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摘要::随着我国交通建设的迅速发展,连续刚构桥施工技术趋于成熟,但连续刚构桥成桥后也普遍存在“跨中挠度过大”、“混凝土开裂”等质量问题,综合分析研究我国连续刚构桥发展现状,探讨连续刚构桥建设的优化和更新,并提出相应的对策。
关键词:连续刚构桥;发展;问题
一、连续刚构桥的发展
随着我国科学技术的发展,传统的工业水平的提高,桥梁建筑技术发展很快。一座座跨江大桥,现代公路天桥,城市高架桥,以及更长的跨海大桥和轻轨交通高架桥,像一条条的“彩虹”使得天堑变通途。并逐步建成了一个综合运输网络,大大提高了交通现状,拉动了我国国民经济的发展,方便了人们的生活。在这些桥梁中不仅有华丽富贵的斜拉桥;华丽富贵气势雄伟的悬索桥;体形优美,历史悠久的拱桥;也有简洁美观的外表,且适应性强、施工方便、投资小、效率高的大跨度连续刚构桥。
刚构桥是什么呢?传统的桥梁施工多用费时、费工的满堂支架法,这种方法对于中、小跨径的桥梁尚能适应,但对于大跨径及特大高度、水深较深的桥梁施工显然不适应。1953年原联邦德国建成的沃伦姆斯桥,主跨114.2米,施工时引进了悬臂施工法,基本解决了施工中的难题,而且发展了预应力混凝土结构T 形刚构,对其他桥梁产生了深远的影响。1964年联邦德国又建成了主跨为208m的本道夫桥,不仅显示出悬臂施工法的优越性,而且在结构上又有创新,形成了连续刚构体系。80年代后世界各国建造了多座不带铰的连续刚构体系,发展了连续刚构体系,其中以1985年澳大利亚建成的主跨260m的门道桥,挪威1998年底建成的主跨为298m的Ralf Sundet桥最为著名。
在我国,1988年由我国设计的第一座主跨180m大跨径连续刚构桥—广东洛溪大桥建成通车后,连续刚构的突出优点使得这种桥型在我国得到了广泛应用与推广。1997年我国建成了主跨为270m的虎门大桥辅航道桥将连续刚构—连续体的跨越能力体现到极致。
二、连续刚构桥要解决的常见问题
在我国连续刚构桥的数量日趋增多,目前部分桥梁设计师对连续刚构桥设计思想、连续刚构桥施工质量的制约及长期处于超限运输状态等原因,导致连续刚构桥出现问题数量较多,通过对国内已建成的大跨径连续刚构桥梁调查的来看,我国建成的大跨径连续刚构桥梁中,出现的问题主要有以下几种:(1) 箱梁腹板、底板产生裂缝;(2) 墩顶0 # 梁段开裂;(3) 桥墩墩身裂缝;(4) 跨中挠度过大。
(一)混凝土开裂的原因
目前,我国大跨径连续刚结构桥建设中,如果在主桥总体设计、结构设计、对温度应力、混凝土强度、施工质量等方面存在问题,就有可能会出现混凝土开裂的情况,如箱梁竖向开裂、箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝等;箱梁裂缝主要表现为纵向裂缝、弯曲裂缝、弯曲剪应力裂缝和主拉应力裂缝。
1.箱梁腹板截面几何尺寸偏小,为了减少结构自重,对于宽箱梁,多数桥梁腹板仅仅是由构造决定其厚度,这导致截面抗剪能力储备不足。
2.主梁梁体非预应力钢筋配置不足, 也会导致砼的开裂。
3.墩柱的约束过大,导致主梁开裂。
4.箱梁抗剪能力不足有关的斜裂缝。
5.温度应力导致的开列。
6.基础不稳定,地基的不均匀沉降也是桥梁产生裂缝的原因之一。
7.材料质量砼的水泥及骨料品种、材料级配、钢筋的质量等问题,都会对结构有一定的影响。超载的影响。
8.支座的形式也可以导致开列,现有的设计往往只注意纵向支座的固定或者滑动类型,但不注意横向,往往把横向都设置成固定的,很容易导致开列。
9.完工后控制裂缝的措施。
(二)墩顶0 # 梁段
1.箱梁0 # 梁段的横隔板的厚度不宜太厚,应尽可能与顶板、腹板的刚度匹配。
2.箱梁0 # 梁段的竖向预应力可延伸至墩顶以下5~10 m ,以改善墩、梁交接处的受力。
3.设置足够的底板钢筋,必要时设置临时预应力。
4.在箱梁0 # 梁段的内、外主筋的表面设置防裂钢筋网片,同时箱梁0 # 梁段的混凝土中可加入抗混凝土开裂的杜拉纤维或钢纤维,以提高结构的抗裂性能。
(三)桥墩墩身裂缝
设计中除了配置足够的受力钢筋外,尚应在主筋的外表面设置防裂钢筋网片,同时在混凝土中加入一定的抗裂防水膨胀剂。
(四)跨中区段下挠幅度过大
跨中区段下挠幅度过大, 已在我国的多座大跨径连续刚构桥中出现, 但由于其原因还没有一致结论。跨中区段下挠幅度过大的原因应该有以下几个方面:分束张拉和预应力孔道注浆不饱满造成预应力前后期损失大;对高标号混凝土的收缩、徐变的考虑不足,且在施工中预拱度的设置存在偏差。
解决跨中区段下挠幅度过大的问题应注意以下几个方面:适当增加梁高,提高结构的承载能力;设置足够的施工预拱度;应力松弛的影响,增加底板预应力束,并采用分批张拉,部分底板预应力束可滞后1 年左右的时间,待混凝土完成一定的收缩、徐变后再张拉;在中跨底板适当设置体外备用钢束,待需要时进行张拉;延长混凝土的加载龄期,减少徐变对结构的影响;利用高墩的柔度来适应结构由预应力混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移,减少饶度。
三、结束语
一座成功的桥梁主要由优秀的设计、高质量的施工、精心的后期管理和维护等因素决定,虽然连续刚构桥不论在设计方面还是在施工方面,都有较为成熟的经验,而且在国内建成较多,但由于目前对连续刚构桥梁认识的局限性,很多大跨径连续刚构桥均出现了不同程度的病害。如何克服和尽量减少病害的产生,是目前在设计与施工过程中急需解决的问题。
参考文献
[1]江 .连续钢构桥施工关键技术研究[D].同济大學, 2006.
[2]陈浩.大跨高墩连续刚构桥的稳定性分析[D].西南交通大学, 2007.
[3]杨军,李坚.预应力混凝土箱梁桥常见结构裂缝分析与设计对策[J].上海公路, 1997.
关键词:连续刚构桥;发展;问题
一、连续刚构桥的发展
随着我国科学技术的发展,传统的工业水平的提高,桥梁建筑技术发展很快。一座座跨江大桥,现代公路天桥,城市高架桥,以及更长的跨海大桥和轻轨交通高架桥,像一条条的“彩虹”使得天堑变通途。并逐步建成了一个综合运输网络,大大提高了交通现状,拉动了我国国民经济的发展,方便了人们的生活。在这些桥梁中不仅有华丽富贵的斜拉桥;华丽富贵气势雄伟的悬索桥;体形优美,历史悠久的拱桥;也有简洁美观的外表,且适应性强、施工方便、投资小、效率高的大跨度连续刚构桥。
刚构桥是什么呢?传统的桥梁施工多用费时、费工的满堂支架法,这种方法对于中、小跨径的桥梁尚能适应,但对于大跨径及特大高度、水深较深的桥梁施工显然不适应。1953年原联邦德国建成的沃伦姆斯桥,主跨114.2米,施工时引进了悬臂施工法,基本解决了施工中的难题,而且发展了预应力混凝土结构T 形刚构,对其他桥梁产生了深远的影响。1964年联邦德国又建成了主跨为208m的本道夫桥,不仅显示出悬臂施工法的优越性,而且在结构上又有创新,形成了连续刚构体系。80年代后世界各国建造了多座不带铰的连续刚构体系,发展了连续刚构体系,其中以1985年澳大利亚建成的主跨260m的门道桥,挪威1998年底建成的主跨为298m的Ralf Sundet桥最为著名。
在我国,1988年由我国设计的第一座主跨180m大跨径连续刚构桥—广东洛溪大桥建成通车后,连续刚构的突出优点使得这种桥型在我国得到了广泛应用与推广。1997年我国建成了主跨为270m的虎门大桥辅航道桥将连续刚构—连续体的跨越能力体现到极致。
二、连续刚构桥要解决的常见问题
在我国连续刚构桥的数量日趋增多,目前部分桥梁设计师对连续刚构桥设计思想、连续刚构桥施工质量的制约及长期处于超限运输状态等原因,导致连续刚构桥出现问题数量较多,通过对国内已建成的大跨径连续刚构桥梁调查的来看,我国建成的大跨径连续刚构桥梁中,出现的问题主要有以下几种:(1) 箱梁腹板、底板产生裂缝;(2) 墩顶0 # 梁段开裂;(3) 桥墩墩身裂缝;(4) 跨中挠度过大。
(一)混凝土开裂的原因
目前,我国大跨径连续刚结构桥建设中,如果在主桥总体设计、结构设计、对温度应力、混凝土强度、施工质量等方面存在问题,就有可能会出现混凝土开裂的情况,如箱梁竖向开裂、箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝等;箱梁裂缝主要表现为纵向裂缝、弯曲裂缝、弯曲剪应力裂缝和主拉应力裂缝。
1.箱梁腹板截面几何尺寸偏小,为了减少结构自重,对于宽箱梁,多数桥梁腹板仅仅是由构造决定其厚度,这导致截面抗剪能力储备不足。
2.主梁梁体非预应力钢筋配置不足, 也会导致砼的开裂。
3.墩柱的约束过大,导致主梁开裂。
4.箱梁抗剪能力不足有关的斜裂缝。
5.温度应力导致的开列。
6.基础不稳定,地基的不均匀沉降也是桥梁产生裂缝的原因之一。
7.材料质量砼的水泥及骨料品种、材料级配、钢筋的质量等问题,都会对结构有一定的影响。超载的影响。
8.支座的形式也可以导致开列,现有的设计往往只注意纵向支座的固定或者滑动类型,但不注意横向,往往把横向都设置成固定的,很容易导致开列。
9.完工后控制裂缝的措施。
(二)墩顶0 # 梁段
1.箱梁0 # 梁段的横隔板的厚度不宜太厚,应尽可能与顶板、腹板的刚度匹配。
2.箱梁0 # 梁段的竖向预应力可延伸至墩顶以下5~10 m ,以改善墩、梁交接处的受力。
3.设置足够的底板钢筋,必要时设置临时预应力。
4.在箱梁0 # 梁段的内、外主筋的表面设置防裂钢筋网片,同时箱梁0 # 梁段的混凝土中可加入抗混凝土开裂的杜拉纤维或钢纤维,以提高结构的抗裂性能。
(三)桥墩墩身裂缝
设计中除了配置足够的受力钢筋外,尚应在主筋的外表面设置防裂钢筋网片,同时在混凝土中加入一定的抗裂防水膨胀剂。
(四)跨中区段下挠幅度过大
跨中区段下挠幅度过大, 已在我国的多座大跨径连续刚构桥中出现, 但由于其原因还没有一致结论。跨中区段下挠幅度过大的原因应该有以下几个方面:分束张拉和预应力孔道注浆不饱满造成预应力前后期损失大;对高标号混凝土的收缩、徐变的考虑不足,且在施工中预拱度的设置存在偏差。
解决跨中区段下挠幅度过大的问题应注意以下几个方面:适当增加梁高,提高结构的承载能力;设置足够的施工预拱度;应力松弛的影响,增加底板预应力束,并采用分批张拉,部分底板预应力束可滞后1 年左右的时间,待混凝土完成一定的收缩、徐变后再张拉;在中跨底板适当设置体外备用钢束,待需要时进行张拉;延长混凝土的加载龄期,减少徐变对结构的影响;利用高墩的柔度来适应结构由预应力混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移,减少饶度。
三、结束语
一座成功的桥梁主要由优秀的设计、高质量的施工、精心的后期管理和维护等因素决定,虽然连续刚构桥不论在设计方面还是在施工方面,都有较为成熟的经验,而且在国内建成较多,但由于目前对连续刚构桥梁认识的局限性,很多大跨径连续刚构桥均出现了不同程度的病害。如何克服和尽量减少病害的产生,是目前在设计与施工过程中急需解决的问题。
参考文献
[1]江 .连续钢构桥施工关键技术研究[D].同济大學, 2006.
[2]陈浩.大跨高墩连续刚构桥的稳定性分析[D].西南交通大学, 2007.
[3]杨军,李坚.预应力混凝土箱梁桥常见结构裂缝分析与设计对策[J].上海公路, 1997.