临时斜拉索控制桥梁下挠的新构思

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1、http://www.paper.edu.cn临时斜拉索控制桥梁下挠的新构思112戴玉明，上官兴，郭圣栋1华东交通大学，江西南昌(330013)2江西省交通设计院，江西南昌(330012)E-mail：moyu_12@163.com摘要：连续梁桥普遍存在的跨中长期下挠的主要原因是预应力设计与施工实际的不符。本文经过详尽分析提出连续梁用临时斜拉索辅助合拢，以工艺手段来实现合拢时恒载《零弯矩》和主梁《零挠度》，从而最有效地减少徐变挠度来实现连续梁跨中长期下挠的控制。关键词：零弯矩；零挠度；连续梁；弯距差1.问题的提出我国不少预应力连续梁桥在通车运营近七、八年后都相继出现跨中持续

2、下挠的现象。据不完全统计200m以内桥跨下挠速度10-20（㎜/年），200m以上桥跨20-30（㎜/年）,最大者已达32㎝,并相继发现跨中大量裂缝。这些严重质量问题震撼了桥梁界，引起了大家的关注。多年来讨论了诸多因素，但都不见奏效，其原因是在设计理念这个禁区中深入研究者甚少。设计是工程的灵魂，连续梁桥如此多的问题普遍出现，使我们有理由对传统设计的一些方法进行反思。当前在下挠的成因问题理论上一时得不到统一，为什么不可以另劈新径，从工艺角度来突破这个难点呢？2.连梁分阶段挠度1）双悬臂施工状态：通常按成桥状态连续梁的总弯矩的包络图来配置预应力，因此设计预应力弯矩(MT)往往小

3、于箱梁自重（G。）悬臂施工弯矩(M0)，两者之差(Me1)称为恒载初始弯矩。Me在双悬臂梁中产生初始挠度f0=∫(Me1Mοds/EJ)（1）式中：M0—单位荷载作用在悬臂梁前端时各截面上的弯矩。Me1＝M0－MT梁各截面的抗弯刚度(EJi)。2）连续梁合拢后：结构图式由双悬臂体系转换成连续梁（刚构）体系。①初始弯矩差(Me)在连续梁跨中产生挠度f1=∫(Me1Mds/EJ)（2）②二期恒载G2（桥面系）在连续梁产生跨中挠度f2=∫(M2Mds/EJ)（3）③恒载跨中总挠度∑fg=f0+f1+f2（4）θ=f/0.5lgg大跨径梁中θ0占主要成分。如果转角用表示,则∑θg=

4、θ0+θ1+θ2（5）3）砼徐变发生后：梁轴线将沿着恒载的总转角∑θg下挠。所产生的徐变挠度ft=(1+φt)·∑fg=(1+φt)·0.5l·∑θg（6）式中：φt砼徐变系数，一般在(2～3)范围内。由（6）式可见，梁桥运营后砼徐变的下挠值ft与梁修建时恒载挠度fg以及总转角∑θg值成正比。而总转角∑θg中主要成分又是合拢前的初始转角θ0,因此只要抓住影响桥梁长期下挠诸多因素中初始挠度θ0这个主要矛盾，问题就能迎刃而解。在学习[文献1]中早已明确指出了这种《零弯矩》的设计理念后推论，如果在桥梁修建所有过程中（一期悬臂梁，二期连续梁），设计都能有意识地用不同的预应力手段，使

5、它产生的预应力弯矩MT逐项抵消不同阶段的恒载弯矩Mg，那么就能保证在t时间（10～30年）内，梁桥砼徐变所产生的持续下挠值ft最小。-1-http://www.paper.edu.cn3.“预拱度法”的问题1)预拱度：预拱度是目前最常用的消除下挠的方法。即将梁的下挠值f反方向加在箱梁上，使梁面有一个抬高量δ，这个预抬高δ称“预拱度”。除挂篮、模板等施工设备所产生的变形另外计算外，连续梁结构的总预拱度∑δ分别由初始挠度f0（箱梁在悬臂施工中合拢初始的悬臂挠度）；f1（Me在连续梁上的挠度）；f2（桥面系二期恒载在连续梁中挠度）；fp（考虑到使梁在运营状态时也能保持部分设计线形

6、所设置的一半活载挠度）和砼徐变ft（恒载不变砼内水分挥发产生塑性变形）组成。连续梁总拱度∑δ=f0+f1+f2+fp+ft（7）其中合拢前初始挠度f0占总挠度∑f的主要部分，因此它是我们研究的重点。θ2)转角，如图1：，上下合拢前的跨中初始挠度f0按上抬δ0形成的《预拱度》和自然下挠f0两者所产生的转角θ上和θ下方向都是相同，数量也是相等的。这也就是说“预拱度法”不能消除初始转角θ0。3)存在问题：从力的平衡观点分析，“预拱度”仅是改变模板的标高,来控制梁面高程,并没有改变梁内不平衡弯矩(Me=Mg-MT)的存在,所以也就没有消除初始转角θ0。当砼徐变发生后连续梁将继续沿初

7、始转角θ0方向下挠。因此可以说使用《预拱度法》是造成运营后产生持续下挠的原因所在。认为只要多设预抬高量就能解决砼徐变下挠的观念是错误的。实际上，预拱度愈大将来持续下挠也就愈多。《预拱度法》的作用仅仅在于调整桥梁线型符合设计要求。它是一种被动行为，而且很难计算准确，并造成工程控制的复杂化。解决桥梁长期下挠问题的关键在于要协调设计与施工关系。设计要主动用预应力手段产生的正弯矩MT来抵消悬臂施工中所发生的负弯矩Mg,而不仅仅赖“预拱度法”来调整标高。4.减少初始挠度的措施1)原理：为了减少合拢前初始挠度f0可以采用结构和