（申请工学硕士学位论文）
预应力混凝土箱梁桥腹板受力分析及预应力损失研究
培养单位：交通学院
学科专业：公路桥梁与渡河工程
研究生：苏杭
指导教师：张谢东教授
2007年11月
分类号密级
UDC 学校代码 10497
学位论文
题目预应力混凝土箱梁桥腹板受力分析及预应力损失研究
英文Force Analysis of Web Plate and Research on prestressing 题目loss of the Prestressed Concrete Box Girder Bridge
研究生姓名苏杭
姓名张谢东职称教授学位博士
指导教师
单位名称交通学院邮编 430063 申请学位级别硕士学科专业名称公路桥梁与渡河工程
论文提交日期 2007.10 论文答辩日期 2007.11 学位授予单位武汉理工大学学位授予日期
答辩委员会主席评阅人
2007年11月
武汉理工大学硕士学位论文
摘要
预应力混凝土箱梁桥以其特有的优点，如整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好等被人们广泛的采用。目前预应力混凝土连续箱梁桥在大多数情况下均采用三向预应力结构，这就使箱梁腹板的受力变得极其复杂，而如果对箱梁腹板上的主拉应力控制不当，使主拉应力超过允许值，则会引起腹板的斜裂缝。腹板斜裂缝的出现是箱梁桥跨中下挠的主要原因。它们之间是相互影响的，裂缝越多，其刚度越小，跨中下挠越严重，反之，跨中下挠越大，开裂也越严重。而且斜裂缝的存在在很大程度上还影响到了桥梁的美观，承载能力和使用寿命，严重的还会影响到交通安全。长期以来，人们一直在对预应力损失产生的原因进行分析和研究，预应力损失的大小直接影响着结构的抗裂度和挠度，特别是竖向预应力损失的大小将直接影响到腹板斜裂缝的出现与否。因此，对箱梁腹板主拉应力的计算分析以及预应力损失的研究具有很重要的工程意义。
本文从理论上对预应力损失特别是竖向预应力损失做了全面的分析。探讨了腹板主拉应力的理论计算公式，并以具体的工程实例对箱梁腹板主拉应力值进行了理论计算和分析。然后以湖北随岳中汉江特大桥南岸堤桥为工程背景，采用有限元软件MIDAS/Civil对南岸堤桥各施工阶段以及运营阶段的箱梁腹板进行了详细的应力计算，研究了该桥在各工况下的应力变化规律，得出了有用的结论。在此基础上，本文还浅析了扭转、徐变及预应力等对腹板受力的不利影响，并提出了相应的措施及设计建议。最后本文结合实际桥梁周围的温度场分布情况，建立桥梁的温度场仿真模型，运用有限元软件计算了在不同的温度模式下箱梁腹板的受力状态以及研究了温度荷载对预应力损失的影响。其结果为桥梁的施工控制提供了可靠的数据依据，确保了施工质量。同时，对预应力混凝土箱梁桥的设计与施工具有指导意义。
关键词：预应力混凝土箱梁桥；腹板；斜裂缝；主拉应力；承载能力；
预应力损失；温度场
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Abstract
The prestressed concrete box-beam bridge is widely used with its special advantages of the good comprehensive performance, high structure stiffness, little deformation and good earthquake resistant performance.At present, the triaxial prestressing structure is used for prestressed concrete continuous box-beam bridge in most cases, which leads to loaded force of box-beam web more complicated. If the principal tension stress of box-beam web is controlled improperly, the principal tension stress will exceed allowable value and cause the inclined crack of the web. The inclined crack of web is the main cause of middle and down deflection of box-beam bridge span. If there is more cracks, the rigidness becomes less and the middle and down deflection of span is more serious; and if the middle and down deflection of span becomes more, the crack degree is more serious. Moreover, the inclined cracks affect the appearance, bearing capacity, service life and traffic safety to a large extent. The cause of prestress loss is analyzed and investigated during a long time. The prestress loss directly influences the crack resisting property and the deflection of the structure, especially the vertical prestress loss can directly influence the appearance of inclined cracks of the web. Therefore, the calculation analysis of principal tension stress of box-beam web and the investigation of prestress loss has an important engineering meaning.
This paper makes comprehensive analysis on prestress loss, especially for vertical prestress loss in theory. The theoretical calculation formula of principal tension stress of the web is discussed and the specific engineering examples are used for the theoretical calculation and analysis of principal tension stress of box-beam web. Based on the south bank bridge of Hubei Suiyuezhong Hanjiang Grand Bridge, the MIDAS/Civil finite element software is used for detailed stress calculation of box-beam web in each construction stage and operation stage of the south bank bridge and investigation of stress changing principal in each working condition to get the useful conclusion. This paper also analyzes the unfavorable influence on loaded force of web from consortion, creepage and prestress as well as provides relative
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measures and design suggestions. Finally, the temperature field simulation model of bridge is founded according to the actual surrounding temperature field distribution condition of bridge. The finite element software is used for calculating the loaded force state of box-beam web in different temperature modes and investigating the influence on prestress loss from temperature load. The result provides reliable data to ensure the construction quality for bridge construction control. Meanwhile, it has guiding significance on design and construction of prestressed concrete box-beam bridge.
Key words：prestressed concrete box-beam bridge; web; inclined crack;
principal tension force; bearing capacity; prestress loss; temperature field
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目录
第1章 绪 论 (1)
1.1概述 (1)
1.2预应力混凝土的概念和基本原理 (2)
1.3国内外研究动态 (4)
1.3.1 腹板受力分析的研究动态 (4)
1.3.2 预应力损失的研究动态 (6)
1.4本论文研究的意义 (7)
1.5本论文研究的主要内容 (8)
第2章 混凝土结构的预应力损失问题 (9)
2.1概述 (9)
2.2预应力损失计算方法 (9)
2.3预应力损失理论分析与计算公式 (11)
2.3.1 预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失 (11)
2.3.2 锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失 (14)
2.3.3 预应力筋和台座间温差引起的应力损失 (14)
2.3.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失 (15)
2.3.5 预应力筋松弛(徐舒)引起的应力损失 (16)
2.3.6 混凝土收缩和徐变引起的应力损失 (18)
2.3.7 预应力损失组合 (19)
2.4腹板竖向预应力筋的应力损失 (20)
2.5小结 (22)
第3章 腹板主拉应力的理论计算分析 (23)
3.1腹板斜裂缝的成因浅析 (23)
3.1.1 设计方面 (23)
3.1.2 施工方面 (24)
3.1.3 其他因素 (25)
3.2规范对裂缝的有关验算规定 (25)
3.2.1 对裂缝宽度验算的规定 (25)
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3.2.2 对斜截面抗裂的验算规定 (26)
3.3腹板主拉应力的理论计算公式 (26)
3.4腹板主拉应力算例 (27)
3.4.1 计算方法和计算内容 (28)
3.4.2 弯矩M的计算 (28)
3.4.3 剪力Q的计算 (28)
3.4.4 腹板竖向压应力，纵向正应力，剪应力的计算 (28)
3.4.5 腹板主拉应力的计算 (29)
3.5小结 (29)
第4章 腹板受力的有限元计算和分析 (31)
4.1薄壁箱梁空间受力分析概述 (31)
4.1.1 空间受力理论分析 (31)
4.1.2 空间分析的有限元理论 (32)
4.2M IDAS/C IVIL功能介绍 (33)
4.2.1 Midas/Civil中的单元类型 (33)
4.2.2 Midas/Civil中混凝土收缩徐变的模拟 (34)
4.2.3 Midas/Civil中预应力钢筋的模拟 (34)
4.3腹板受力计算 (36)
4.3.1 工程背景 (36)
4.3.2 南岸堤桥施工工艺 (37)
4.3.3 南岸堤桥各施工工况下应力的实测结果 (37)
4.3.4 腹板受力计算的方法和内容 (41)
4.3.5 有限元模型的建立 (42)
4.3.6 材料常数的确定 (43)
4.3.7 预应力损失摩擦系数和每米局部偏差系数的确定 (43)
4.3.8 边界条件的简化 (43)
4.3.9 计算荷载的确定 (43)
4.3.10 施工阶段的划分 (44)
4.4计算结果和分析 (44)
4.4.1 应力计算值和实测值的比较分析 (44)
4.4.2 活载和徐变作用下的应力云图和弯矩图（拉为正，压为负） (47)
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4.4.3 腹板受力计算结果 (48)
4.4.4 结果分析 (51)
4.5腹板受力的理论研究 (52)
4.5.1 主拉应力主要影响因素分析 (52)
4.5.2 浅析箱梁布筋 (54)
4.6腹板设计的关键技术探讨 (55)
4.6.1 腹板受力需考虑的主要荷载工况 (55)
4.6.2 腹板设计的主要控制指标 (56)
4.7本章小结 (57)
第5章 温度对腹板受力和预应力损失的影响研究 (59)
5.1概述 (59)
5.2混凝土结构温度效应国内外研究现状 (59)
5.3混凝土温度荷载的特点及分类 (60)
5.3.1 混凝土温差应力的特点 (61)
5.3.2 温度荷载的分类 (61)
5.4温度对腹板受力的影响研究 (62)
5.4.1 温度对腹板受力影响的理论探讨 (62)
5.4.2 温度荷载作用下腹板受力的有限元计算 (63)
5.5温度对预应力损失的影响研究 (71)
5.5.1 分析方法的介绍 (71)
5.5.2 计算结果 (71)
5.5.3 结果分析 (74)
5.6本章小结 (75)
第6章 结论与展望 (77)
6.1本文主要结论 (77)
6.2论文研究展望 (78)
参考文献 (80)
致 谢 (83)
攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研项目 (84)
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第1章 绪 论
1.1 概述
自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用，从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。
我国自50年代中期开始修建预应力混凝土梁桥，至今已有40多年的历史，比欧洲起步晚，但近年来发展迅速，在预应力混凝土桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料及工艺设备、施工工艺等方面日新月异，预应力混凝土梁桥的设计技术与施工技术都已达到相当高的水平。
预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点]4[。加上这种桥型的设计施工均较成熟，施工质量和施工工期能得到控制，成桥后养护工作量小。预应力混凝土连续梁的适用范围一般在150m 以内，上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。
现阶段预应力混凝土连续梁桥大多采用箱形截面，近20年来国内外修建的桥梁结构中，箱形梁桥占了绝大多数]2[。目前大跨度预应力混凝土连续箱梁桥在一般情况下均采用三向预应力结构，这就使箱梁腹板的受力变得极其复杂，而如果对箱梁腹板由于弯曲剪应力和扭转剪应力产生的主拉应力控制不当，使主拉应力超过允许值，则会引起腹板的斜裂缝。腹板斜裂缝的出现是箱梁桥跨中下挠的主要原因。腹板开裂和跨中下挠是相互影响的，裂缝越多，其刚度越小，跨中下挠越严重，反之，跨中下挠越大，开裂也越严重。而且腹板斜裂缝的出现还会影响箱梁桥结构的耐久性和安全性。因此对三向预应力作用下的箱梁腹板进行受力分析是十分必要的，它为控制和减小箱梁腹板的主拉应力提供了理论依据，既而对箱梁桥腹板的设计和腹板斜裂缝的预防和加固起到积极的指导作用。
长期以来，人们一直在对预应力损失产生的原因进行分析和研究，并获得了很多成果，但由于影响预应力损失的因素很多，并且有些因素是相互影响的，
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精确计算预应力的各项损失值是一个非常复杂的问题。预应力损失值的计算中，实际损失值大于或小于计算值，对结构强度的影响是较小的，但会影响到荷载作用下的结构性能(如变形、反拱、开裂荷载)。在使用荷载下，过高或过低估计损失值都是不利的，对预应力损失估计过高，可能使梁端混凝土局部破坏或梁体预拉区开裂，且降低延性。对预应力损失估计不足，则不能有效地提高预应力混凝土梁的抗裂度和刚度。特别是对于大多数均采用三向预应力结构的箱梁桥，在腹板的竖向施加预应力被认为是防止腹板开裂的主要措施之一。施加了竖向预应力的腹板抗剪能力主要由三部分组成：混凝土及箍筋本身的抗剪能力、纵向预应力筋弯起段产生的竖向分力、竖向预应力筋产生的竖向应力。一般在公路桥梁设计规范中只考虑了纵向预应力损失的计算，但对竖向预应力的损失和计算没有作特别的说明。近年来修建的多座预应力混凝土箱梁桥大多数在腹板处均产生了不同程度的裂缝，竖向预应力损失和计算与设计分析不当是产生裂缝的重要原因之一。所以正确估计腹板竖向预应力损失和在腹板内产生的应力特征，对防止腹板开裂具有重要的工程意义。
1.2 预应力混凝土的概念和基本原理
预应力的基本原理是预先人为地造成内应力以抵抗使用过程中产生的应力，是一种古老的技术，大概在几个世纪前就已用于建造，木桶、锯子就是很好的例子。早在19世纪80年代，人们即已开始了用张拉钢筋以改善钢筋混凝土梁裂缝性能的研究。将预应力思想首先应用于混凝土结构的则是美国工程师P.H.Jackson，他于19世纪80年代在钢筋混凝土拱内张紧钢拉杆作楼板，并获得专利，接着德国的工程师也获得了楼板在受荷前用已施加预应力的钢筋来加强混凝土的专利，但这些早期的尝试都由于没有采用高强度材料而导致预应力损失过大而未能获得成功。直到1928年，法国著名工程师弗莱西奈认识到混凝土的收缩、徐变对预应力损失值的影响以及采用高强度钢材和高强度混凝土的必要性，从而得以在混凝土中建立足够的有效预应力(即永存预应力)之后，预应力在混凝土中的应用才成为现实。在这期间，预应力的主要优点就是用永久的预应力来抵消恒载产生的应力并且防止在活载下出现裂缝，这样，混凝土结构就可以作为弹性材料进行应力分析。按照弗莱西奈的见解，施加预应力的目的是为了改变混凝土的性质，用混凝土预先承受的压应力来抵消预期承受的拉应力。
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混凝土既然不承受拉应力，当然也就不会出现裂缝。因此，“无拉应力”就成为预应力结构设计的基本准则。这种在一切荷载组合下混凝土均不得出现拉应力的预应力混凝土，后来被称为“全”预应力混凝土]27][5[。
预应力混凝土是在外荷载作用前预先建立有预压应力的混凝土，混凝土的预压力一般是通过张拉预应力筋实现的。由于预应力技术及其应用的不断发展，国际上对预应力混凝土迄今还没有一个统一的定义。一个概括性较强、由美国混凝土协会做出的广义的定义是：“预应力混凝土是根据需要预先引入某种量值与分布的内应力，以局部或全部抵消使用荷载应力的一种混凝土。”一般来说可用3种不同的概念来说明预应力混凝土的基本行为]26][6[。
第一种概念——预加应力能使混凝土在使用状态下成为弹性材料。经过预压混凝土，使原先抗拉弱、抗压强的脆性材料变为一种既能抗压又能抗拉的弹性材料。
第二种概念——预加应力能使高强钢材和混凝土共同工作并发挥两者的潜力。这种概念是将预应力混凝土看作高强钢材和混凝土两种材料的一种协调结合。混凝土构件中所采用高强钢筋要使其强度充分发挥，就必须使其有很大的伸长变形。如果高强钢筋只是简单地浇筑在混凝土体内，那么在使用荷载作用下混凝土势必严重开裂和挠曲，构件将出现不能允许的宽裂缝和大挠度。预应力混凝土构件中的高强钢筋只有在与混凝土结合之前预先张拉，一方面使得高强钢筋具备了发挥其强度的条件，另一方面，使在使用荷载作用下受拉的混凝土预压、储备抗拉能力。因此，预加应力是一种充分利用高强钢材的能力、改变混凝土工作状态的有效手段，在此，预应力混凝土被看作普通钢筋混凝土应用的扩展。
第三种概念——预加应力实现荷载平衡。预加应力的作用可以认为是对混凝土构件预先施加与使用荷载(外力)方向相反的荷载，用以抵消部分或全部使用荷载效应的一种方法。预应力筋位置的调整可对混凝土构件造成横向力。如果外荷载恰好被预应力筋引起的反力所平衡，亦即外荷载对梁各截面产生的力矩均为预应力筋所产生的力矩抵消。此时，梁有如轴心受压构件一样，只承受一个均匀压应力而不受弯。如外荷载超过预应力筋所产生的反向荷载，则可用荷载差值来计算梁截面增加的应力。
预应力混凝土三个不同的概念，可以认为是从不同的角度解释了预应力混凝土的原理。第一种概念是预应力混凝土弹性分析的依据，指出了预应力混凝
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土的主要工作状态；第二种概念反映了预加应力对发挥高强钢材和混凝土潜力的必要性，也指出了预应力混凝土的强度界限；第三种概念则在揭示预加力和外荷载效应相互关系的同时，也为预应力混凝土结构设计与分析提供了一种简捷的方法。
预应力混凝土按预加应力的方法不同可分为先张法和后张法。先张法是指先张拉预应力筋、后浇筑混凝土的一种预应力混凝土生产方法，预应力是靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。后张法是指先浇注混凝土，后张拉预应力筋的一种预应力混凝土生产方法，预应力靠锚具传递给混凝土]56][55[。按预应力筋粘结状态又可分为：有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。前者在张拉后通过孔道灌浆使预应力筋与混凝土相互粘结，后者由于预应力筋涂有油脂，预应力只能永久地靠锚具传递给混凝土。本论文研究的对象是后张法施工的预应力混凝土结构。
1.3 国内外研究动态
1.3.1 腹板受力分析的研究动态
近年来大跨度预应力混凝土连续箱梁在一般情况下均采用三向预应力结构，这就使箱梁腹板的受力变得极其复杂。箱梁腹板的主要功能是承受结构的弯曲和扭转所引起的主拉应力，腹板厚度要根据剪力的大小、力筋布置情况及混凝土浇注的要求进行合理设计]7[。支座处剪力较大，且一般布置双排竖向力筋，所以腹板较厚，而跨中处剪力小，竖向力筋布置成单排，因此腹板也较薄。
目前，在腹板的竖向施加预应力被认为是防止腹板开裂的主要措施之一。施加了竖向预应力的腹板抗剪能力主要由三部分组成：混凝土及箍筋本身的抗剪能力、纵向预应力筋弯起段产生的竖向分力、竖向预应力筋产生的竖向应力]9[。
混凝土是一种承压能力很强而抗拉能力比较弱的材料，虽然箱梁的裂缝形式和成因很多，但归根结底是因为混凝土的抗拉能力满足不了拉力的要求而产生的开裂现象，斜裂缝的产生则是因为抗剪承载能力的不足，混凝土满足不了其主拉应力的要求而产生的腹板开裂。腹板斜裂缝尤其是某些贯穿性裂缝的出现，不仅将导致桥梁结构刚度和强度的降低，还会加速钢筋的锈蚀，而锈蚀的钢筋则会引起体积的膨胀，从而使得混凝土开裂，进一步破坏混凝土的受力性能，降低材料的耐久性和结构的承载能力]12][11[。
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早在 1958 年的第三届国际预应力混凝土会议上，腹板斜裂缝的问题就被提出，随后人们对工字梁和 T 形梁的斜裂缝进行了大量的研究，取得了一定的成果。但对于预应力混凝土箱梁腹板的斜裂缝问题研究较少。由于不同的规范要求中对预应力混凝土的抗剪问题都存在不同的意见甚至严重的分歧，所以，虽然国内外对箱梁的裂缝和混凝土的抗剪进行了广泛的研究并做了大量的试验，但到目前为止也没有达成共识，例如，许多国家（包括我国）在进行钢筋混凝土和预应力混凝土构件抗剪设计的时候，一般的做法是使混凝土承受部分剪力，而使箍筋承受其余的剪力；法国的规范则规定混凝土不承受任何剪力，所有的剪力均由横向钢筋承受，该国科学家经过试验证明，认为混凝土承受大部分的剪力，以静力荷载设计腹板钢筋，在允许腹板裂缝发展的情况下，是不可能保证结构的安全性；国际预应力混凝土协会—欧洲预应力混凝土协会（FIP-CEB）规范规定，相当部分的剪力由混凝土承担；而美国混凝土协会（ACI）则规定，大部分剪力由混凝土承受，从而节省了箍筋的用量。
针对预应力混凝土箱梁腹板开裂的问题，一些学者和设计师们也做了大量的研究工作。徐志成和姜凤连认为竖向预应力钢筋过短，使得预应力损失较大，并且由于预应力作用的扩散角问题，部分竖向腹板预压应力不足而导致开裂。
刘钊等从弹性力学解析解出发]22[，按照平面应力问题分析了箱梁腹板在竖向预应力作用下的应力分布情况，由分析结果给出了竖向预应力钢筋的合理间距和扩散角计算公式，从而计算出竖向预应力作用的有效范围。
刘山洪和钱永久等认为无粘结竖向预应力在施工和使用中存在许多优点，提出有效控制腹板裂缝的两大措施：保证足够的纵向有效预应力和运用无粘结竖向预应力技术替代目前采用精轧螺纹钢筋提供竖向预应力。
以上的这些研究都是把竖向预应力按照等效荷载的方法施加到腹板上，按照平面应力的计算方法来分析箱梁腹板的受力状态。
腹板斜裂缝产生的原因很多，从成桥前的设计、施工到成桥后的运营阶段，存在着很多可能增大腹板所受的主拉应力因素，从而使腹板斜截面上出现裂缝。因此，工程实践中较严重的裂缝问题往往不是仅仅由某一个别因素引起，而常常是几个因素综合作用的结果。既可能有不合理设计的原因，也可能有构造或施工措施不当的原因，且各种因素之间又相互作用、相互影响，使得裂缝的开展难以得到有效控制。
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1.3.2 预应力损失的研究动态
对于预应力混凝土构件，预应力损失的大小影响建立的有效预应力的大小，进而影响整个构件乃至整个结构的性能。预应力在张拉过程中所施加的有效预应力，不论是普通混凝土还是高强混凝土试件，对试件抗裂度计算、裂缝宽度的计算，以及试件正截面的强度计算等，都有非常重要的意义。有效预应力计算不准确，过高地估计了有效预应力，给构件带来安全隐患；过低地考虑有效预应力，没有充分发挥预应力的实际作用。因此如何确定预应力损失值的大小是预应力混凝土结构设计的一项重要内容]36[。二十世纪五十年代以来，各国学者对预应力混凝土构件进行了大量试验研究与分析，提出了一些预应力总损失值的近似算法，并做出了预应力筋总损失近似估算值的规定。
1958年以前，在设计中采用近似公式来计算预应力损失，或直接取用预应力总损失值：先张构件取241MPa，后张构件取172MPa。这一损失值是根据正常强度的混凝土、正常的钢绞线、正常的预加应力值以及正常的养生条件等情况确定的。所计算的预应力损失值只包括：弹性压缩、钢筋松弛、混凝土收缩和徐变，但不包括摩阻和锚具引起的损失。
目前各有关规范中所规定的预应力损失计算方法，都己经过多年的实践，其中放张前的损失(先张法)和瞬时损失等的计算方法经大量验证是可行的。而与时间有关的预应力损失，如混凝土收缩、徐变及钢筋松弛所引起的预应力损失采用分项估算的方法尚存在一定的不合理性，这种方法忽视了它们之间的相互影响。
1975年美国预应力混凝土学会预应力损失委员会提出了考虑它们之间相互影响的计算方法。国际预应力混凝土协会(FIP)在1982年的《钢筋混凝土与预应力混凝土结构实用设计建议》(草案)中进一步强调：对混凝土收缩与徐变以及钢筋松弛引起的与时间有关的损失值的估算必须考虑这些现象之间的相互影响，并给出了估算公式。
近年来，各国学者均致力于预应力损失的研究，并提出了多种确定预应力损失的方法，然而，还没有一种简单而有效的方法来精确地确定预应力损失，这是由于很难确定材料的特性和构件外界环境对其的影响。在现阶段，确定预应力损失的方法可大致分为三类：“时一步”分析方法，分项预应力损失的方法，预应力总损失的方法。
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但是，国内外对预应力损失的研究一般主要针对的是桥梁的纵向预应力损失，而对竖向预应力损失的研究，国内外很少有文献报道。竖向预应力损失如果过大，会引起箱梁腹板斜裂缝的出现和扩展，而竖向预应力损失的影响因素和发展规律与纵向预应力损失不尽相同。对于采用后张法的箱梁腹板竖向预应力筋，与纵向预应力损失相对应的5种竖向预应力筋损失，一般来说这5项损失的总和仅占全部损失的80%。因此竖向预应力筋损失的计算尚应考虑孔道压浆后至预应力筋与其周边混凝土之间形成可靠粘结力这一期间的损失，该损失主要是预应力筋相对周边混凝土的温升所引起，类似于先张法构件生产时由于加热养护所造成的温差损失，引起该相对温升的主要原因为浆体的水化热和箱梁沿竖向的日照温差。而国内外现行桥梁规范未就此项损失做出相应的规定，值得进一步研究。
1.4 本论文研究的意义
随着现代施工技术的进步，预应力施工水平的提高，三向（纵向、横向及竖向）预应力应用于箱梁截面，收到了良好的经济效益，使得箱形截面的应用更加广泛。箱梁结构有其自身的优点，但是问题也在所难免。其中最主要的就是裂缝问题。有资料表明，我国运营中的箱梁桥都存在或大或小的裂缝问题。其中，最严重的是腹板上出现的斜裂缝问题。例如，湖北黄石大桥运营7年以来，箱梁发现裂缝 6638 条，其中腹板斜裂缝占了 96.4%，达到 6401 条；虎门大桥、佛山油金大桥等都是运营10年左右，其腹板斜裂缝问题也已经非常严重。
腹板斜裂缝的出现归根结底是因为混凝土的抗拉能力满足不了拉力的要求而产生的开裂现象，斜裂缝的产生则是因为抗剪承载能力的不足，混凝土满足不了其主拉应力的要求而产生的腹板开裂。腹板斜裂缝尤其是某些贯穿性裂缝的出现，不仅将导致桥梁结构刚度和强度的降低，还会加速钢筋的锈蚀，而锈蚀的钢筋则会引起体积的膨胀，从而使得混凝土开裂，进一步破坏混凝土的受力性能，降低材料的耐久性和结构的承载能力，影响到桥梁的美观和使用寿命，严重的还会引起交通事故。佛山油金大桥主跨为80m，在最不利荷载作用下的挠度达到了17.9cm，主跨为245m的黄石长江大桥，跨中也严重下挠，最大达32cm，并伴随有大量的斜裂缝出现。腹板斜裂缝的出现是箱梁桥跨中下挠的主要原因之一。腹板开裂和跨中下挠是相互影响的，裂缝越多，其刚度越小，跨
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中下挠越严重，反之，跨中下挠越大，开裂也越严重。目前，在腹板的竖向施加预应力被认为是防止腹板开裂的主要措施之一。又由于造成预应力损失的因素较多，且许多因素又相互影响、相互依存，因此要精确计算及确定有效预应力是一项非常复杂的工作]45[。预应力损失的计算不够准确，对结构强度的影响是较小的，但会影响到荷载作用下的结构性能(如变形、反拱、开裂荷载)，而对竖向预应力损失和计算分析不当则会影响到腹板主拉应力的大小，进而引起腹板裂缝的出现。因此对三向预应力作用下的箱梁腹板进行受力分析和预应力损失的研究具有重要的工程意义。
本论文以湖北随岳中汉江特大桥南岸堤桥为工程背景，对腹板受力和预应力损失问题进行研究。特别是对该桥各施工阶段以及运营阶段的箱梁腹板进行了主拉应力的计算和分析，为该桥在施工及运营过程中腹板是否有斜裂缝的产生和结构使用的安全可靠性提供了坚实的理论依据。
1.5 本论文研究的主要内容
本论文以预应力混凝土连续箱梁桥为研究对象，将展开以下研究工作：
（1）阐述了预应力混凝土结构的概念和基本原理，腹板受力和预应力损失的国内外研究动态以及本论文研究的内容和意义。
（2）分析了预应力损失的理论计算公式，特别是对竖向预应力损失的理论计算公式及其损失的影响因素进行了分析。
（3）分析了箱梁腹板斜裂缝的成因以及规范中有关裂缝宽度和斜截面抗裂的验算规定；探讨了腹板主拉应力的理论计算公式，并以实际变截面连续箱梁桥为工程背景，对箱梁腹板主拉应力值进行了理论计算分析。
（4）论文以湖北随岳中汉江特大桥南岸堤桥为工程背景，采用大型有限元软件MIDAS/Civil对该桥各施工阶段以及运营阶段的箱梁腹板进行了详细的应力计算和分析，研究了该桥在各工况下的应力变化规律。
（5）结合实际桥梁周围温度场分布情况，建立桥梁的温度场仿真模型，运用有限元软件计算了在不同的温度模式下箱梁腹板的受力状态以及研究了温度荷载对预应力损失的影响。
论文最后对以上各项内容进行总结，得出论文的研究结论，并展望需要进一步研究的内容。
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第2章 混凝土结构的预应力损失问题
2.1 概述
长期以来，人们一直在对预应力损失产生的原因进行分析和研究，并获得了很多成果。在使用荷载下，过高或过低估计损失值都是不利的，对预应力损失估计过高，可能使梁端混凝土局部破坏或梁体预拉区开裂，且降低延性。对预应力损失估计不足，则不能有效地提高预应力混凝土梁的抗裂度和刚度]42[。特别是对于大多数均采用三向预应力结构的箱梁桥，在腹板的竖向施加预应力被认为是防止腹板开裂的主要措施之一。施加了竖向预应力的腹板抗剪能力主要由三部分组成：混凝土及箍筋本身的抗剪能力、纵向预应力筋弯起段产生的竖向分力、竖向预应力筋产生的竖向应力。一般在公路桥梁设计规范中只考虑了纵向预应力损失的计算，但对竖向预应力的损失和计算没有作特别的说明。近年来修建的多座预应力混凝土箱梁桥大多数在腹板处均产生了不同程度的裂缝，竖向预应力损失和计算与设计分析不当是产生裂缝的重要原因之一。
本章在理论分析预应力损失问题的基础上，对箱梁腹板竖向预应力损失将做进一步的探讨。
2.2 预应力损失计算方法
预应力混凝土结构设计时，需要事先根据承受外荷载的情况，估计其预加应力的大小。结构预应力损失是指，在预应力施工过程中，由于张拉工艺、钢材及混凝土性能等种种原因，使混凝土中实际产生的预压应力值要比预应力筋切断（先张法）或预应力筋张拉（后张法）完毕时小，这一差值，称为预应力的损失值]41][37[。或者由于施工状况、材料性能和环境条件等因素的影响，桥梁结构中预应力筋的预拉应力将要逐渐减少，这种减少的应力称为预应力的损失。设计中所需的钢筋预应力值，应是扣除相应阶段的应力损失后，钢筋中实际存余的预应力(即有效应力y σ)值 [34]。设钢筋初始张拉的预应力(一般称为张拉控制应力)记作con σ，相应的应力损失值为l σ，那么有:
y σ=con l σσ? （2-1）
由此看出：要确定张拉控制应力con σ，除需要根据承受外荷载的情况事先计
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算有效预应力y σ外，关键是要计算出预应力损失值l σ。引起结构预应力损失的
因素很多，准确地计算预应力损失值是非常困难的。
有些因素(如混凝土的收缩、徐变及钢筋松弛)引起的预应力损失值是随着时间的增长和环境的变化而不断变化的；还有些因素之间互相影响(如混凝土收缩、徐变使构件缩短，钢筋回缩)导致预应力值降低，它又将减小徐变损失；再如钢筋的松弛也将引起徐变损失的减小等。对预应力损失估计过低，会导致结构有些部位预压应力不足，有可能使混凝土受拉；对预应力损失估计过高，实际混凝土必须承受过高的持续压应力，甚至产生过大反拱，对结构安全和使用不利。因此对预应力损失必须做出尽可能合理的计算，找出预应力损失的规律。对于跨度较大和体系较复杂的预应力混凝土结构，一般应分时段计算，考虑与时间相关的各种损失的相互关系，以精确计算预应力损失]38[。对于一些重要结构或采用新的施工工艺时，则需要通过试验来取得各项预应力损失的计算值，以便获得符合实际的预应力损失值。
预应力损失可以分成几个不同的阶段进行。在实际设计中，详细计算每个阶段的应力是没有必要的，只需算出最后总损失就够了，只有在一些特定情况下才需要分项计算。详细计算时可把时间分成几个间隔，并考虑各种损失的依赖关系，会得出较精确的结果，这种方法通常称作“时—步”法。预应力损失，按计算精度和难易程度可分为三级，供设计时选用：①预应力总损失；②分项预应力损失；混凝土收缩、徐变、钢筋松弛等；③用“时—步”法精确计算任一时刻的损失。
1958年以前，在设计中采用近似公式来计算预应力损失，或直接取用预应力总损失值:先张构件取241MPa ，后张构件取172MPa [35]。这一损失值是根据正常强度的混凝土、正常的钢绞线、正常的预加应力值以及正常的养生条件等情况确定的。所计算的预应力损失值只包括:弹性压缩、钢筋松弛、混凝土收缩和徐变，但不包括摩阻和锚具引起的损失。
目前已有很多种方法采用分项计算预应力损失，把分项损失相加便可得出总损失。在计算时需要提供一些基本数据，如材料特性、施工工况、养护条件等。“时—步”法是计算时间相关损失最精确的方法，然而，需要提供一些有关材料特性的时间相关数据，如徐变、收缩变形等。另外，还要弄清时间损失内部的相互依赖关系。
图2－1表示了预应力总损失的组成，并指明了由各种原因引起的损失之间
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由混凝土引起 由钢筋引起 图2－1 预应力损失的组成
的关系和影响[46]。比如由于钢筋松弛而减小了钢筋应力，同时也降低了混凝土应力；随之与混凝土应力有关的徐变损失也降低了，反过来又导致钢筋松弛率的降低。
2.3 预应力损失理论分析与计算公式
《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）中规定，预应力混凝土构件在持久状态正常使用极限状态计算时，应考虑下列因素引起的预应力损失[1] [5]：
预应力钢筋与管道壁之间的摩擦 1l σ
锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩 2l σ
预应力钢筋与台座之间的温差 3l σ
混凝土的弹性压缩 4l σ
预应力钢筋的应力松弛 5l σ
混凝土的收缩和徐变 6l σ
此外，尚应考虑预应力钢筋与锚圈之间的摩擦、台座弹性变形等因素引起的其他预应力损失。
2.3.1 预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失
在预应力混凝土结构中，一般是通过后张法工艺施加预应力的。在后张法构件中，由于张拉钢筋时预应力钢筋与管道壁之间接触而产生摩擦阻力，此项
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摩擦阻力与张拉力方向相反，因此，钢筋中的实际应力较张拉端拉力计中的读数要小，即造成钢筋中的应力损失1l σ]44[。摩擦阻力引起的预应力损失与很多因素有关，例如钢筋表面形状、管道材料、管道形状和施工质量等。
摩阻损失，主要由管道的弯曲和管道位置偏差两部分影响所产生。对于直线管道，由于施工中位置偏差和孔壁不光滑等原因，在钢筋张拉时，局部孔壁仍将与钢筋接触而引起摩擦损失，一般称此为管道偏差影响(或称长度影响)摩擦损失，其数值较小；对于弯曲部分的管道，除存在上述管道偏差影响之外，还存在因管道弯转，预应力对弯道内壁的径向压力所起的摩擦损失，称此为弯道影响摩擦损失，其数值较大，并随钢筋弯曲角度之和的增加而增加。曲线部分摩擦损失是由以上两部分影响所形成，故要比直线部分摩擦损失大得多。
（1）弯道影响引起的摩阻损失
设钢筋与管道内壁相贴，并取微分段dx 为脱离体，相应的圆心角为θd （如图2－2）。假设其左端沿切线方向作用的拉力为N ，
右端沿切线方向作用的力为N+1dN ，式中1dN 即为由
弯曲影响引起的摩擦阻力。从微分段dx 力的平衡条件可知，作用于二端切线方向的拉力N 和N+1dN 生一个指向弯曲中心的径向压力F 。若忽略dx 内张拉力微小变化对径向压力的影响，则径向压力F θθθNd d N d N F ≈?≈=2
22sin 2 （2-2） 摩擦阻力1dN 等于径向压力乘以摩擦系数μ，其方向与拉力方向相反
θμNd dN ?=1 （2-3） （2）管道偏差引起的摩阻损失
管道局部偏差所引起的摩阻损失，在曲线段和直线段均应加以考虑。假设每米长度管道局部偏差对摩擦阻力的影响系数为k ，则在dx 范围内由管道局部偏差而产生的摩阻力为：
kNdx dN ?=2 （2-4）
这样，总的摩擦阻力为：
dN ＝1dN ＋2dN ＝)(kNdx Nd +?θμ （2-5）
移项后得： )(kdx d N
dN +?=θμ （2-6） 对上式进行积分，即可求得经过摩阻损失后的任意点n 的有效预加力：
箱梁腹板斜向裂缝成因分析及 后续采取控制措施 一、桥梁简介 我部***和***大桥两座大桥主桥结构分别为(58+2*95+58) m 和(71+2*125+71) m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主墩为7#、8#、9#墩，分左右双幅，单幅箱梁采用单箱单室截面，纵、横、竖三向预应力体系，为全预应力构件。桥宽28米，根部梁高分别为6.0米和7.5米，跨中及端部梁高分别2.5和3.0米，***大桥腹板厚度由95CM变化至55CM,腹板采用双排纵向预应力管道，沿腹板两侧布置，***腹板厚度由80CM变化至50CM,采用单排预应力管道居中布设，我部采用工地自拌混凝土，混凝土标号为C55，掺有硅粉，地泵泵送施工。 箱梁采取菱形挂篮悬臂浇筑施工，箱梁两个“T”同时对称悬臂浇筑。 二、裂缝形成 我部在2017年11月底最先发现***7#墩有各别梁段在拆除内模板时发现腹板内侧沿新老节段结合面开始左右对称出现沿纵向波纹管的向下的斜向纵向规则裂缝，长度1.0米左右，我部立刻停止了对该梁段的施工，项目部如开了专题会议分析原因并跟踪观测此裂缝4天，发现此裂缝稳定无发展，然后实施了纵向预应力张拉，张拉后裂缝长度亦无变化，竖向力张拉后裂缝宽度有所闭合减少，由此判断此裂缝为局部浅层裂纹并非结构性裂缝。 我部在后续的梁段施工中采取了加强措施：①、沿新旧砼结合面开始纵向波纹管二侧增设￠12竖向钢筋防裂，钢筋长度2.0米，间距10CM,（波纹管上下1.0米范围），布筋长度沿2.0米。②、控制砼的水灰比和箱梁砼浇注质量。③、加强砼的保温养生，。在之后的箱梁施工过程中，***的箱梁裂缝产生有所减少，但在之后的***大桥施工过程中裂缝也同样出现，经项目部及检测单位统计在2017年11月-2018年1月间所浇箱梁***共有裂缝45条，***大桥共有18条，在所有出现裂缝的箱梁节段中裂缝均以在箱梁腹板左右侧对称沿纵向波纹管出现，少数出现沿大、小里程对称布置。 在2018年3月10号业主组织了3位路桥专家进行了现场分析，确定裂缝为砼表层收缩裂缝，并由监控单位对两桥的裂缝的宽度和深度进行检测，经检测表明两桥裂缝宽度大部分在0.01mm-0.04mm之间，最大裂缝宽0.08mm在*** (左幅7#墩小里程10#块)，并在2018年3月13日由检测单位对该裂缝进行钻蕊取样裂缝深度为4.9CM，两桥其它裂缝深度均在0.5-3.0CM之间，确定其为表层收缩裂缝。 经分析两座桥发生的裂缝都有一定的规律性，一是在拆除内模后就发现存在（张拉前已产生）；二是位置都是在箱梁腹板节段新老砼结合面开始沿纵向张拉波纹管位置附近发展，在同一节段腹板两侧基本对称分布；三是在张拉纵向预应力之后裂缝无进一步发展。
一预应力混凝土连续梁桥 1.力学特点及适用范围 连续梁桥在结构重力和汽车荷载等恒、活载作用下，主梁受弯，跨中截面承受正弯矩，中间支点截面承受负弯矩，通常支点截面负弯矩比跨中截面正弯矩大。作为超静定结构，温度变化、混凝土收缩徐变、基础变位以及预加力等会使桥梁结构产生次内力。 由于预应力结构可以有效地避免混凝土开裂，能充分发挥高强材料的特性，促使结构轻型化，预应力混凝土连续梁桥具有比钢筋混凝土连续梁桥较大的跨越能力，加之它具有变形和缓、伸缩缝少、刚度大、行车平稳、超载能力大、养护简便等优点，所以在近代桥梁建筑中已得到越来越多的应用。 预应力混凝土连续梁桥适宜于修建跨径从30m到100多m的中等跨径和大跨径的桥梁。 2.立面布置 预应力混凝土连续梁桥的立面布置包括体系安排、桥跨布置、梁高选择等问题，可以设计成等跨或不等跨、等截面或变截面的结构形式（图1）。结构形式的选择要考虑结构受力合理性，同时还与施工方法密切相关。 a b a.不等跨不等截面连续梁 b. 等跨等截面连续梁 图1 连续梁立面布置 1．桥跨布置 根据连续梁的受力特点，大、中跨径的连续梁桥一般宜采用不等跨布置，但多于三跨的连续梁桥其中间跨一般采用等跨布置。当采用三跨或多跨的连续梁桥时，为使边跨与中跨的最大正弯矩接近相等，达到经济的目的，边跨取中跨的0.8倍为宜，当综合考虑施工和其他因素时，边跨一般取中跨的0.5～0.8倍。对于预应力混凝土连续梁桥宜取偏小值，以增加边跨刚度，减小活载弯矩的变化幅度，减少预应力筋的数量。若采用过小的边跨，会在边跨支座上产生拉力，需在桥台上设置拉力支座或压重。当受到桥址处地形、河床断面形式、通航（车）净空及地质条件等因素的限制，并且同时总长度受到制约时，可采用多孔小边跨与较大的中间跨相配合，跨径从中间向外递减，以使各跨内力峰值相差不大。 桥跨布置还与施工方法密切相关。长桥、选用顶推法施工或者简支—连续施工的桥梁，多采用等跨布置，这样做结构简单，统一模式。等跨布置的跨径大小
变截面连续梁桥设计入门 预应力混凝土连续梁桥在公路桥梁中的应用范围越来越广泛，跨径超过40m时多采用变截面箱梁，本文主要介绍变截面连续箱梁桥设计的入门知识和容易遗漏的一些技术处理措施。 一、变截面连续梁桥的适用范围 变截面连续梁桥主跨经济跨径一般在40～250m之间，桥型优点在于施工技术成熟、造价低廉、行车舒适、养护简单；缺陷在于结构自重大、容易开裂、恒载在使用荷载中占据较大比例、建筑高度高。 二、箱梁构造设计 1．箱梁箱室分配 （1）鉴于多室箱梁弯曲内力分配难以把握，箱梁最好采用单箱单室； （2）箱梁分室受畸变和横框架抗弯控制，当箱梁最大宽高比超过3～3.5时应考虑分室； （3）当采用单箱多室结构时，各墩支撑最好一条腹板对应一排支座； （4）当腹板与支座不是一一对应或支座中心与腹板中心存在偏离时应进行支座处横隔板的横向抗弯计算。 2．箱梁梁高 箱梁梁高的控制因素主要包括： （1）箱梁根部梁高一般取主跨跨径的1/16～1/20；跨中梁高一般取主跨跨径的1/40～1/60。 （2）跨中梁高最小箱内净高一般不宜小于1.5m，特小跨径桥梁例外。 （3）箱梁最矮梁段箱体宽高比不大于3.5。 3．梁高变化 箱梁梁高一般采用抛物线变化，主跨跨径小于120m时采用2次抛物线，大于120m时采用1.8、1.6或1.5次抛物线。 4．底板厚度 箱梁底板厚度变化规律一般采用2次抛物线，最薄处根据桥梁跨径、构造需要和横向抗弯计算确定一般为20cm～32cm；最厚处底板厚度一般取跨径的1/200～1/120，根据下缘压应力要求控制。
1．纵向预应力 一般由内力设计控制：抵抗负弯矩设置顶板束；抵抗正弯矩设置底板束；抵抗主拉应力设置腹板束。
浅谈预应力混凝土连续箱梁桥设计中的问题 摘要桥梁设计是一项综合的工程，设计过程中会遇到一些问题，如桥位选择、桥面标高的确定、确定桥梁分孔、主梁截面选择、确定墩台基础形式、墩台基础埋置深度、结构尺寸的拟定，以及有关桥梁的其他问题，如主梁截面普通钢筋及预应力钢筋的布置、桥墩、桥台和桩基的配筋设计、桥面系的布置等。 关键词桥梁设计，预应力结构,连续箱梁桥，总体布置，结构计算 相对于简支梁桥,连续梁桥结构体系和受力特点具有明显的优势，其跨中正弯矩降低很多，同时支点出现负弯矩。混凝土材料耐久性较好，能够适应桥梁结构后期运营使用过程中产生的磨损，钢结构在使用过程中,应做好防腐措施,工程造价过高。在桥梁结构形式选择过程中,大多数设计单位会优先考虑混凝土连续箱梁桥，设计过程中遇到的问题,可以通过查阅桥梁规范，或者借鉴相似工程在设计过程中的经验取值，能够对设计具有指导作用。 1.桥梁总体布置 1.1 桥位设计 桥位的选择常与桥梁结构体系、原有或新建道路线形及周围环境等众多方面。桥位设计应能够保证原有或既定交通的正常运营，能够通过设计的洪水流量,满足通航要求，并与桥址周围的工农业、自然环境等相协调。桥位选择需要注意保护文物、保护生态环境,同时要注意尽量少占用耕地和农田，尽量做到对有意义及有价值的建筑物的保护。 桥位确定后，应进行桥孔布置。桥孔的大小和长度，应与天然状态桥下河槽或河滩流量分配相协调，并能满足泄洪排沙的要求。桥孔的布置，应该针对不同桥位进行不同的设计,河槽稳定不会扩宽或河槽不稳定时，桥孔布置需考虑以上因素。桥孔布置后桥墩的选择也应满足一定的要求，尽可能小的减小对河流的影响,充分考虑桥墩阻水的影响。 桥面标高的确定，应该根据该桥的使用要求进行选择，注意与既定道路之间的衔接。若桥面标高与既定道路高差过大，可以考虑设置引桥以克服高差。且河流通过设计水位时,须保证支座不受水流侵袭,同时还需要考虑桥墩阻水等各种因素引起的各类升高值，若桥梁结构有通航要求，还应该满足通航净空的要求。 １．２结构形式
大跨预应力混凝土箱梁桥施工期腹板开裂研究 发表时间：2018-07-19T15:13:39.063Z 来源：《基层建设》2018年第18期作者：付明芳 [导读] 摘要：在很多施工早期过程中都出现了大跨预应力混凝土箱梁桥施工期腹板开裂的现象。 武汉荆力工程设计咨询有限公司湖北武汉 430000 摘要：在很多施工早期过程中都出现了大跨预应力混凝土箱梁桥施工期腹板开裂的现象。因此为了解决这个难题，笔者针对各种开裂现象以及施工对象进行关于混凝土水化热的检测和评定，并且依据此实验结果总结出解决开裂现象的对策。 关键词：预应力；腹板；开裂 前言 这篇文章主要是为了给同类工程的施工养护提供参考，因此通过一座施工中的大跨预应力、混凝土箱梁桥水化热和它的混凝土早龄期力学性能发展规律的同步实测对施工中的混凝土箱梁水化热及相应的结构温致反应进行了时变分析，并对施工中的大跨预应力张拉进行了模拟，详细分析了混凝土早期裂缝成因。 一、国内外预应力混凝土腹板斜裂缝的现状 早期的裂缝是由多种原因组成的，比如说与源自结构设计、混凝土原材料选择和配合比以及施工养护等诸多因素都有很大的关系，其中施工期间混凝土水化热占了很重要的原因。为了减少这些裂缝，我们采用悬臂施工法施工，用此施工方法施工的大跨预应力混凝土箱梁桥具有很多的特点：一是根部截面细部尺寸能够达到一米左右，一般到大体积混凝土；二是根部截面预应力孔道较多，对截面有一定的削弱；三是下弯束较多且弯角较大，张拉时结构受力较为复杂；四是每个梁段在预应力张拉之后模板体系向前移动混凝土才能够暴露。我曾看过有些研究认为大跨预应力混凝土箱梁桥的水化热是产生早期裂缝的主要原因，甚至有文献认为这些早期裂缝为预应力张拉引起的受力裂缝。 二、产生混凝土腹板开裂的原因以及种类 （一）造成混凝土开裂现象的原因 在土木建材中，普通钢筋混凝土的使用最为广泛，但是由于它的抗折性差、抗冲击性差，常常给施工造成困扰，因此预应力混凝土应运而生，为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。有研究表明，预应力混凝土结构的破坏形式是由于两个方面的原因导致的：一、梁式构架的配筋少，会使得裂缝划分的两个区域以构架受压区为中心转动，导致受压区的受力减少，从而破坏整体构架； 二、如果配筋过度，那么锚固的阻力会压迫裂缝的两个区域相对转动，构架受压区的混凝土在外荷载的力下受到摧毁，可是同时受拉区的钢筋还处于可接受的强度内。 （二）混凝土腹板开裂的种类 在桥梁建设过程中有可能后出现三种裂缝现象，有死缝、活缝及扩张缝隙。死缝一旦形成，它的长宽都不会再因为受到压力而有所扩张，由于地址沉降或在塑性阶段时混凝土的表面收缩产生的裂缝，这种裂缝一般可以采用刚性材料修补。而活缝与死缝不同，它的长宽会随着气温和荷载作用的变化而改变，会依据所处环境改变而呈现某种有规律的变化。针对这种裂缝的变化特性，需要使用柔性材料进行处理，才能够使它适应不同的坏境，不至于使裂缝周身及附近薄弱位置拉开而产生次生裂缝。扩张缝是三种裂缝形式中处理难度最高的，因为这种裂缝会随着外界荷载作用的变化而变化扩张，地基沉降或者钢筋锈蚀膨胀都会产生这样的裂缝，它会随着外界荷载的变化，或者混凝土内钢筋体积膨胀而进一步发展。这类裂缝的处理需要具体问题具体分析，一旦处理不当，不仅会使裂缝扩张，而且有可能会造成建筑瑕疵，而引发一些的施工问题。 三、预防施工中产生混凝土腹板裂缝的措施 施工过程中发现零号块和一号块腹板均产生可见裂缝，此后各梁段均有不同程度开裂。直到施工至腹板厚度为零点五的十二号梁段，此时虽然混凝土配合比没有变化，但由于腹板较薄，腹板上才没有类似裂缝出现。我们所进行的裂缝检测结果表明：一是裂缝在结构预应力尚未张拉、拆模检查时就已出现；二是裂缝只在当前施工梁段内发展，腹板内外贯通；三是裂缝与水平方向的夹角约为十五度到四十度，其宽度为零点零五毫米到零点零三毫米。因此要针对裂缝检测结果进行预防措施。 （一）控制混凝土用量 箱梁主要用的是碳六十的混凝土，其中水泥的含量达到每米四百六十千克，粉煤灰就的用量就非常少了，只有每米四十五千克而已。当然，如果粉煤灰的用量太少，而水泥的用量过多，混凝土有可能在后期的时候就会有裂缝出现，而大跨预应力混凝土箱梁桥在底部用的是大体积的混凝土，水泥的用量远远高于粉煤灰，所以有很高的水化热，这样内外温度有明显的差距，这样裂痕就产生就不足为奇了，这也是首要的因素。大跨预应力混凝土箱梁桥混凝土在烧筑后很快就能达到峰值，通常只要一天就差不多了，在烧筑的前一至四天，要经历高温和低温的变化过程，内外的温度差异也是在这个时候产生的。 （二）采取合理的施工工期安排 从上文的论述可以看出，刚构桥之所以产生裂缝，就是因为水化热导致的。大跨预应力混凝土箱梁桥箱的裂缝产生是有很多的原因引起的，为了阻止这种裂缝的产生，给予几点建议，希望能在施工中能起到作用。首先，调好配合比，在不影响施工的情况下，最好使用地热水泥，一定要用优质的粉煤灰，而且要适量，不宜多也不宜少，水泥最好不要用多；其次，要使用缓凝型高效减水剂，原因是为了降低水化热产生的高温，但是用量上一定要根据实际情况来定，还有就是和水泥比例一定要合适；第三，尽量减少人为因素带来的温度，比如天气温度高，沙和水泥就要放在阴凉处或者低温处，用水可以采取降温的过程之后再使用，还有就是混凝土的搅拌工作最好是在晚上；第四，对现场的管理。要有专门的人员对现场进行管理，冬夏要做好防护措施；第五，温度一定要控制得当。浇注的温度小于等于三是摄氏度即可，高温天气可以到三十五摄氏度，而混凝土的内部温度最好是控制在小于或者等于六十五摄氏度的范围内。 （三）控制混凝土水化热 大跨预应力混凝土箱梁桥的主梁底部基本上已经达到了大体积的混凝土，混凝土的等级和水泥的用量是产生水热化的主要因素。大跨预应力混凝土箱梁桥混凝土在烧筑后很快就能达到峰值，通常只要一天，在烧筑的前一到四天，要经历高温和低温的变化过程，内外的温度差异也是在这个时候产生的，由此就会产生裂缝。本文主要是从分析水热化使温度变化之大是产生裂缝的原因展开的，而预应力张拉时
变截面预应力混凝土连续箱梁大桥施工技术研究 发表时间：2016-03-21T10:10:38.140Z 来源：《基层建设》2015年26期供稿作者：徐立骞 [导读] 杭州市城市建设基础工程有限公司随着桥梁技术不断发展，变截面预应力混凝土箱梁得到越来越广泛的应用。杭州市城市建设基础工程有限公司浙江杭州 310004 摘要：随着桥梁技术不断发展，变截面预应力混凝土箱梁得到越来越广泛的应用。某桥主桥为变截面连续梁桥，在施工过程中进行了相应的施工控制。本文结合某桥对变截面预应力混凝土连续箱梁施工要点进了研究，可为同类型工程施工提供参考。关键词：变截面；预应力；箱梁大桥；钢管桩；施工技术 1、工程概况 某桥工程桩号分别为K0+000，终点桩号K2+300，全长2.3km。主桥上部构造：混凝土C55：16293.6m3Ⅰ钢筋606t，Ⅱ钢筋2747t，预应力钢绞线841t。该桥左幅设计为：（4×32m）等截面预应力砼连续箱梁+（58+3×96+58）变截面预应力砼连续箱梁+（3×24）等截面预应力砼连续箱梁+（4×32）等截面预应力砼连续箱梁+（3×32）等截面预应力砼连续箱梁；右幅设计为：（3×32m +24.175m）等截面预应力砼连续箱梁+（58+3×96+58）变截面预应力砼连续箱梁+（25.825+2×27）等截面预应力砼连续箱梁+（4×32）等截面预应力砼连续箱梁+（3×32）等截面预应力砼连续箱梁，总长828m。全桥位于直线段，部分纵面位于-2.4%和2.4%直线纵坡段，其余位于R=8000，T=144的竖曲线上。 2、箱梁结构形成 该桥起点桩号为K0+842.877，终点桩号K1+670.877，大桥全长828m（双幅），主桥设计为58m+3×96m+58m五跨变截面预应力混凝土连续箱梁。主桥上部箱梁为变截面单箱双室断面，箱梁梁高、底板厚度均按圆曲线变化。主跨箱梁根部梁高（箱梁中心线）为560cm，跨中梁高（箱梁中心线）为270cm，箱梁顶板全宽为2050cm，厚度25cm。底板宽度957.7至1180.8cm变化，厚度为73.6—30cm。腹板厚度分别为75cm及50cm。箱梁在花瓶墩顶处设300cm厚的横隔板。主跨箱梁单“T”共分12段悬臂浇筑，0号梁段长12m，其余1-12号梁分段长为7x300+5x400cm，边跨、次边跨、中跨合拢段都为2m，边跨现浇段长10m。0号梁段和边跨现浇段采用钢管桩支架现浇施工，主跨T构采用对称挂篮悬臂现浇施工，悬浇最重梁段为1794kN。全桥合拢顺序为：先合拢两个边跨，接着合拢次边跨，最后合拢中跨。 3、0#段桥梁结构特点 3.1 0#块施工 该桥0#段采用单箱双室结构，节段长1200cm，墩顶高560cm，底板宽957.7cm，顶板宽2050cm，0号块混凝土方量为473.3m3，0号块重量为12542kN。考虑0#块长度较长，桥面与墩身宽比大，结合设计图纸及实际施工条件，主桥0#块支架选用钢管桩支架，图1 0#段支架示意。 图1 0#段支架示意 3.2钢管桩支架构造 钢管桩支架由钢管桩立柱、剪刀撑、主横梁、纵向分配梁、落架系统、模板系统等分别由六部形成： 1）钢管桩立柱：墩柱两侧底板位置各设置3根φ700σ10钢管桩立柱，用于支撑底板、腹板荷载以及抵抗部分施工不平衡力距；两侧各设置3根φ530σ6钢管桩立柱，用于支撑腹板和翼板荷载。 2）剪刀撑：钢管桩立柱之间设置［20槽钢剪刀撑增加支架横向稳定，剪刀撑的层数根据支架高度进行调整。 3）主横梁：主横梁采用两根Ⅰ45b工字钢，横梁与钢管桩采用焊接。 4）纵向分配梁：纵向分配梁采用Ⅰ25b工字钢，分配梁按照支架设计进行布设。 5）落架系统：纵向分配梁与主横梁之间设置木楔，以便于后期模板拆除。 6）模板系统：外侧模采用定型钢模，单侧模板长度组合为4.5m+3.5m+4.5m，几何尺寸以设计图为准；考虑0#段内部几何尺寸变化较大，内模采用组合木模。 3.3钢管桩支架搭设 安装前准备→钢管立柱→设置剪力撑→安装主横梁→安装纵向分配梁及木模→铺设底模→预压→卸载→调整模板标高→安装侧模→钢筋预应力绑扎→砼浇筑。 3.4准备顺序 钢管桩支架拼装应做好以下准备： 1）根据设计图纸要求，在加工场下料，焊接过程中应注意控制杆件的结合尺寸及焊接质量；
预应力混凝土桥梁现状与发展 Present situation and development of prestressed concrete bridge 【摘要】本文按预应力混凝土桥梁常用的结构型式来说明预应力混凝土结构在桥梁上的应用与发展；分析了这些结构型式的优缺点以及发展趋势；同时还分析了影响其运用和发展的相关因素，以促进预应力混凝土桥梁的更进一步发展。【关键词】预应力混凝土桥梁型式运用与发展结构 【Abstract】The main body of the writing is that according to the prestressed concrete bridge common structure to explain the application and development on Prestressed concrete structure in bridge ;and analyzed advantages and disadvantages of these structure types and the development trend.At the same time,the article also analyzed the effect of the use and development of the related factors to promote the further development of prestressed concrete bridge. 【Key Words】Prestressed concrete Bridge type Application and development Structure 【正文】 一、前言 预应力混凝土是在第二次世界大战后迫切要求恢复战争创伤，从西欧迅速发展起来的。半个多世纪以来,从理论、材料、工艺到土建工程中的应用,都取得了巨大的发展。尤其是随着部分预应力概念的逐步成熟,突破了混凝土不能受拉与开裂的约束,大大扩展了它的应用范围。目前预应力混凝土已成为国内外土建工程最主要的一种结构材料,而且预应力技术已扩大应用到型钢、砖、石、木等各种结构材料,并用以处理结构设计，施工中用常规技术难以解决的各种疑难问题。我国预应力混凝土的起步比西欧大约晚10年,但发展迅速,应用数量庞大。我国近年来在土木工程投资方面，建设规模方面均居世界前列。在混凝土工程技术，预应力技术应用方面取得了巨大进步。近来二三十年来,我国预应力混凝土桥梁发展很快,无论在桥型，跨度以及施工方法与技术方面都有突破性发展,不少预应力混凝土桥梁的修建技术已达到国际先进水平。下面从以下几个方面探讨预应力混凝土结构在桥梁上的应用与发展。 二、公路板式桥
预应力混凝土连续梁桥结构设计 第一章绪论 第一节桥梁设计的基本原则和要求 一、使用上的要求 桥梁必须适用。要有足够的承载和泄洪能力，能保证车辆和行人的安全畅通；既满足当前的要求，又照顾今后的发展，既满足交通运输本身的需要，也要兼顾其它方面的要求；在通航河道上，应满足航运的要求；靠近城市、村镇、铁路及水利设施的桥梁还应结合有关方面的要求，考虑综合利用。建成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维护。 二、经济上的要求 桥梁设计应体现经济上的合理性。一切设计必须经过详细周密的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最小，在使用期间养护维修费用最省，并且经久耐用；另外桥梁设计还应满足快速施工的要求，缩短工期不仅能降低施工费用，面且尽早通车在运输上将带来很大的经济效益。 三、设计上的要求 桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料、新工艺利新的设计思想，认真研究国外的先进技术，充分利用国际最新科学技术成果，把国外的先进技术与我们自己的独创结合起来，保证整个桥梁结构及其各部分构件在制造、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 四、施工上的要求 桥梁结构应便于制造和安装，尽量采用先进的工艺技术和施工机械，以利于加快施工速度，保证工程质量和施工安全。 五、美观上的要求 在满足上述要求的前提下，尽可能使桥梁具行优美的建筑外型，并与周围的景物相协 调，在城市和游览地区，应更多地考虑桥梁的建筑艺术，但不可把美观片面地理解为豪华的细部装饰。 第二节计算荷载的确定 桥梁承受着整个结构物的自重及所传递来的各种荷载，作用在桥梁上的计算荷载有各种不同的特性，各种荷载出现的机率也不同，因此需将作用荷载进行分类，并将实际可能同时出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。 一、作用分类与计算 为了便于设计时应用，将作用在桥梁及道路构造物上的各种荷载，根据其性质分为：
开题报告 1 工程简介 该桥为南水北调中线一期工程总干渠邯邢渠段跨渠公路。地震设防烈度7度。地质资 料如图所示：粘性土（厚度为1.5-4.9m），壤土（厚度为2.2-9.5），粉砂（厚度为1.3-5.3m）。 材料：C50混凝土，铰缝采用C50细石混凝土。立柱、盖梁及桥头搭板采用C30混 凝土，基桩采用C25混凝土。桥面铺装采用三涂FYT-1改进型防水层+10cm厚C50混凝 土（原路面为混凝土路面）或10cmC50混凝土找平层+三涂FYT-1改进型防水层+10cm厚 C50混凝土（原路面为沥青路面）。预应力钢绞线采用1860级高强低松弛s 15.24钢绞线。 2 桥梁设计 （1）桥型布置 分孔：该桥采用现浇预应力变截面连续箱梁，对于多于两跨的连续梁，其边跨一般为中跨的0.6-0.8倍左右，当采用箱型截面的三跨连续梁时，其边跨可以是中跨的0.5-0.7倍。该桥共3跨，跨径采用18+30+18比例合适，总跨径为66m；一般30 梁高的确定：该桥型为变截面连续箱梁。根据规定可知，变截面梁支点截面的梁高H支约为（1/16-1/20）l(l为中间跨径)，跨中梁高H中约为（1/1.6-1/2.5）H支。因此该桥中间跨径l=30m，H支=1.7m，H中=1m。桥宽为4.5m+2×1m的人行道·。 桥两端设置耳墙和背墙，长3m，主要是固定桥两端的土，桥两端分别设置8cm的伸缩缝。 （2）桥横断面设置 ①桥向两侧设置2%横坡，主要是有利于排水。桥宽6.5m，属于窄桥，由于桥宽小于20m的一般设置为单箱单室截面，因此该桥箱型设置单箱单室，由于该桥墩型为独立中墩，在中墩处箱梁采用全实梁，全实梁长度为2m，桥台处也采用全实梁，长度为1m。悬臂端部厚度不小于10cm，故跨中梁悬臂端取20cm，悬臂根部取30cm，悬臂长150cm，箱梁顶板厚度应满足横向弯矩的要求和布置纵向预应力筋的要求；参考如下： 腹板与顶板尺寸的关系 ②底板厚的拟定：箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚之墩顶，以适应箱梁下缘的受压要求，墩顶区域底板不宜太薄，否则压应力过高，由此产生的徐变将使跨中区域梁体下挠度较多。一般底板厚度与主跨之比宜为1/140~1/170,跨中区域底板厚度可按构造要求设计，跨中底板宜为20~25cm。底板除承受自身荷载外，还承受一定的施工 预应力混凝土连续梁桥 姓名 班级 学号 联系方式： 摘要：随着现代化步伐的加快，我国基础设施建设正以前所未有的规模在全国展开，同时质量问题越来越成为人们关注的焦点。预应力混凝土连续梁桥是预应力桥梁中的一种，它具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好，特别是主梁变形挠曲线平缓，桥面伸缩缝少，行车舒适等优点。上述种种因素使得这种桥型在公路、城市和铁路桥梁工程中得到广泛采用。在连续梁桥的施工方法中，常用的有满堂支架法、悬臂法、顶推法、先简支后连续等施工方法。 关键词：预应力混凝土连续梁桥结构设计施工方法悬臂法顶推法 Prestressed concrete continuous girder bridge With the quickening pace of modernization, China's infrastructure construction is on an unprecedented scale in the national expansion, and at the same time, quality problem is becoming more and more become the focus of attention. Prestressed concrete continuous girder bridge is one of the prestressed bridge, it has the overall performance is good, the structure stiffness and deformation is small, the seismic performance is good, especially the main girder deformation deflection line gentle, floor less expansion joints, driving comfort etc. All of these factors make this bridge in highway, city and railway bridge engineering widely adopted. In the continuous girder bridge construction method, commonly used have full framing method, the cantilever method, pushing method, first Jane after a continuous construction method. Keywords: prestressed concrete continuous girder bridge structure design construction method of cantilever method pushing method 1.我国预应力混凝土连续梁桥的概况与工程实践 1.1概况 自60年代中期在德国莱茵河上采用悬臂浇筑法建成Bendorf桥以来，悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法得到不断改进、完善和推广应用，从而使得预应力混凝土连续梁桥成为许多国家广泛采用的桥型之一。 现浇预应力砼连续箱梁施工方案 一、工程概况 XXXXXXX跨越联江路，主桥采用35+48.5+35m预应力砼连续箱梁，斜交正做。引桥采用跨度20m左右先张法预应力砼空心板结构。桥梁起始桩号K5+127.900终止桩号K5+497.160，桥长369.24m。设计采用等截面箱梁，梁高2.3m，单箱单室断面，箱底宽6.75m，翼板悬臂长3.5m，总宽13.75m。 二、施工方法 1、施工工艺流程图（见下图） 2、支架搭设及模板的制作、安装 ①、地基的处理 因XXXXXXX位于现状桂和路上，原地面为水泥砼路面，因此基底承载力能满足支架搭设要求。桩基施工时，对原砼路面造成局部破坏，墩柱施工完毕后，采用回填石屑，层层夯实，填至原地面后，垫5mm厚钢板，钢板上铺18#槽钢即可。 ②、支架搭设 预应力连续箱梁支架采用门式满堂支架，行车道采用Ф52.9钢管立柱，主梁及次梁均采用40#工字钢。支顶上加活动支托，以调节其高度（具体见支架构造图）。 ③、模板 箱梁模板拟采用18mm厚酚醛模板，板底布置两层10×12cm木枋，上层间距30cm，下层木间距60cm。底模施工时应设预拱值。 箱室内模板由箱室内侧模板和箱室顶模组成，箱室内顶板模安装待箱室内侧模板拆除后方能开始施工，内侧模板用组合钢模板和特制木模配套使用，组合钢模板采用8×10cm木枋，与梁侧模通过Φ16 螺杆穿心对拉。箱室内模板采用钢管固定。顶板模板采用门架及8×10cm木枋支撑。为了能拆除箱室内支架及模板，在每个箱室顶板上距支座1/4跨度处预留1m ×1m 洞口，四周预留钢筋，待拆除箱室 内模后，再将顶板钢筋焊接好，用同强度等级微膨胀砼补浇洞口。④、支架预压 支架应有足够的强度、刚度和稳定性，并采取措施消除压缩变形，纵、横、斜向构造结合紧密整体性好，能承受施工过程中可能产生的各种荷载。支架搭设后需加以相当于箱梁重力的堆载进行不间断预压，预压荷载全联一次加载，并观测其变形和沉降，待24小内累计沉降不超过1.5mm方可卸载，施工期间必须加强梁体及支架变形的检测和控制. 3、钢筋加工与安装 ①、钢筋加工在现场钢筋加工场集中加工成型，用自卸车或人工运到施工现场进行安装。 ②、钢筋直径大于12mm时，连接应采用电弧焊。钢筋直径小于等于12mm时，钢筋连接可采用绑扎。焊接接头双面焊焊缝长度不应小于5d，单面焊焊缝长度不应小于10d(为钢直径）。采用的焊条，Ⅰ级钢筋E4302（422），Ⅱ级钢筋E7016（506）。 ③、钢筋安装分两部分进行，首先安装横梁底板、腹板钢筋，待横梁、底板腹板砼浇筑完毕及顶板模板装好后，再安装顶板及翼板钢筋。绑扎钢筋时，钢筋交叉点用扎丝绑扎牢实，必要时亦可采用点焊。除设计有特殊要求外，梁的箍筋应与主筋垂直，箍筋弯钩的叠合位置位于梁的断面上方，并交错布置。 ④、钢筋和钢束的放样要准确，钢筋之间的焊接要满足规范要求。 ⑤、钢束以及钢筋的下料长度以现场施工放样为准，在横梁处由于纵向钢筋和横向钢筋相遇，第一层为横梁第一排筋，第二层纵向钢筋，在纵向钢筋上再布置横梁的第二排钢筋，横梁的箍筋应箍在最外面。 4.1一般规定 4.1.1 预应力混凝土连续梁桥设计应根据桥长、柱高、地基条件等因素合理分联，每联的长度应以结构合理、方便施工、有利使用为原则，在有条件的情况下应考虑景观要求和桥梁整体布局的一致性。4.1.2主梁应尽量采用一次浇筑混凝土、两端张拉预应力钢筋的施工方式，主梁长度宜控制在120m左右，当确实需要设置长分联时，可以采用分段浇筑混凝土、使用联接器分段张拉预应力钢筋的施工方案，设计时允许在同一截面全部预应力钢筋使用联接器连接，但对主梁截面及配筋应做加强处理。 4.1.4桥梁截面形式可根据桥宽、跨径、施工条件、使用要求等确定为箱形（简称箱梁）或T形（简称T梁）。箱形截面可设计为单箱单室或单箱多室。箱梁翼板长度的确定应以桥面板正、负弯矩相互协调为原则，T梁悬臂长度宜为1.0~1.5m，箱梁悬臂长度宜为1.5~2.5m。当主、引桥结构形式不同时，悬臂板长度宜取得一致。 4.1.5箱梁腹板宽度应由主梁截面抗剪、抗扭、混凝土保护层、预应力钢筋孔道净距和满足混凝土浇筑等要求确定。预应力钢筋净保护层和净距除满足规范外，应考虑纵向普通钢筋和箍筋的占位以及混凝土浇筑的孔隙等因素。箱梁腹板宽度最小值应符合下列要求： 条件腹板宽度Bmin(cm) 腹板内无纵向或竖向后张预应力钢筋时20 腹板内有纵向或竖向后张预应力钢筋之一时30 腹板同时有纵向和竖向后张预应力钢筋时38 4.1.6 悬臂板厚度应视悬臂长度、桥上荷载及防撞护栏碰撞力验算结果而定。根部厚度宜取0.30～0.55m，悬臂板端部厚度一般不应小于0.12m（对有特殊防撞要求的结构，悬臂板端部厚度适当增加，如使用PL2型防撞护栏时悬臂板端部厚度不应小于0.2m）。当悬臂板长度较长时应适当加强悬臂板沿主梁方向钢筋的配置。 4.1.7主梁翼板和顶、底板厚度应根据梁距和箱宽计算确定。同时应满足箱梁顶板厚度不小于0.2m，底板厚度不小于0.18m；T梁顶板厚度不小于0.16m。 1m，端横梁宽度还应考虑伸缩缝预留槽等构造要求。 4.1.9主梁腹板与顶、底板相接处应设1︰5加腋，箱形截面与支点横梁相接处应设渐变段加厚。箱梁截面与跨间横梁相接处应设0.15m 抹角。 4.1.10箱梁底板必须设置排水孔，腹板必须设置通风孔，直径均宜取D=0.1m左右。配有体外预应力钢筋的箱梁应设置检查换索通道。 4.1.11连续梁桥必须设置端横梁及中支点横梁。直线连续箱梁桥跨径小于30m的桥孔可不设跨间横梁；跨径在30～40m之间的桥孔宜设一道跨间横梁；跨径大于40m时宜设三道跨间横梁。曲线连续箱梁桥应根据曲线半径、跨径大小确定跨间横梁个数。连续T梁桥跨径大于 目录 第一章方案比选 (1) 1.1方案选取 (1) 1.11方案一：50+80+50M的变截面箱型连续梁桥 (1) 1.12方案二：4×45M等截面预应力砼连续刚构梁 (2) 1.13方案三：65+115M斜拉桥 (3) 1.2各方案主要优缺点比较表 (4) 1.3.结论 (4) 第二章毛截面几何特性计算 (5) 2.1基本资料 (5) 2.1.1主要技术指标 (5) 2.1.2材料规格 (5) 2.2结构计算简图 (5) 2.3毛截面几何特性计算 (6) 第三章内力计算及组合 (9) 3.1荷载 (10) 3.1.1结构重力荷载 (10) 3.1.2支座不均匀沉降 (11) 3.1.3活载 (11) 3.2结构重力作用以及影响线计算 (11) 3.2.1输入数据 (11) 3.3支座沉降（SQ2荷载）影响计算 (20) 3.5荷载组合 (24) 3.5.1按承载能力极限状态进行内力组合 (25) 3.5.2按正常使用极限状态进行内力组合 (27) 第四章配筋计算 (31) 4.1计算原则 (31) 4.2预应力钢筋估算 (31) 4.2.1材料性能参数 (31) 4.2.2预应力钢筋数量的确定及布置 (31) 4.3预应力筋的布置原则 (37) 第五章预应力钢束的估算及布置 (39) 5.1按正常使用极限状态的应力要求估算 (39) 5.1.1截面上、下缘均布置预应力筋 (39) 5.1.2仅在截面下缘布置预应力筋 (40) 5.1.3仅在截面上缘布置预应力筋 (41) 5.2按承载能力极限状态的强度要求估算 (41) 5.3预应力筋估算结果 (42) 5.4预应力筋束的布置原则 (44) 5.5预应力筋束的布置结果 (45) 第六章净截面及换算截面几何特性计算 (45) 6.1净截面几何特性计算（见表6-1） (46) 6.2换算截面几何特性计算（见表6-2） (46) 第七章预应力损失及有效预应力计算 (47) 7.1控制应力及有关参数的确定 (48) 7.1.1控制应力 (48) 7.1.2其他参数 (48) σ的计算 (48) 7.2摩阻损失1l σ的计算 (50) 7.3混凝土的弹性压缩损失4l σ的计算 (52) 7.4预应力筋束松弛损失5l 预应力混凝土桥梁发展概况 同济大学混凝土桥梁研究室 事○○三年十月 一、引言 预应力混凝土桥梁自出现以来的每次重大技术収展，都和材料、结极体系和施工工艺等 创新密切联系在一起，它们相互促进不断収展： 1. 预应力材料 ?高强、高性能及轻质混凝土技术収展，使混凝土受力性能改善、耐久性提高、浇筑更方便，也使预应 力混凝土桥梁结极自重荷载下降 ?高强、低松弛预应力钢材収展，使预应力混凝土的效率大大提高，也促进了预应力器具和设备収展 一、引言 1. 预应力材料 ?纤维增强聚合物预应力筋技术収展，使预应力筋兼轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳、非磁性等优点于一 体，一些钢材难以兊服的弱点消除，将预应力混凝 土桥梁带入了一个崭新的収展领域 ?利用现代传感和通讯等技术的智能化预应力混凝土材料，不间断监视结极的工作状态、生命轨迹，将 对预应力混凝土桥梁健康、安全运行提供有利保障 一、引言 2. 预应力桥梁结极体系 ?部分预应力混凝土结极，兼有预应力和钢筋混凝土结极的优点，兊服了全预应力混凝土结极的缺点?无粘结体内预应力混凝土结极，消除了后张预应力筋管道的压浆，降低了预应力摩阻损失 ?双向预应力、预弯预应力体系是预应力概念的新収展，它们使结极的高跨比显著减小，满足了一些特 殊的使用要求 一、引言 2. 预应力桥梁结极体系 ?体外预应力混凝土结极，极造简化、补索方便、施工简单，维护方便、总体经济性优越，逐步成为在 经济、施工质量和安全性方面最有竞争力的方案?钢—混凝土组合式预应力桥梁，利用钢腹、预应力混凝土顶板与底板在受力、极造及施工等方面的优 点，成为预应力桥梁一种新的収展方向 浅谈预应力混凝土连续刚构箱梁桥几种常用受力分析方法的对 比 【摘要】随着我国交通事业的迅速发展，公路桥梁与城市桥梁的修建也日益增多。同时由于技术的进步与成熟，桥型也由之前的简支转变为结构受力比较先进，跨度更大的连续梁或者连续刚构。当桥梁跨径加大时，结构性能优良的箱形截面往往是合宜的横截面选择。因此，对箱梁桥的受力分析方法的研究就显得很有必要。本文首先对箱梁截面的优点进行简要阐述，然后重点针对学者们对预应力混凝土连续钢构箱梁公路桥梁受力的几种常用分析方法进行阐述并加以对比，着重阐述了解析法和数值法在预应力箱梁受力分析中的原理和应用，并进一步得出相应结论。 1前言 箱型截面主要优点是截面抗弯、抗扭刚度大，结构在施工和使用过程中都具有良好的稳定性；顶板和底板都具有较大的混凝土面积，能有效抵抗正负弯矩，满足配筋的构造要求，并能很好适应管线等公共设施的布置；同时，箱形截面适应现代化施工方法的要求，如悬臂施工法、顶推法等，这些施工方法要求截面必须具备较厚的底板；而且，箱形截面承重结构和传力结构相结合，使各部件共同受力，截面效率高，并适合预应力混凝土结构空间布束，达到经济效果。其中箱梁由于具有较大的截面抗扭强度及抗弯强度、弯曲应力图形合理、剪应力小、稳定性好、行车平稳舒适、施工速度快和造价低等优点，能够很好的满足高等级公路行车高速、平稳、舒适的要求。在国内外得 到了十分迅速的发展和广泛的应用。 预应力混凝土的研究已有一百余年的历史。近三十年来，预应力混凝土桥梁的发展速度异常迅猛，不但在跨径上己跻身于大跨径之列，而且在建桥数量上亦遥遥领先，有关预应力的研究也愈来愈成熟。预应力混凝土连续钢构箱梁桥一般采用空间受力分析法，概括起来，主要是解析法和数值法。 2 解析法在预应力箱梁受力分析中的原理及应用 解析法是为了把问题简化，往往采用一些假定和近似处理方法。如将作用于箱形梁的偏心荷分解成对称荷载与反对称荷载。对称荷载作用时，按梁的弯曲理论求解；反对称荷载作用时，按薄壁杆件扭转理论分析；然后将二者计算结果叠加而得。扭转分析又根据截面的刚度区分为截面不变形（刚性扭转）和截面变形（畸变）两种不同情况。通过这些荷载分解，就单项问题进行较深入的探讨。采用若干假定，是解析法的另一特点，如对位移模式的假定等。 箱形梁剪力滞的分析方法有“加劲板”理论、比拟杆法以及Eleissnen根据能量原理的分析方法等。关于箱形梁的扭转分析，前苏联学者符拉索夫和乌曼斯基在这方面建立了完整的理论。对于箱形梁的畸变应力分析，有广义坐标法、等代梁法、弹性地基梁比拟法等。弹性地基梁比拟法具有物理概念清晰、受力分析明确、计算简便等特点，所以得到普遍推广应用。对于箱形梁的横向弯曲，分析方法有影响面法和框架分析法。影响面法计算较为繁琐，而框架分析法是一种颇为简便的方法。 大跨径变截面连续箱梁施工 赵根生王小山姜艳玲 山东省交通工程总公司 【摘要】南京长江二桥北汊桥为预应力连续箱型梁桥，主桥桥跨布置为（90＋3 * 165十90）m。采用悬臂浇注法施工，主要介绍其上部结构的施工工艺。 【关键词】PC连续箱梁施工工艺 一、简介 南京长江二桥北汊桥主桥上部90m＋3 * 165m＋90m五跨PC变截面连续箱梁，位于半径R＝16000m 的竖曲线上。桥宽32m，PC箱梁由上下分离的单箱单室箱梁截面组成。箱梁根部 0号块高 8.8m，跨中梁高 3m，箱梁顶板宽15.42m，底板宽7.5m，翼缘板悬壁长3.96m。箱形梁高按二次抛物线变化。 0号块设两道横隔板。 二、现浇段施工为方便挂篮施工 1.支架搭设 根据挂篮的构造特点，0号、1号、2号段采用在支架上浇注混凝土施工。支架采用4根φ1000mm、壁厚10mm的钢管作为竖向主要受力构件。墩身施工时在墩身顶端预留纵向孔，内穿2根φ15mm 丝杠，通过丝杠将以钢管为主件联接而成的架结构锚固于墩身上，从而形成稳定安全的支架体系。 在支架体系上设灌砂筒，上安放支架，其上铺设底模板。用行架结构将两根钢管锚固于墩顶，可节省许多落地支架所需要的构件安设，即节约材料、缩短安装时间，又增加了支架的安全系数。支架体系上设砂筒，有利于底膜的高度调整和拆除，加快了施工进度。 2.支架预压 现浇支架搭设完成后，进行预压，以检测支架的承载力和稳定性，同时消除永久变形，测定弹性变形，底板高程的调整提供依据。 压载是以 1号梁段重量确定预压荷载。取安全系数 1.4倍即 210号，进行堆载压载，压载结果证明支架是安全可靠的，满足施工要求。 3.0号、1号、2号段施工 0号段混凝土体积大，配筋多，断面复杂，且预应力管道密集，是上部结构受力最复杂的主要浇至箱梁顶。 l号、2号分别一次浇注完成。0号、1号、2号所用侧模均为挂篮悬浇段侧模，这样增加模板的周转次数，节省材料，加快了进度。 4.边跨现浇段基本相同 三、挂篮施工O号、回号、2号现浇段完成以后，进行挂篮悬浇施工 1.挂篮构造及特点 根据本桥梁体分段多、工期紧，结构要求严格等特点，选择了正梯形整体行架挂篮。 挂篮由主行系，后锚系及滑动行走系、悬吊系、模板系及工作平台等五部分组成。连同所有模板及施工机具荷载共重80.5t。 挂篮具有以下特点：结构重量轻，整体钢度大、变型小、构件数量少，拼装快，挂篮下有足够行走作业空间。挂篮同模板整体前移，加工容易，造价低廉操作系统实用方便（如图1）。预应力混凝土连续梁桥
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