差及车辆超载引起的荷载增加等,文献[5]分析了主跨245m连续刚构跨中持续下挠的原因主要是纵向预应力有效性降低而引起的。在设计中主要采取下列措施。3.1 建议增加顶板负弯矩钢束

预应力混凝土连续刚构桥在预应力和竖向荷载的共同作用下,可视为一种偏心受压结构,因而结构的徐变可以分解为轴向徐变和弯曲徐变,若结构各截面沿梁高方向的应力梯度为0,则结构中只有轴向应力和轴向徐变,而轴向徐变的不利影响很小。弯曲徐变是由沿截面高度的应力梯度引起的,如根部附近存在较大的上大下小的应力梯度,后期弯曲徐变会使跨中下挠,因此增加顶板负弯矩钢束,使截面应力梯度趋于0,对预防跨中下挠是有好处的。3.2 采用塑料波纹管和真空辅助压浆工艺在江苏沪宁高速公路改扩建中,对沪宁高速公路上拆除的3座连续梁桥预应力孔道的压浆情况调查发现:预应力混凝土连续梁的纵向孔道压浆达到密实的仅占调查截面总数的50%左右,全空的占调查截面总数的15%左右;横向预应力钢束孔道压浆达到密实的比例不到30%。为保证管道压浆密实,防止预应力钢束腐蚀,减少后期预应力损失,纵向预应力钢束采用塑料波纹管,真空辅助压浆工艺。从已建成通车的贵遵高速公路乌江大桥真空辅助压浆

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的情况看,效果明显好于普通压浆。3.3 控制钢束张拉龄期

在连续刚构桥的悬臂施工中,为了加快施工进度往往在混凝土中加入早强剂然后进行早期张拉,大量实践证明,早强剂虽然可以提高混凝土的早期强度,但早期混凝土的弹性模量仍偏低,此时张拉预应力将导致 …… 此处隐藏：3774字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……