大跨径预应力混凝土连续刚构桥设计中热点问题探讨

大跨径预应力混凝土连续刚构桥设计中热点问题探讨

摘要： 目前，下挠现象成为连续刚构桥亟待解决的重要问题。其严重影响了连续刚构桥梁施工安全、质量，要解决下挠问题，可以从两个方面着手：一方面，如何使恒载和预应力荷载的不平衡弯矩减少，甚至为零；另一方面，无论如何努力，由于构造、工艺等种种原因，梁内的弯矩不可能在各个截面全部为零，如何增大梁的刚度成为另一个有效的控制手段。

关键词：连续刚构桥；下挠；预应力

一、“零弯矩”法

零弯矩”的思想就是有意识的设计预应力抵抗箱梁自重弯矩，使各个截面预留弯矩(自重弯矩-预应力弯矩)为零，以达到消除结构的不平衡内力Mg 的手段来消除每一个阶段的挠度和初始转角，这样结构在预应力和恒载作用下处于轴向受压状态，混凝土的长期收缩、徐变只会发生轴向变形，而不会产生弯曲下挠，从而达到控制长期挠度的目的。众所周知，大跨度桥梁最主要的荷载就是一期恒载和二期恒载，恒载弯矩占到总弯矩的 80%以上，是使结构产生长期挠度的主要方面。而恒载又是经过双双臂施工、连续合龙、桥面铺装以及运营四个阶段形成的，因此大跨度桥梁中要分不同的阶段设计预应力，使其满足不同阶段“零弯矩”的要求，而不应该按成桥状态一次到位设计预应力。为研究预应力在控制挠度上的重要作用，以X大桥预应力配置为例，X大桥设计预应力采用φj15.24 的钢绞线，分别配置有顶板束、腹板束、底板束和合龙束。其中顶板束从 0 号块到最大悬臂 13 号块每个块件配置 4 束；腹板束只在 0 号块到 6 号块设置；底板束有边跨合龙后底板束和中跨合龙后底板束，其中边跨底板束一端全部锚固在现浇段端头，另一头分别按块件在箱梁内从 12 号块到 6 号块设置张拉台锚固；中跨底板束按跨中对称布置，分别在箱梁内从 12 号块到 5 号块内设置齿块锚固，每个块件横向按桥轴线对称布置 2 束，其中 10 号块和9 号块内钢束增加 2 束，对称布置 4 束。

钢束在安装张拉过程中由于平弯、竖弯的管道摩阻、夹片松弛以及混凝土轴向压缩造成的预应力筋缩短，使有效预应力降至 0.55~0.60 Rby ，合龙后进入运营状态若干年后，由于混凝土的长期收缩徐变影响，使预应力筋进一步松弛，有效预应力会降低到 0.45~0.50 Rby。模型的理论分析中考虑这些因素的影响时可以通过降低预应力张拉控制应力来操作。Φj15.24 的钢绞线钢绞线标准抗拉强度为f pk= 1860MPa，张拉控制强度取 0.75 1395f pk = Mpa，预应力钢筋与管道的摩阻系数取 0.3，管道每米局部偏差的摩擦影响系数取 0.0066/m，钢束开始点和结束点内缩值 0.006m。模型中，将预应力的张拉控制力设置成0.8 × 1395 = 1116MPa。

X大桥上缘预应力束包括顶板预应力分束和腹板预应力束，最大悬臂下预应力支点弯矩 My=615676 kN .m，大于悬臂自重弯矩 MG=-443925 kN .m，两者之比约为 1.4。由自重和预应力弯矩可知，原设计所配置的上缘预应力所产生

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