预应力连续混凝土刚构桥问题与对策.pdf

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北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院预应力连续混凝土刚构桥预应力连续混凝土刚构桥问题与对策问题与对策北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院一一、预应力混凝土刚构桥的特点、结构参数及记录二、预应力混凝土刚构桥的结构体系与计算图示三、大跨度预应力刚构桥存在问题与对策四、施工监控预应力混凝土刚构桥的特点、结构参数及记录二、预应力混凝土刚构桥的结构体系与计算图示三、大跨度预应力刚构桥存在问题与对策四、施工监控预应力混凝土刚构桥预应力混凝土刚构桥北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院一、大跨径预应力连续刚构桥一览表一、大跨径预应力连续刚构桥一览表一、大跨径预应力连续刚构桥一览表一、大跨径预应力连续刚构桥一览表1重庆市石板坡重庆市石板坡长江大桥复线桥长江大桥复线桥中国中国2006连续刚构与连续梁组合连续刚构与连续梁组合87.75+4138+330+132.52Stolma桥桥挪威挪威1998连续刚构连续刚构94+301+723Raftsundet桥桥挪威挪威1998连续刚构连续刚构86+202+298+1254虎门大桥辅航道虎门大桥辅航道中国中国1997连续刚构连续刚构150+270+150混凝土混凝土梁式桥梁式桥5苏通大桥（辅桥）苏通大桥（辅桥）中国中国2008连续刚构连续刚构138.7+268+138.7北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院广州新光大桥广州新光大桥湖北黄石大桥湖北黄石大桥重庆石板坡长江大桥挪威重庆石板坡长江大桥挪威Stolma桥桥主跨主跨L=301m北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院二二、预应力混凝土刚构桥的结构体系与计算图示、预应力混凝土刚构桥的结构体系与计算图示结构特性竖向荷载作用下无水平力，同等跨径下弯矩最大。

需用抗弯、抗拉能力强的建筑材料，结构刚度由截面尺寸提供，传力途经最远。

结构参数边、中跨径比、梁高与中跨跨径比、墩高与中跨跨径比、双柱墩间距。

结构特性竖向荷载作用下无水平力，同等跨径下弯矩最大。

需用抗弯、抗拉能力强的建筑材料，结构刚度由截面尺寸提供，传力途经最远。

结构参数边、中跨径比、梁高与中跨跨径比、墩高与中跨跨径比、双柱墩间距。

体系特点1、恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近；2、桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；3、弯矩图面积小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低，能增加净空高度，但对基础要求较高；4、超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；5、施工稳定性好；体系特点1、恒载、活载负弯矩卸载作用基本与连续梁接近；2、桥墩参加受弯作用，使主梁弯矩进一步减小；3、弯矩图面积小，跨越能力大，在小跨径时梁高较低，能增加净空高度，但对基础要求较高；4、超静定次数高，对常年温差、基础变形、日照温均较敏感；5、施工稳定性好；北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院计算图示计算图示计算图示计算图示北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院11、合理选择桥型，避免矮墩桥梁采用连续刚构2、减小墩柱的纵桥向尺寸3、采用双臂墩减小墩柱纵桥向抗推刚度4、斜腿刚构设置合理的倾角5、对于长大桥梁，中间桥墩采用刚构，边墩采用连续梁体系、合理选择桥型，避免矮墩桥梁采用连续刚构2、减小墩柱的纵桥向尺寸3、采用双臂墩减小墩柱纵桥向抗推刚度4、斜腿刚构设置合理的倾角5、对于长大桥梁，中间桥墩采用刚构，边墩采用连续梁体系北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院预应力刚构桥主要存在问题与对策预应力刚构桥主要存在问题与对策预应力刚构桥主要存在问题与对策预应力刚构桥主要存在问题与对策11、计算分析模型的选择、计算分析模型的选择、计算分析模型的选择、计算分析模型的选择22、主梁开裂问题、主梁开裂问题、主梁开裂问题、主梁开裂问题33、正截面弯曲应力的非线性问题、正截面弯曲应力的非线性问题、正截面弯曲应力的非线性问题、正截面弯曲应力的非线性问题44、长期荷载作用下主梁下挠变形问题、长期荷载作用下主梁下挠变形问题、长期荷载作用下主梁下挠变形问题、长期荷载作用下主梁下挠变形问题55、刚构桥矮墩技术措施、刚构桥矮墩技术措施、刚构桥矮墩技术措施、刚构桥矮墩技术措施三、大跨度预应力混凝土连续刚构桥三、大跨度预应力混凝土连续刚构桥三、大跨度预应力混凝土连续刚构桥三、大跨度预应力混凝土连续刚构桥问题与对策问题与对策问题与对策问题与对策北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院11、计算分析模型的选择、计算分析模型的选择、计算分析模型的选择、计算分析模型的选择平面杆系整体分析计算模型平面杆系横断面分析计算模型平面杆系整体分析计算模型平面杆系横断面分析计算模型支点断面跨中断面支点断面跨中断面北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院空间实体单元模型空间实体单元模型成桥计算模型计算模型（局部）施工阶段计算模型成桥计算模型计算模型（局部）施工阶段计算模型北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院计算模型差异计算模型差异计算模型差异计算模型差异平面杆系软件平面杆系软件杆件节点处只能以刚域、刚臂连接杆件全断面整体受力、细节将无法精确分析杆件节点处只能以刚域、刚臂连接杆件全断面整体受力、细节将无法精确分析空间分析软件空间分析软件按实际三维空间建立模型精确分析全部细节按实际三维空间建立模型精确分析全部细节桥梁是三维空间结构受力体系，简化为二维平面问题将会丢失整体刚度、局部受力无法分析。

桥梁是三维空间结构受力体系，简化为二维平面问题将会丢失整体刚度、局部受力无法分析。

北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院22、主梁开裂缝问题、主梁开裂缝问题、主梁开裂缝问题、主梁开裂缝问题腹板斜裂缝底板横向裂缝底板纵向裂缝腹板斜裂缝底板横向裂缝底板纵向裂缝北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院

（1）预应力体系与预应力配置线形）预应力体系与预应力配置线形北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院11、三向预应力体系腹板、顶底板、三向预应力体系腹板、顶底板纵向预应力顶板纵向预应力顶板横向预应力腹板横向预应力腹板竖向预应力2、纵向预应力束配置支点钢束下弯竖向预应力2、纵向预应力束配置支点钢束下弯剪应力、主应力。

跨中钢束布置防崩问题钢束锚固位置与锚固区局部应力。

竖向预应力的松弛横向预应力与竖向预应力的张拉时间竖向预应力材料：

预应力粗钢筋？

预应力钢绞线？

竖向预应力锚固球面支承形锚具，二次张拉。

剪应力、主应力。

跨中钢束布置防崩问题钢束锚固位置与锚固区局部应力。

竖向预应力的松弛横向预应力与竖向预应力的张拉时间竖向预应力材料：

预应力粗钢筋？

预应力钢绞线？

竖向预应力锚固球面支承形锚具，二次张拉。

（1）预应力体系与预应力配置线形）预应力体系与预应力配置线形北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院三向预应力三向预应力三向预应力三向预应力预应力布置示意图预应力布置示意图q=Ny/R竖向预应力竖向预应力横向预应力横向预应力纵向负弯矩预应力纵向负弯矩预应力纵向正弯矩预应力纵向正弯矩预应力11、由于变截面引起的跨中预应由于变截面引起的跨中预应由于变截面引起的跨中预应由于变截面引起的跨中预应力径向力、横向应力造成的底力径向力、横向应力造成的底力径向力、横向应力造成的底力径向力、横向应力造成的底板开裂。

板开裂。

板开裂。

板开裂。

22、竖向预应力的松弛与纵、横、竖向预应力的松弛与纵、横、竖向预应力的松弛与纵、横、竖向预应力的松弛与纵、横向预应力张拉的配合。

向预应力张拉的配合。

向预应力张拉的配合。

向预应力张拉的配合。

33、纵、横向预应力松弛、收缩、纵、横向预应力松弛、收缩、纵、横向预应力松弛、收缩、纵、横向预应力松弛、收缩徐变等损失造成预应力度降低。

徐变等损失造成预应力度降低。

徐变等损失造成预应力度降低。

徐变等损失造成预应力度降低。

44、预应力引起的局部应力集中、预应力引起的局部应力集中、预应力引起的局部应力集中、预应力引起的局部应力集中造成的开裂。

造成的开裂。

造成的开裂。

造成的开裂。

55、在主跨跨中、在主跨跨中、在主跨跨中、在主跨跨中1/5L1/5L区段设置底区段设置底区段设置底区段设置底板横肋，增大底板抗弯刚度，板横肋，增大底板抗弯刚度，板横肋，增大底板抗弯刚度，板横肋，增大底板抗弯刚度，减小地板横向拉应力防止底板减小地板横向拉应力防止底板减小地板横向拉应力防止底板减小地板横向拉应力防止底板纵向开裂。

纵向开裂。

纵向开裂。

纵向开裂。

66、加强跨中区段的底板下缘横、加强跨中区段的底板下缘横、加强跨中区段的底板下缘横、加强跨中区段的底板下缘横向钢筋配置、配置一定间距的向钢筋配置、配置一定间距的向钢筋配置、配置一定间距的向钢筋配置、配置一定间距的箍筋。

箍筋。

箍筋。

箍筋。

77、剪力滞效应引起的应力峰值、剪力滞效应引起的应力峰值、剪力滞效应引起的应力峰值、剪力滞效应引起的应力峰值与平均应力的关系。

与平均应力的关系。

与平均应力的关系。

与平均应力的关系。

北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院腹板开裂示意图腹板开裂示意图（22）腹板主应力、应变超限引起的斜裂缝）腹板主应力、应变超限引起的斜裂缝）腹板主应力、应变超限引起的斜裂缝腹板）腹板主应力、应变超限引起的斜裂缝腹板1、根据平面应力状态理论，以主拉应力超限作为腹板开裂的唯一判据，有悖于实际调查开裂情况。

、根据平面应力状态理论，以主拉应力超限作为腹板开裂的唯一判据，有悖于实际调查开裂情况。

2、混凝土开裂的本质是材料的连续性受到破坏，用拉应变超限作为混凝土开裂的判据较为合适。

、混凝土开裂的本质是材料的连续性受到破坏，用拉应变超限作为混凝土开裂的判据较为合适。

eex、ssxeez、sszeey、ssy拉应力准则还适用吗？

拉应力准则还适用吗？

北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院（44）裂缝现象的本质）裂缝现象的本质）裂缝现象的本质）裂缝现象的本质混凝土连续体的变形不协调，拉应变超出了混凝土能够承受的极限值。

混凝土连续体的变形不协调，拉应变超出了混凝土能够承受的极限值。

传统强度理论：

混凝土开裂拉应力超限容许拉应力的判据容许拉应变的判据传统强度理论：

混凝土开裂拉应力超限容许拉应力的判据容许拉应变的判据在弹性平面应力情况下在弹性平面应力情况下，结构的主拉应变和主拉应力应满足广义胡克定律：

，结构的主拉应变和主拉应力应满足广义胡克定律：

EEEE122211

（1）平面应力状态下，两个正交方向的主应力为：

（1）平面应力状态下，两个正交方向的主应力为：

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（2）当结构两个方向正应力均处于受压状态时，e

（2）当结构两个方向正应力均处于受压状态时，e110的条件为：

0的条件为：

221122yx2xy2yx（3）（3）北京市市政工程设计研究总院北京市市政工程设计研究总院在线弹性范围内在线弹性范围内，取n=，取n=0.2，于是，于是，67.011。

上式的几何意义在于，应力摩尔圆的半径大于应力摩尔圆圆心距圆点距离的。

上式的几何意义在于，应力摩尔圆的半径大于应力摩尔圆圆心距圆点距离的0.67倍（如图1倍（如图1a）中，）中，OCOB67.0）,如上式成立，对应的摩尔圆将不在局限于压区，最大压应变将是拉应变，如图1b）所示。

用e表示由单轴拉伸试验得到的容许拉应变，当满足下式时，）,如上式成立，对应的摩尔圆将不在局限于压区，最大压应变将是拉应变，如图1b）所示。

用e表示由单轴拉伸试验得到的容许拉应变，当满足下式时，则该点的主拉应变就超过了单轴开裂则该点的主拉应变就超过了单轴开裂容许应变：

容许应变：

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