预应力混凝土连续梁式桥结构问题分析及对策探讨(标准版)
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预应力混凝土连续刚构桥施工控制技术分析【摘要】本文主要论述杉木溪施工控制的预拱度设置,采用有限元软件精确分析施工过程,实测各项技术参数,以便有限元分析进行对比调整参数,最后给出施工控制参数,有效地调整桥梁的内力和线形,经过监测,实测结果与理论值相符合,合龙误差较小,为提高桥梁施工质量和安全可靠提供科学保证。
【关键词】连续刚构桥;施工控制;预拱度;立模标高;有限元分析连续刚构桥是大跨径混凝土梁式桥发展的必然趋势。
但是,己建成的大跨连续刚构桥在运营过程中普遍出现了中跨跨中下挠过大问题,即连续刚构桥实际长期变形值超过理论值。
施工中所用材料的变异性,导致施工中实际受力条件与计算所设的不完全一致,加之各种意想不到的因素均使得理想计算与实际不符,从而产生较大的结构线形误差并直接影响结构受力、使用寿命和外形美观。
由于挠度产生的因素多而复杂,一旦发生过大挠度就难以纠正,将留下永久遗憾,所以大跨度预应力混凝土梁桥悬臂法施工最重要的任务之一就是挠度计算和施工控制,是极为重要的环节。
本文以杉木溪大桥为例,对连续刚构桥施工控制仿真分析与施工控制进行研究。
1 工程案例分析1.1 工程背景万源(陕川界)至达州(徐家坝)高速公路D7合同段杉木溪大桥主桥为预应力混凝土连续箱梁刚构桥,跨径组合为(55+100+55m)=210m。
主桥采用单薄壁空心墩,基础采用钻孔桩基础。
主梁为单箱单室预应力混凝土直腹板箱形梁,主梁根部梁高6.5m,跨中部梁高2.8m,箱梁高度由距墩中心3.0m处按1.8次抛物线变化;箱梁顶板宽12.1m,底板宽6.5m,翼缘板悬臂长度2.8m,桥面横坡变化,由腹板高度调整;连续刚构单T箱梁采用挂篮悬臂对称浇筑,边跨现浇段采用导梁法一次浇筑完成,边、中跨合龙段采用吊架模板、劲性骨架、平衡重方法进行浇筑。
主梁采用采用C50混凝土,桥墩采用C40混凝土。
1.2 施工过程仿真分析杉木溪大桥施工过程分析采用桥梁专业软件Midas/Civil进行仿真分析[1]。
目录第一章编制说明1.1 编制依据1.2 编制原则1.3 编制采用的标准和规范规程1.4 指导思想第二章工程概况及工程目标2.1 工程概况2.2 工程目标第三章施工部署3.1 施工准备3.2 施工总体安排及流水段的划分第四章主要施工方法4.1 测量控制方案及技术措施4.2 钢筋混凝土灌注桩施工方案及技术措施4.3 承台施工方法及技术措施4.4 墩身施工方案及技术措施4.5 桥台盖梁施工方案及技术措施4.6 预应力混凝土现浇箱梁施工方案及技术措施4.7 支座安装方案及技术措施4.8 模板工程施工方案及技术措施4.9 钢筋工程施工方案及技术措施4.10 现浇预应力混凝土箱梁施工要点4.11 混凝土浇注工程施工方案及技术措施4.12 桥面系施工方案及技术措施第五章工程施工重点、难点分析及对策5.1 工程特点5.2 施工重点、难点分析及对策5.3 桩基施工的重点、难点及对策5.4 现浇预应力混凝土连续箱梁施工的重点、难点及对策第六章质量管理体系与措施6.1 质量目标及质量方针6.2 质量体系6.3 影响质量的因素6.4 施工质量控制措施6.5 质量保证措施6.6 质量的薄弱环节及预防措施6.7 创优计划第七章工程进度计划与措施7.1 工程进度计划7.2 保证工期的组织措施7.3 冬期施工安排及保证措施7.4 农忙季节及节假日正常施工保证措施7.5 雨季施工安排及保证措施7.6 高温季节施工安排及保证措施7.7 影响工期的主要问题及解决问题的措施7.8 当工期出现偏差而应采取的技术组织措施第八章安全、文明、环保管理体系与措施8.1 安全施工管理体系及保证措施8.2 施工中安全工作的薄弱环节及预防措施8.3 文明施工管理体系及保证措施8.4 环境保护保证体系及保证措施第九章组织机构及管理人员、资源配备计划9.1 组织机构9.2 管理人员配置计划9.3 主要施工机械设备配备9.4 劳动力配备计划9.5 主要材料计划第十章冬雨季施工、施工排水措施10.1 冬季施工的措施10.2 雨季施工的措施10.3 施工排水措施第十一章紧急情况的处理措施、应急预案及风险控制11.1 紧急情况的处理措施、预案11.2 风险控制第十二章施工总平面布置图12.1 现场布置原则12.2 现场布置说明12.3 施工平面布置管理12.4 施工总平面布置图第十三章合理化建议13.1 新技术应用的建议13.2 缩短工期的建议13.3 降低工程费用的建议13.4 提高工程质量的建议第十四章施工场地治安保卫管理计划14.1 治安联防方案14.2 重大节假日安全保卫方案14.3 治安保卫制度14.4 工地门卫制度14.5 民工住宿安全管理制度14.6 民工住宿安全管理措施第十五章成品保护和工程保修工作的管理措施和承诺15.1 成品保护管理措施15.2 工程保修工作管理措施和承诺第十六章对总包管理的认识以及对专业分包工程的配合、协调、管理、服务方案16.1 对总承包管理的认识16.2 对专业分包工程的配合、协调、管理、服务方案第十七章与发包人、监理人及设计的配合17.1 与业主的配合服务17.2 与监理单位的配合措施17.2 与设计单位的密切配合第十八章地下管线及其他地上地下设施的保护加固措施18.1 调查分析18.2 保护措施18.3 地下管线及地上地下设施的加固措施第十九章确保报价完成工程建设的技术和管理措施19.1 确保报价完成工程建设的管理措施第二十章收尾和竣工阶段的管理配合措施附表一、拟投入本工程的主要施工设备表附表二、拟配备本工程的试验和检测仪器设备表附表三、劳动力计划表附表四、计划开、竣工日期和施工进度网络图附表五、施工总平面图附表六、临时用地表第五章工程施工重点、难点分析及对策5.1 工程特点本工程主要特点是:工期紧、施工任务重、交叉施工多。
城市道桥与防洪2013年1月第1期0引言桥梁所跨越的工程地质及水文地质条件复杂多变,涉及到地质、设计、施工、运营、维修管理等方面,随着桥梁的飞速建设,病害问题也日益突出。
笔者结合近几年的桥梁施工经验,对预应力混凝土T梁施工中常见的病害整理和加以分析,并提出若干需要进一步探讨的问题。
常见T梁质量问题:预应力值达不到设计规范要求控制应力值、梁板裂缝、相邻梁板顶面高差及横隔梁位差、通车后湿接缝上方出现纵向裂缝,面积扩大,发展很快,严重时形成一条破碎带。
有些已建桥梁的病害已经影响了桥梁的正常使用,甚至危及行车安全,有些在政府部门的监督下进行了整治,但效果仍然不是很理想,所以应在工程建设过程中确保桥梁建设质量。
1工程概况T梁桥有结构简单,受力明确、线形简洁美观、架设安装方便,跨越能力较大等优点,T型梁桥在我国公路上修建越来越多。
本文根据丽龙高速公路滩下大桥的现况进行论述。
该桥地处瓯江上游,上部构造采用6×30m预应力混凝土简支转连续T梁,重力式U形桥台扩大基础,柱式墩,钻孔灌注桩基础。
本文重点描述简支转连续T梁施工质量控制。
2预应力T梁施工工艺流程(见图1)3混凝土T梁施工力学分析确保施工质量分析桥梁施工过程中的力学性能,确保施工质量。
本文主要介绍利用ANSYS对未加固的普通钢筋混凝土梁施加三分点集中荷载,记录其P —v曲线、P —σs 曲线、P —σh 曲线,以及裂缝的形成、发展和分布情况。
由计算可知,在三分点集中力作用下,简支梁的开裂荷载对应的P =7870N,极限荷载对应的P =49527N。
图2为预应力T梁应力荷载P的变化图,图3为跨中挠度随外荷载P的变化曲线图。
摘要:该文首先分析了预应力混凝土T梁的常见质量问题,根据工程实例分析预应力混凝土T梁的施工工艺和病害防护措施。
对其施工过程中的控制要点进行了阐述,分析了施工技术的要点和难点,可供同行参考。
关键词:预应力混凝土T梁;现浇混凝土;通病分析;施工控制中图分类号:U445.57文献标识码:B文章编号:1009-7716(2013)01-0086-03余尧文(浙江交工路桥建设有限公司,浙江诸暨310051)预应力混凝土T梁施工质量通病分析及防范收稿日期:2012-11-10作者简介:余尧文(1968-),男,浙江诸暨人,工程师,从事路桥工程施工技术工作。
浅析预应力混凝土连续梁桥的发展及设计流程一、研究概况及发展趋势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。
由于悬臂施工方法的应用,连续梁在预应力混凝土结构中有了飞速的发展。
60年代初期在中等跨径预应力混凝土连续梁中,应用了逐跨架设法与顶推法;60年代中期在德国莱茵河建成的本多夫(Bendorf)桥,采用了悬臂浇筑法。
随着悬臂浇筑施工法和悬臂拼装施工法的不断改进、完善和推广应用,在跨度为40—200米范围内的桥梁中,连续梁桥逐步占据了主要地位。
目前,无论是城市桥梁、高架道路、山谷高架栈桥,还是跨河大桥,预应力混凝土连续梁都发挥了其独特的优势,成为优胜方案。
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,但近对年来发展迅速,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。
近20年来,我国已建成的具有代表意义的连续梁桥有跨径90m 的哈尔滨松花江大桥、跨径120m的湖南常德沅水大桥、主跨125m 的宜昌乐天溪桥、跨径154m的云南六库怒江大桥等。
下表是我国目前建成的部分主要大跨径预应力混凝土连续梁桥。
我国已建成的部分主要大跨径混凝土连续梁桥序号桥名主桥跨径(m)桥址1 南京长江二桥北汊桥90+165*3+90 江苏2 六库怒江大桥85+154+85 云南3 黄浦江奉浦大桥85+125*3+85 上海4 常德阮水大桥84+120*3+84 湖南5 东明黄河公路大桥75+120*7+75 山东6 风陵渡黄河大桥87*5+87+114*7+87 山西7 沙洋汉江大桥63+111*6+63 湖北8 珠江三桥80+110+80 广东二、生产需求状况虽然我国的预应力混凝土连续梁在不断地发展,然而与国际先进水平仍存在一定差距。
预应力混凝土连续刚构桥跨中下挠过大成因分析摘要:预应力混凝土连续梁桥和连续刚构在我国发展迅速,但是随着桥跨的增大,连续刚构桥在使用过程中的问题也凸显出来,其中之一就是随着使用年限的增加,连续刚构的跨中不断下挠,跨中下挠往往与梁体跨中段横向裂缝或大量斜裂缝伴随出现,其下挠可达到相当大的数值,病害十分严重。
本文探讨了造成这一现象的多个原因并提出相关建议,为大跨预应力连续刚构桥的设计和施工提供参考意见。
1.主梁下挠过大成因分析20世纪90年代以来,预应力混凝土连续梁桥和连续刚构在我国发展迅速。
但是随着桥跨的增大,连续刚构桥在使用过程中的问题也凸显出来,其中之一就是随着使用年限的增加,连续刚构的跨中不断下挠,跨中下挠往往与梁体跨中段横向裂缝或大量斜裂缝伴随出现,其下挠可达到相当大的数值,病害十分严重。
从工程实例来看,引起这些现象的主要原因有以下几点:混凝土的收缩徐变影响估计不足-主要原因混凝土徐变是引起梁式桥尤其是大跨梁式桥下挠过大的一个主要原因,大跨径梁桥的恒载内力占总内力的80%、甚至90%以上。
为减小恒载内力,上世纪90年代过分强调结构的轻型化。
由此导致的直接后果是:(1)箱梁的板件越薄,理论厚度就越小,由徐变理论可知,徐变系数就越大;(2)板件薄,混凝土的应力就高,而徐变变形与应力正比。
同时混凝土收缩徐变又是一个十分复杂而又难以精确计算的非线性问题,而对于刚构桥的设计,预测混凝土结构收缩徐变效应的准确性主要依赖于两个方面,即结构中混凝土徐变特性的准确描述和可靠的结构分析:首先对于混凝土徐变特性的描述,国内外众多专家和学者对这一课题已开展了大量的研究工作,并取得了一批重要的成果,但现阶段较为流行的预测混凝土收缩徐变的模型基本上都是建立在试验室数据基础上的经验公式,均需要进行一些修正才能应用于实际结构中的收缩徐变效应计算中。
而现阶段的桥梁设计,一般是在缺乏现场试验资料的情况下进行的,无法对徐变系数进行修正,将会导致混凝土收缩徐变的影响程度及长期性估计不足。
道路桥梁常见病害及加固措施分析随着交通运输事业的蓬勃进展,种种原因造成不少桥梁发生病害,甚至有的已成为“危桥”,严重地影响了桥梁的承载本领和正常使用。
因此,如何延长桥梁构件的使用寿命,提高其耐久性以削减桥梁更新的投入,便成为广阔桥梁工极为挂念的问题。
一、高速道路桥梁常见病害原因分析纵向裂缝是预应力空心板结构的常见病害,一般有以下几个成因:1、常见裂缝分析桥台竖向裂缝,一般显现在扩大基础的重力式桥台上,在设计阶段由于地质勘察精度不够,试验资料不精准,没有充分把握地质,就设计、施工,在运营过程中,由于结构荷载差异较大,引起台身不均匀沉降产生的;桥台横向裂缝,一般为荷载裂缝,它重要是由台背自动土压力过大、荷载以及温度作用效应产生的。
另外钢筋锈蚀膨胀、混凝土收缩也是产生桥台裂缝的重要原因。
盖梁(墩顶及悬臂处)产生的裂缝(缝宽约0.04mm~0.2mm),是结构正应力即盖梁顶面负弯矩区受力钢筋不足引起的。
盖梁其它类型裂缝重要是由于钢筋锈蚀膨胀以及混凝土收缩产生的裂缝。
此类裂缝重要存在于连续预应力T梁桥中,病害最重要的原因是:设计方面,由于横隔梁间距过大,自身刚度偏小,致使桥梁横向联系较弱,横隔梁在拉剪应力下开裂;施工方面,横隔梁一般实行湿接缝施工,后浇混凝土未考虑收缩补偿,造成新旧混凝土收缩速率差而产生混凝土收缩裂缝;养管方面,由于超载重车反复作用,使桥梁的横隔梁承受宏大于设计的荷载,导致横隔梁混凝土竖向开裂。
另外雨水及融雪盐水沿横隔板接缝下渗,致使连接钢板锈蚀,将混凝土保护层胀开。
空心板横向裂缝一般包括荷载裂缝、温差产生的混凝土干缩裂缝、空心板板底钢筋锈胀裂缝等几种形式。
其成因重要为:设计荷载等级小于目前超载车辆的荷载等级,较大荷载作用下板底混凝土开裂形成横向裂缝;施工时由于水泥用量过大、温差过大或养生不适时等显现的干缩裂缝;模板底座不牢,沉降不均匀显现的横向开裂;空心板吊装或堆码,受力支点不当显现的开裂;施工时板底厚度偏小,简单造成板底横向开裂。
道路桥梁施工中预应力的应用与存在问题分析摘要:与传统的路桥施工工艺和技术相比,预应力技术虽然在起步上相对较晚,但具备很多传统路桥施工工艺和技术难以比拟的优势。
预应力技术在道路桥梁的建设中,对于增强道路桥梁的承载能力和使用年限等方面,都有着十分重要的意义。
关键词:道路桥梁;预应力技术;混凝土1.预应力技术在道路桥梁施工中的应用1.1预应力技术在加固施工过程中的应用一般道路桥梁的加固是通过补强构件和改善结构性能来提高现有道路桥梁的承载力,延长其使用寿命,满足交通运输的要求。
通常加固的方式有:桥面补强层加固、改变结构受力体系加固以及体外预应力加固等等。
在实际中,卸载的主要目的就是为了减小加固施工时混凝土结构的初始应变。
可以先对构件施加预应力,使构件的受拉区产生压应力,受压区产生拉应力,使构件在初弯矩时的压应变和拉应变减小,这样可以提高构件在极限承载力时的应变增量和应力,充分发挥加固钢筋的作用。
1.2预应力技术在混凝土多跨连续梁中的应用多对于梁,主要是进行弯矩的研究,弯矩分为正负弯矩,在多跨连续梁中存在着正负弯矩区域,一般情况下,负弯矩存在于梁的支座处,正弯矩则在梁的跨中部位。
在梁的抗弯强度和抗剪强度达不到规范和设计要求时,要对其进行强度的加固。
而跨中的正弯矩强度值不够时,需采取技术方法进行加固,常见的技术有粘贴碳纤维,这种施工技术相对简单容易,但是存在着纵筋的锚固问题。
预应力技术不断的推广使用,给公路桥梁施工带来方便的同时也存在着不少问题,特别是预应力的张拉技术,由于其加工工艺操作的复杂性,使得其对技术人员的专业性和设备的优良性有着很高的要求,而在实际的加工过程中,由于操作的不规范等问题,使得其存在不少问题。
1.3预应力技术在受弯结构中的应用碳纤维具有施工简单,高强度的特点,所以对受弯构件进行加固的方法广泛地采用粘贴碳纤维片材。
但是在加固前结构就已经具有初始内应力,混凝土有了初始拉应变和压应变,当混凝土受压区压应变达到或超过混凝土的极限压应变时,构件达到或超过了极限承载力。
浅议桥梁工程预应力混凝土施工的质量通病及防治措施摘要:桥梁预应力混凝土在施工中常因操作不当造成一些病害,给桥梁结构的质量带来一定隐患。
本文针对桥梁预应力施工过程中常见的质量问题和预防措施作简要的探讨。
关键词:桥梁工程;预应力混凝土;质量通病;防治措施1 桥梁的预应力分析桥梁工程是公路工程中的控制性工程之一,桥梁的质量直接关系到结构安全和使用寿命。
由于桥梁属于多构件结构,工序繁多、结构复杂、工程质量问题也呈现出多样化的特点,大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥具有结构刚度大、变形小、行车平顺舒适、伸缩缝少、抗震能力强等优点,因此无论是公路或城市桥梁、高架道路,还是跨越宽阔河流的大桥,均是首选的桥型方案之一。
但作为全预应力混凝土的大跨度连续箱梁,在施工阶段或使用过程中,普遍出现各种不同性质不同类型的裂缝。
在此分析了大跨度连续梁桥施工控制的方法、对箱形截面的温度场进行了观测,并用观测结果剔除温度对施工控制的影响,在主梁钢筋布置基本就绪、混凝土浇筑之前,在控制断面预埋传感元件,并做好相应的防护工作。
对于预应力混凝土梁桥,主要是测试和控制桥梁结构纵向应力。
因此,布点时,传感元件沿纵向(桥的里程或桩号方向)布置,用铁丝捆扎在主梁纵向钢筋的上(下)缘。
综上所述,对大跨度预应力混凝土桥梁施工应力监测,至今仍有不少问题没有更好的解求方法。
在科学的方法没有建立之前,经验的积累十分重要。
当前由于工程发展的需要,正推动这项测试工作不断开展,在这大好的时机中,只要坚持不断地实践,不断地分析总结,不断地试验探索,必将使混凝土桥梁施工应力测试工作更快地走向完善;桥梁施工的监控结果表明,随着预应力索长度的增大,预应力张拉后所产生的反拱与理论计算值的偏离逐渐加大,预应力损失呈非线性增长。
因此,如何正确估计预应力损失产生的主要原因和预应力损失率,对设计和施工都很有意义,目前这方面的研究中定量化描述的较少。
桥梁施工控制的结构计算方法主要包括:正装分析法、倒装分析法和无应力状态计算法。
连续刚构桥的问题及分析摘要:目前,大跨径预应力混凝土连续刚构桥存在的问题一般表现在两个方面:第一是混凝土的开裂,如箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝;另一类是主跨跨中下挠幅度过大。
关键词:大跨度混凝土梁桥跨中底板纵向裂缝跨中下挠混凝土开裂收缩开裂湿胀开裂引言众所周知,连续刚构桥在最近的几年里在我国发展十分迅速,很多地方采取了这种方法,有成功的案例,也有的地方出现了一些病害。
为了使得桥梁的安全性的得到保证,必须采用一些技术解决桥梁的问题,使得桥梁的应有作用得到发挥。
1 连续刚构桥特点简支梁,悬臂梁和连续梁构成了钢筋混凝土梁式桥的结构体系,在很久以前就人们就广为使用。
而在20世纪20年代末,预应力技术的突破无疑使混凝土结构达到了一个新的高度。
而20世纪50年代把传统钢桥的悬臂拼装施工法应用到预应力混凝土桥梁的施工方法中,更使得预应力混凝土梁式桥的悬臂体系得到了迅猛发展,从而形成了t型桥。
可以说没有t型桥就没有刚构桥。
分跨中带铰和跨中无铰是连续钢构桥的主要构成类型,通常情况下两者都是采用的变高度梁。
这是因为高墩具有相当大的柔度,因此可以防止因为预加力或者混凝土本身温度变化和自身收缩导致的纵向位移。
连续钢构桥跨越能力大,行车舒便,整体结构好,抗震性能好,抗扭能力大,造价低。
但是连续刚构桥受混凝土自身收缩收缩、外界温度等非人为控制的因素影响较大。
连续刚构桥作为桥梁一族较为重要和普遍的一种,连续刚构桥有它比较比较适合的情况:因为设计的目标是为了让他的结构接近连续梁,所以虽然作为墩梁固结的多次超静定刚架结构,跨度仍然应该尽量不要太小、连续孔跨也尽量不要太多、桥墩应该高一些、总桥长不要太长,因为大跨径混凝土梁桥主要问题是自身承载能力有限,而大跨径混凝土桥的自身重力较大,所以大跨径混凝土的承载能力绝大部分用于克服自重。
预应力混凝土连续钢构桥梁中的杆由于要考虑到悬臂施工和政府弯矩配筋杆两种,所以一般采用箱型截面。
浅析混凝土预应力连续梁桥施工控制龚平(南京市公路管理处公路科学研究所,江苏南京210004)工程技术e璃耍】本文主要探讨了预应力连续粱桥施工的几种常用方法。
分析了预应力连续粱桥施工控制影响因素和预应力连续粱桥的施工控瓠的竞蕞。
联键词】预应力;连续梁桥;施工控镧,,。
,。
一一.4’。
i 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,当下科学技术和交通事业的发展,预应力混凝土连续梁桥以其施工简便、造价经济、受力合理、行车舒适等独特的优势在近年来得到了迅速的发展。
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,行车舒适等优点。
在连续梁桥的施工方法中,常用的有满堂支架法、悬臂法、项推法、先简支后连续等施工方法。
目前,跨度在40一150m范围内的桥梁中,预应力混凝土连续箱梁桥占据了主导地位。
连续梁桥跨度越大,其施工的难度也越大,同时质量问题越来越成为人们关注的焦点。
1预应力连续梁桥的主要施工方法预应力连续梁桥的发展与其施工方法密切相关。
不同的施工方法对连续梁桥的内力会产生较大影响,从而影响其构造设计以及使用质量和寿命。
目前常用的施工方法有:整体现浇施工法、预制简支一连续施工法、移动式模架逐孔施工法、悬臂施工法等。
其中,用悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥,分悬浇和悬拼两种,其舡程序和特点与悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂桥基本相同。
在悬臂或拼浇过程中,要采取使上、下部结构临时固结的措施,待悬臂施工结束、相邻悬臂端连接成整体并张拉了承受正弯矩的下缘预应力筋后,再卸除固结措施,使旌工中的悬臂体系转换成连续体系。
目前,在我国中小跨径的预应力混凝土连续梁桥施工中,除了最古老的支架现浇方法外,还采用先简支后连续、顶推法、移动模架逐孔浇筑法、移动导梁逐孔拼装法和梁体预制浮吊安装法等施工技术。
平衡悬臂拼装施工法和平衡悬臂浇筑施工法的采用促进了预应力混凝土连续梁桥的发展。
预应力混凝土连续梁式桥结构问题分析及对策探讨(标准版) Safety is the prerequisite for enterprise production, and production is the guarantee ofefficiency. Pay attention to safety at all times.( 安全论文)单位:_______________________部门:_______________________日期:_______________________本文档文字可以自由修改预应力混凝土连续梁式桥结构问题分析及对策探讨(标准版)摘要:预应力混凝土连续梁式桥在市政工程中重要的一种形式。
本文就预应力混凝土连续梁式桥结构存在的问题进行了归纳并进行了分析,最后从设计、施工技术等方面提出了解决措施,具有较强的意义和价值,供参考。
关键词:预应力混凝土;连续箱梁;裂缝;设计;施工技术1引言预应力混凝土连续梁式桥以其结构刚度大、变形小、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护容易、抗震能力强等优点在目前市政桥梁、公路桥梁等建设中得到广泛应用。
预应力混凝土连续箱梁(等截面)一般跨径大于20m,小于60m,采用整体现浇、分段预制拼装或整体预制安装,主要用于长大桥引桥、分离式或城市立交。
大跨径预应力混凝土连续箱梁(刚构)一般主跨跨径大于60m,连续梁桥主跨多小于200m,连续刚构小于300m,施工主要采用悬臂拼装(浇筑)。
2预应力混凝土连续梁式桥结构存在的问题目前,国内外修建的大量预应力混凝土连续箱型梁桥,随着运营期的增长和交通量的增长,尤其是重载交通的影响,导致部分箱梁出现了程度不同的病害,引起了桥梁养护管理部门和设计施工部门的广泛关注。
预应力混凝土连续箱型梁桥病害概括起来有两大类,即跨中下挠和梁体开裂。
据统计,跨径80~100m以下的梁桥,病害较少;跨径100~160m的梁桥,病害较多;跨径160m以上的梁桥,病害就更多。
已直接威胁到桥梁结构使用和行车安全。
在调查中发现,在预应力混凝土箱梁桥出现的裂缝类型,主要有以下7类17种裂缝。
(1)腹板斜向、竖向与水平裂缝;(2)顶板斜向与横向裂缝;(3)底板纵向、斜向与横向裂缝;(4)横隔板竖向、横向、斜向和过人孔周围辐射状裂缝;(5)锚下劈裂裂缝;(6)沿纵向预应力束孔道的裂缝及层间裂缝;(7)齿板局部区域裂缝。
在开裂的位置中,腹板斜裂缝与底板纵向裂缝是最主要和普遍的,而腹板斜裂缝对结构的安全性影响最大,特别是当斜裂缝向上延伸到箱梁顶板时,此时最危险。
预应力混凝土箱梁开裂成因机理复杂。
多种裂缝并存,相互影响,调查中极少出现单一裂缝存在的情况。
还有通过调查发现,预应力的大小、布置方式对于控制预应力混凝土箱梁的裂缝有较大影响。
3预应力混凝土连续梁式桥病害原因简要分析大跨径预应力混凝土连续箱梁桥裂缝的产生不仅有设计方面的,还有施工方面的原因,也有设计和施工两方面共同造成的,或者是运营养护方面的原因。
3.1设计方面(1)设计经验不足,对结构的分析不够细致全面,导致设计上的不足或错误。
(2)总体跨径布置不合理,导致结构总体受力的不合理。
(3)结构断面尺寸不足、不合理,导致结构抗剪承载能力不足。
(4)纵向预应力束布置不合理,多未下弯,过分关注竖向预应力筋作用,导致主拉应力过大,腹板开裂。
(5)因原有规范不完善,如活载横向分配系数的确定偏小,竖向预应力的作用考虑过于充分,混凝土结构的收缩徐变考虑时间过短,温度梯度的影响考虑过小,预应力的损失考虑不足以及混凝土的主拉应力限制值较大等均导致原有设计的安全度偏小等。
(6)原有设计手段过于落后,多采用平面杆系分析和横向分析结合,少空间分析,无法正确揭示结构的实际受力情况,实际受力多远远大于设计储备,导致结构病害出现。
3.2施工方面(1)混凝土集料选配不合格、合理,搅拌、振捣等不到位,造成混凝土质量差,强度达不到设计要求。
(2)混凝土养护不到位,造成混凝土收缩开裂。
(3)支架下沉、模板变形,造成结构变形,混凝土超方,造成结构自重增加。
(4)纵向、竖向预应力钢束、钢筋张拉不到位,永存应力达不到设计要求。
(5)预应力管道注浆质量不高,压浆不密实,造成钢束锈蚀,截面有效面积减少。
(6)构造钢筋布置不到位,保护层过薄,造成钢筋锈蚀混凝土开裂;预应力钢束定位不准,定位钢筋设置过少,造成沿纵向预应力束的裂缝。
(7)施工周期短,对混凝土进行过早加载,会引起预应力的损失加大,同时增加桥梁跨中挠度。
3.3管理养护方面(1)运营养护期间活载超限是公路交通中普遍存在的问题。
超限、超载车辆的大量出现,造成桥梁结构活载内力急剧增加,导致结构开裂、破损。
(2)养护过程中盲目增加桥面铺装厚度,造成结构恒载增加。
(3)桥面与伸缩缝不平整。
养护单位不及时维修,导致结构所承受的活载冲击效应显著增大。
增加结构的活载效应,导致桥梁结构出现裂缝。
4预应力混凝土连续梁式桥设计与施工技术对策预应力混凝土连续梁桥的裂缝和跨中下挠等问题涉及到设计、施工、监理等各方面,本文仅从设计和施工方面作对策探讨。
4.1设计方面技术要点(1)桥梁桥跨总体布置在连续梁桥设计中,一般可以通过调整各跨的刚度,即合理取用相邻跨长的不同比值来调整各截面的内力,以满足设计的要求。
对中小跨径的连续梁桥而言,边跨与主跨比一般取用0.6~0.8,对采用满堂支架施工的连续梁桥,边跨取中跨长度的0.7~0.8是经济合理的。
但对采用挂篮悬臂浇筑法施工的大跨径预应力混凝土连续桥而言,设计时边跨长度一般选用中跨长度的65%左右为宜。
结合国内外部分大跨径连续梁桥的工程实践,建议边跨与中跨的长度比一般控制在0.55~0.65。
(2)箱梁断面尺寸拟定合理的建筑高度可有效提高结构的刚度和抗剪承载能力,对于采用等截面的中小跨径预应力混凝土连续梁,梁高一般取主跨的1/15~1/20,对于采用变截面的大跨预应力混凝土连续梁式桥,其支点梁高一般取最大跨径的1/15~1/20,跨中梁高一般取最大跨径的1/30~1/50,建议取值偏向大值一侧,以提高主梁的刚度和抗剪承载能力。
腹板厚度要求。
增加腹板厚度,虽增加了恒载,但对结构是有利的,一是提高了结构本身的抗剪能力,二是方便了腹板中钢筋的布置以及混凝土的振捣,尤其是预应力束的锚固。
根据国内外调查的结果,建议跨中区域腹板的厚度不宜小于450~500mm,支点附近截面处的腹板根据受力要求设置,其抗剪尺寸要求必须满足。
顶底板厚度。
顶底板除需按需满足横向受力以及构造要求外,还需满足桥梁纵向上总弯矩的要求。
以箱宽6m为限,当不设预应力筋时底板厚度不宜小于200mm,当设置预应力筋时,以不小于220mm为宜。
顶板厚度对不设预应力筋时以200~220mm为宜,设置预应力筋时,以不小于220mm为宜。
横隔梁的设置。
从受力上讲,为减小箱梁的扭转效应,限制畸变应力需多设置横隔梁,建议跨中设置横隔梁,其过人孔的倒角的设置建议成圆形或椭圆形,同时加强其配筋设计,以防止横隔梁开裂。
对于在曲线内的箱梁,应适当增加横隔梁的数量。
(3)纵向、竖向预应力束设计纵向预应力筋布置方式和竖向预应力大小对腹板斜裂缝的产生影响较大。
为防治腹板斜裂缝,建议按照结构的弯矩包络图进行设计,预应力束方面采用弯起束、连续束,同时注意构造防裂方面的设计,如适当的布置防裂钢筋(箍筋、水平筋与斜筋等),箱梁桥的裂缝是可以防治的。
从理论上讲,张拉竖向预应力能显著地减小主拉应力,但竖向预应力较短,及施工方面等因素,所以实际效果不理想。
建议设计时尽量少计入竖向预应力对结构主拉应力的影响,并采取低回缩的锚具,竖向预应力筋可设置成环向筋或与桥面横向预应力筋相结合错开锚固在腹板的底面等措施来确保其有效性。
(4)其它构造设计要点为提高腹板斜截面抗裂性,除预应力配束合理外,还要配置一定数量的箍筋与弯起钢筋,如双肢箍筋可以降低箱梁的纵向预压应力,避免出现纵向裂缝,减少反拱度,改善结构使用性能。
同时,在箱梁的顶底板和腹板内外侧为避免混凝土收缩开裂,还要设置一定数量的分布钢筋,这对局部应力、温度及收缩裂缝能起到约束作用。
当腹板与底板的厚度差异较大时,其相交处的腹板截面形式需要进行优化。
并布置适量的构造钢筋,避免温度、收缩和徐变的影响引起的裂缝。
应重视宽翼缘箱梁剪力滞效应引起的翼板纵向应力的明显增大,应配置足够的受力钢筋,避免裂缝的出现。
预应力锚下局部应力的有效作用范围外,有一区域是不存在预压应力,相反会产生局部预拉应力,对该区域需要配置足够构造钢筋。
(5)计算分析要点结构分析计算应充分考虑结构空间效应影响,采用平面杆系程序分析时也应与空间有限元分析相结合,合理确定活载沿桥纵向的横向分配系数。
温度梯度选取最好通过实桥观测和温度场的有限元分析,找出适合我国国情的箱梁温度梯度模式。
具体设计中,结构使用阶段混凝土主拉应力和压应力容许值应尽可能保守,确保安全储备。
应充分考虑活载冲击及制动力的效应,应根据结构的自振频率按新规范计算求得合理确定结构的预应力度,控制其预应力度不宜小于0.7,否则会引起构件变形产生裂缝,这是箱梁产生裂缝的最关键的因素。
4.2施工方面技术要点应采用优质的低水化热的混凝土配合比;采用标准化、系列化、通用化的箱梁模板支架体系,保证浇注混凝土后不发生超过允许的沉降量,必要时进行预压,然后进行下一工序;应进一步优化混凝土浇注工艺,控制混凝土浇注顺序;严格切实地执行科学的养护方法;施工时尽量缩短两次浇注混凝土的时间差;加强混凝土的养生。
做到这些、虽然不可能完全避免裂缝,但是至少可以减少裂缝或减小裂缝宽度。
地基处理不到位是腹板产生裂缝的主要原因,因此对于采用支架法现浇连续梁施工地基处理是重中之重。
施工前必须及早对地基进行处理,可采用必要措施使地基固结,减少后期下沉量;支架安装后必须对支架和基础进行预压,消除支架非弹性变形。
浇注混凝土时必须遵循现浇注地基薄弱处和正弯矩最大处,使地基变形和支架变形在混凝土浇注初始即发生的原则。
按照设计文件或施工规范的要求安排合理的施工顺序。
应重视钢束的定位精度,防止钢束成折线形,确保预应力钢束的保护层厚度达到设计的要求。
施工时对纵向、横向和竖向预应力束要求进行多次(至少二次)张拉,压浆一定要饱满,建议采用真空注浆工艺。
灌浆的时间越早越好,以免高应力下的钢丝锈蚀。
封锚也应及早进行,至少要先用环氧砂浆等涂抹锚头,以防生锈和积水。
在挂篮悬臂施工工法中,挂篮布置位置的确定需作局部验算。
箱梁后锚点宜上通至箱梁顶板上,避免上支点和后锚点布置在预应力锚固端附近,缓解腹板的局部应力,降低该区域的拉应力。
应高度重视混凝土浇注顺序与混凝土的养生工作,灌注闭合箱梁的次序和时间。
首先现浇底板、横隔板、腹板及两侧部分顶板,然后现浇剩余顶板及翼缘板。