1、大跨径梁式桥的发展及存在问题,报告人： 中山市交通发展集团 工程办2013 年4月,桥梁技术交流材料之一,一、中国桥梁发展历程二、桥梁的基本组成和分类三、大跨径梁桥的特点及发展现状四、改善连续刚构桥下部受力的措施五、几座典型连续刚构桥的介绍六、大跨径梁式桥的病害原因与对策七、大跨径梁式桥发展趋势,大跨径梁式桥的发展及存在问题,一、中国桥梁发展历程,在很久很久以前。,1、古代桥梁的萌芽阶段（西周、春秋） 据史料记载和考古发现：独木桥和数根圆木排拼而成的木梁桥，跨径在8 m左右。2、古代桥梁的初步发展阶段（秦、汉） 据史料记载和考古发现：咸阳故城有渭水三桥，多跨木梁木柱桥。 约在东汉时期，梁桥、浮
2、桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成。,3、古代桥梁发展的辉煌阶段（唐、宋） 隋代石匠李春首创的石拱桥赵州桥，净跨37 m。赵州桥的设计构思和工艺的精巧，在我国古桥是首屈一指。,铁证如山,另史料记载还有4座石梁桥：河南洛阳的天津桥、永济桥和中桥，西安的灞桥。 清明上河图中有17座桥,4、古代桥梁的饱和阶段（元、明、清三朝） 明代江西的万年桥、贵州的盘江桥，明代万历年间建的放生桥，全长708 米，五孔联拱。其他主要是对一些古桥进行了修缮和改造，留下了许多修建桥梁的施工说明文献，为后人提供了大量文字资料。,5、第一座现代化大型桥梁（近代中国） 从鸦片战争爆发到新中国的建立，这一时期中国的桥梁主要
3、是有外国人建造。只有茅以升主持,自行设计和监造的杭州钱塘江大桥，施工仍由丹麦、英国的公司承建。当时中国水平最高的桥梁工程队伍当推由赵祖康的上海市工务局，在解放前已设计建造了几座跨苏州河的钢筋混凝土悬臂梁桥，至今仍发挥作用。这支队伍也是解放初期我国桥梁建设的重要技术力量，后来组建成上海市政工程设计院。,钱塘江大桥1934年8月开工，1937年11月17日开通，12月23日炸毁。抗战胜利后，1948年3月修复。,斗地风云今变色，炸桥挥泪断通途。五行缺火真来火，不复原桥不丈夫！,杭州钱塘江大桥,桥坚强,中国人民站起来了,1、1957年，武汉长江大桥建成通车。,一桥飞架南北,大堑变通途,-毛泽东,2、
4、1964年，南宁邕江大桥建成。第一座钢筋混凝土悬臂箱梁桥，主跨55米。,3、河南五陵卫河桥，主跨124米的广西柳州桥以及主跨144米的福州乌龙江桥。4、四川云阳汤溪河桥于1975年2月首先建成，是中国第一座主跨为75.84米的斜拉桥。5、1980年建成的四川三台涪江桥，主跨已达128米斜拉桥。,6、1988年，广东省同时建成了采用节段预制悬臂拼装施工的七孔110米江门外海桥和主跨180米的预应力混凝土连续钢构桥番禺洛溪桥。这两座桥代表了八十年代我国梁式桥的最高水平。,7、第一次攀登：地点：上海；单位：上海市政院；人物:林元陪；代表作品：南浦、杨浦、徐浦三座斜拉桥。南浦(91年12月通车,423
5、米),杨浦(1991年4月开工，1993年9月建成,602米，当时居世界斜拉桥跨度之首),徐浦(94年4月开工，97年6月通车,590米。）,邓小平,8、第二次攀登：汕头海湾大桥主桥跨度为452m,为预应力混凝土悬索桥。铁道部大桥局设计和施工，于1992年3月开工，1995年12月建成通车。这是中国第一座现代意义上的悬索桥的建设。为随后建设的广东虎门大桥、西陵长江大桥和江阴长江大桥起了示范的作用，意义重大。,江泽民,7、第三次攀登：在拱桥方面，继主跨312米的广西邕江桥和主跨330米的贵州江界河桥之后，1997年主跨达420米的四川万县长江大桥的建成，使我国的拱桥记录跃居世界首位。2003年6
6、月，建成主拱550米卢浦大桥；2006年重庆的朝天门长江大桥552米（BT，中港）。,贵州江界河桥-预应力混凝土桁式组合拱,四川万县长江大桥-钢管砼拱,上海卢浦大桥-钢结构拱桥,重庆朝天门长江大桥,中国桥梁在古代是基本上保持在领先水平；近代远远落后于发达国家；在新中国成立后，奋起直追，五十年的时间赶上世界先进水平；但然，我国桥梁建造在设计上还不够新颖，工艺不够精细，管理上还不够科学。,无能,只有共产党才能救中国,只有共产党才能领导好中国!,悠久的历史,灿烂的文明,总 结,二、 桥梁的基本组成和分类,四个基本部分：上部结构、下部结构、支座和附属设施,上部结构：跨越障碍的主要承重结构，也叫桥跨结构
7、.下部结构：桥墩、桥台、基础.支 座：设在墩、台顶，用于传力，并保证一定变位.附属设施：桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡等.,（一）、 桥梁的基本组成,承重结构材料：木桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢混凝土组合桥。跨越障碍性质：跨河桥、跨线桥（立交桥）、高架桥、栈桥平面布置：正交桥、斜交桥、弯桥。行车道位置：上承式桥、中承式桥、下承式桥。,（二）、 桥梁的分类,按桥梁的可移动性：固定桥、活动桥（开启桥、升降桥、旋转桥、浮桥等）,天津的金汤桥 (平转开启结构,全长76.4米。),桥梁按总长和跨径分类（中国，2004规范）,用 途：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、农用桥、水
8、运桥，及其他专用桥梁 (如通过管道、电缆等）。跨 径：特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。,技术难度,规 模,按受力体系分类：梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥和组合体系桥,弯 梁式桥压 拱式桥拉 悬索桥,刚架桥：受力状态介于梁桥和拱桥之间斜拉桥：斜拉索受拉，主梁为多点弹性支撑的连续梁组合体系桥：梁拱组合，部分斜拉桥、刚构-连续。, 组成：, 受力特点： 在竖向荷载作用下，桥墩和桥台处无水平反力，梁以受弯为主。, 用材： 抗弯、抗拉能力强的材料（钢、配筋混凝土、钢一混凝土组合结构等）,（1）梁式桥 (beam bridge), 型式：,简支梁桥 连续梁桥 悬臂梁桥 钢桥和钢混凝土组合梁桥, 组
9、成：, 受力特点：在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，承重 结构（拱圈或拱肋）以受压为主。, 用材：抗压能力强的圬工材料（如砖、石、混凝土）和钢筋混凝土、钢等来建造。,（2）拱式桥 (arch bridge), 型式：,双曲拱a、 中承式钢管拱c、系杆拱桥d、“飞雁式”三跨自锚式微小推力拱桥e, 组成：,梁（或板）与立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连结处具有很大的刚性，以承担负弯矩的作用。, 受力特点： 在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，但弯矩水平值较同跨径的简支梁小，梁内还有轴压力H，因而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。, 用材：钢筋混凝土、预应力混凝
10、土、钢等,（3）刚构桥 (rigid frame bridge),门式刚架桥, 型式：,门式刚架桥 T型刚构桥 c 连续刚构桥 d 刚构连续组合体系e 斜腿式刚构桥 f, 组成：, 受力特点： 竖向荷载作用下，受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就象一条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心受压构件。高次超静定结构。,（4）斜拉桥 (cable-stayed bridge）, 型式：,纵向：三跨双塔式结构、独塔双跨式（稀索桥a， 不等跨斜拉b，斜塔c
11、，斜塔无背索式d）横向：双索面布置，也有单索面结构。,独塔式斜拉桥, 用材：高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索，主梁用材有预应力混凝土、钢、钢混凝土组合（结合、叠合）、钢混凝土混合等, 组成：, 受力特点： 竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力，因而悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。,（5）悬索桥 (suspension bridge), 用材：采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆 型式：单跨式悬索桥a，三跨式悬索桥b,图1.8 悬索桥,大跨度桥梁的合理范围,桥梁跨径的世界记录,梁桥：重庆石板坡长江大桥复线桥,
12、330 m；拱桥：重庆朝天门长江大桥大桥,552 m；斜拉桥：江苏苏通长江大桥,1 088 m。悬索桥：日本的明石海峡大桥，1991 m。中国，舟山大陆连岛工程西堠门大桥，跨1 650 m。意大利的3300 m跨径的墨西拿海峡大桥在建设中。,意大利墨西拿海峡大桥主跨3300 m， 造价117亿美元，计划 2019年建成通车。,二、大跨径梁桥的发展现状及特点,预应力混凝土梁桥，以其结构刚度好、行车平顺，施工工艺成熟，养护简单,造价便宜等一系列优点而备受工程界欢迎。 目前，我国已建和在建的跨径超过200m的连续刚构桥已达20多座，跨径在100200m之间的预应力梁桥已有100多座 ；世界范围内共有
13、跨径超过240m的特大跨径连续刚构桥共20多座 ，其中一半以上座在中国。大跨径预应力混凝土梁桥在我国交通建设中发挥着非常重要的作用。,（一）、世界大跨度预应力混凝土梁桥,（一）、世界大跨度预应力混凝土梁桥（续）,（二）、连续刚构、连续梁、T型刚构比较,（三）、大跨径连续刚构桥主要特点,预应力混凝土梁桥，主要结构型式包括带铰T构，连续梁桥 、连续刚构，刚构-连续组合体系 。连续刚构主要特点1、构造上一般有两个以上的主墩采用墩梁固结，要求主墩有一定的柔度以形成摆动支撑体系，因此常在大跨径高墩桥梁结构中采用；2、墩梁固结施工无需体系转换，施工方便；同时节省了临时固结措施，大吨位支座及后期养护费用；3
14、、抗震性能良好，水平地震力可均摊给各个墩来承受。无需像连续梁桥那样设置制动墩或采用昂贵的专用抗震支座；4、由于墩一般较柔，防撞能力较弱。5、没有大吨位支座制约，跨度相对可以做得更大；,最大吨位平盆式支座-6500吨,1998年,南京长江第二大桥北汊桥采用了主跨165m的连续梁，其支座竖向反力达6500吨,铁科院铁建所和中国路桥公司新津筑路机械厂（简称新津厂）共同开展6500吨抗压盆式橡胶支座的设计研究、制作完成。大吨位钢球形支座-14500吨，2006年，朝天门长江大桥(跨径为190+552+190的中承式钢桁连续系杆拱桥)济宁市洸府河大桥：16000吨,2009年,双塔双索面混合式结合梁斜拉
15、桥(主桥跨径320米),（四）、支座问题,三、改善连续刚构桥下部受力的措施,高墩与矮墩刚构桥的分析控制特点：高墩：墩柱的稳定成为重要的控制因素（墩高L/10）自身稳定、悬臂施工中墩柱稳定、成桥后全桥稳定.矮墩：墩柱的抗推刚度成为重要控制因素1、降低承台，增加双薄壁墩的高度。(高度三次方成反比)2、将柱墩改为双薄臂墩，减小抗推刚度。,由式(1)和式(2)可知双柱式墩的抗推刚度仅为单柱式墩的1/4,能有效的减小温度、混凝土收缩徐变和顺桥向地震影响。,3、合龙前，在中跨悬臂端部施加一个顶推水平力，对改善墩身受力状况有很大的益处。 大跨径刚构桥，在温度变化 、收缩徐变 、预应力 损失、行车活载等因素影
16、响下，薄壁墩顶会发生偏向主跨的水平位移 ，同时主跨跨中的竖向挠度也会随时间逐渐增大。顶推力会使得墩身产生反向水平位移L与转角，这不仅可以改善墩身的长期变形，而且还可以抑制跨中的长期下挠。,不采用顶推时 ，桥梁结构在成桥阶段的弯矩分布见图 1；而采用对顶推后，对顶力所引起的桥墩弯矩与成桥弯矩相反，见图 2。由图 1、2可见，对顶合龙在抵消桥墩初始弯矩方面效果直接。,4、合龙前，在边跨悬臂端部压重方式进行一定数量的加载和卸载。 在边跨合龙前加载，合龙后卸载，在墩身上产生的弯矩值反向。若以 M1表示合拢前加载后的墩顶弯矩值，M2表示合龙卸载后的墩顶弯矩值，则有 M1M2，M 残留在结构中，而M 与成
17、桥以后的恒载弯矩是反向的，对恒载内力有利。,边跨悬臂端部加载和卸载对墩身弯矩影响示意图,四、几座典型预应力混凝土梁桥介绍,（一）、广州洛溪大桥：主跨180米，1988年建成通车。在当时同类桥型居世界第六，亚洲第一。获得全国优秀设计金质奖等十一项奖项。,1、洛溪大桥跨径组合65十125十180十110米，不对称四孔连续刚构，是我国第一座大跨连续刚构。在此以前，国内预应力桥仅限于T构和连续梁，最大跨径一直停留在110米左右。2、桥墩当时在国内首次采用双墙式薄壁墩，提高了墩身的柔性，改善了主梁的受力性能。3、引进大吨位预应力体系和大型伸缩缝装置。4、它的成功，使得连续刚构这种既经济又合理的桥型在我国
18、全面推广应用。,（二）、虎门大桥辅航道桥：主跨270 米，97年建成时，为该桥型跨径世界之最。,1、虎门大桥辅航道桥是中国连续刚构桥发展中又一座重要的桥梁，无论设计、施工、科研上都取得了重要的成果，为今后实现更大跨越做了充分技术准备。2、取消预应力下弯束、连续束。(现基本恢复了)3、先中后边跨合龙，采用导梁代替落地支架施工。4、上部结构轻型化。,几座连续刚构桥的经济指标,搞不清,加钢筋,不加不放心,（三）、挪威两座复合混凝土刚构桥,1998年，挪威修了两座大跨径的混凝土梁桥，主跨分别为298、301 m 。挪威所修建的大跨径梁桥均是由普通混凝土与轻质混凝土组成的复合混凝土结构。（从美国进口轻质
19、混凝土骨料）,挪威斯托尔马桥（Stolma） (94+301+72)米,挪威拉脱圣德桥（Raftsundet） (86+202+298+125)米,（四）、重庆石板坡长江大桥：主跨330米，2006年建成,目前世界梁桥中跨径最大。,重庆石板坡大桥实景图老桥86. 5 m+ 4X138 m + 156 m+ 174 m+ 104. 5米,主要特点,1、跨径组合:86. 5 m+ 4X138 m + 156 m+ 330 m+ 104. 5米，通航需要，取消 156 m和 174 m 跨之间的桥墩, 这就使主跨跨径达 330 m。2、中间采用103米钢箱梁，使得330 m 跨径梁桥根部弯矩大约相当
20、于 270 m 全混凝土梁桥根部弯矩。3、主墩采用双薄壁墩, 其余桥墩采用空心墩。除在第 1、2号及过渡桥墩上设置滑动支座外, 其余桥墩均与主梁固结。（刚构-连续组合体系 ）,（五）、中山小榄水道特大桥,跨径（98+220+98）米，钢混合梁刚构,1、背景：路线走向与轻轨桥基本一致，轻轨置于本桥左右幅桥中间。广珠城轨桥建成通车，而本项目已经完成主桥桩基施工时，铁路部门反对在桥上有建筑物，因此本项目原施工图方案-斜拉桥方案被迫舍弃。2、问题：1）跨径组合无法调整，而边跨/中跨=98/220=0.445：1（一般0.520.58）,不适合普通混凝土刚构桥型；2）原基础规模小，不能满足受力要求；,3
21、、措施：1）采用混合梁刚构桥，跨中设置1/3长度的钢箱梁段后，中跨跨径约为混凝土刚构桥的80%，对于本桥方案，中跨混凝土段受力情况将与176m混凝土刚构桥相似。2）通过调整中跨钢箱梁长度（87米），制造了边跨侧两个不对称悬臂浇筑段（15、16号段），这个两个梁段充当了边跨压重的作用，在边主墩承台底产生向边跨侧弯矩，该弯矩可抵消将来成桥后收缩与徐变导致的弯矩，进一步大大改善主墩下部结构受力情况。,小榄水道特大桥成桥阶段计算结果对比,五、大跨径梁式桥的病害原因与对策,以下内容更加枯燥,请克制打盹时间!,温馨提示,随着大跨径混凝土箱梁桥的大量修建, 近年来主梁跨中长期下挠,梁体开裂跨径梁桥两大通病日
22、益突出, 甚至严重影响到这一桥型的继续发展。 2010年交通部发布实施的公路桥梁和隧道工程设计风险评估规定：跨径大于等于200米的梁桥与跨径大于1000米的悬索桥一样，要进行安全风险评估。 据统计，跨径80100m以下的梁桥，病害较少；跨径100160m的梁桥，病害较多；跨径160m以上的梁桥，病害就更多。,1、三门峡黄河公路大桥105m+4140m+105m连续刚构桥，通车4年后出现各跨跨中下挠，梁体出现大量裂缝；2、武汉长江二桥两岸连续刚构125米边跨跨中下挠严重。从2000年至今的连续5年观测：年均下挠2cm； 3、湖北黄石长江大桥62.5m+245m3+162.5m )，运营10年出现
23、严重裂缝3000多条，跨中下挠30.5cm；4、虎门大桥辅航道270m连续刚构也已经出现了26cm的下挠，而且还没有停止； ,（）、梁体跨中下挠的原因分析,一般认为跨中下挠原因：对混凝土徐变的规律认识不足；计算分析方法有缺陷；为缩短施工周期，加载龄期较早；预应力张拉不足；预应力损失估计不足；,混凝土收缩、徐变概念收缩：混凝土在凝结过程中体积减小的现象称为混凝土的收缩，收缩与荷载无关；影响因素：、水泥用量愈多、水灰比愈大，则混凝土收缩愈大； 、集料的弹性模量大、级配好，混凝土浇捣愈密实则收缩愈小。、同时，使用环境温度越大，收缩越小。 因此，加强混凝土的早期养护、减小水灰比、减少泥用量，加强振捣是
24、减小混凝土收缩的有效措施。,混凝土收缩、徐变概念徐变：混凝土在长期不变荷载作用下，其应变随时间增长而持续不断发展的现象，称为混凝土的徐变。与荷载密切相关。影响因素：、加荷时混凝土的龄期愈早，则徐变愈大。、持续作用的应力越大，徐变也越大。、水灰比大，水泥以及用量多，徐变大。、使用高质量水泥以及强度和弹性模量高、级配好的集料（骨料），徐变小。、混凝土工作环境的相对湿度低则徐变大，高温干燥环境下徐变将显著增大。、构件的截面面积,1、轻型化导致混凝土徐变显著增大由于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。箱梁面积小即理论厚度小，则有较大
25、的徐变系数。,式中，Ah混凝土构件截面面积； u构件与大气接触的截面周边长； 湿度系数，,2、片面强调缩短施工周期,为了缩短施工周期，常常在混凝土强度达到设计强度后，即可张拉预应力，而忽视混凝土的加载龄期要求。由徐变系数终极值可见，3天加载与7天加载比较，徐变系数增加15%20%。另过早加载还会使预应力的徐变损失加大，而进一步使挠度增大。,3、部分活载也会产生徐变挠度,徐变挠度计算只针对恒载。但在繁忙交通的路段上，桥上车流日夜不断，部分活载也实际成了“恒载”，也会产生徐变挠度，导致下挠增大。,4、预应力损失偏差,对进行预应力损失试验重视不够，没认真去做。有试验表明，预应力钢筋与管道壁之间摩擦引
26、起的预应力损失，比设计采用值大很多，甚至差几倍。这样就会导致有效预应力不足，下挠增大。,梁体在下挠的同时开裂，不论是斜裂缝或横向裂缝，都会导致梁的刚度降低，会使挠度加大，尤其有较严重的斜裂缝和横向裂缝时。,5、梁体开裂，挠度加大,（二）跨中下挠的预防对策：,1、足够的正截面和斜截面强度 鉴于跨中下挠往往与横向裂缝与斜裂缝一起发生，相互促进恶化，因此保证梁有足够的正截面强度和斜截面强度是首要的。计算中要充分考虑徐变的不利影响。2、连续刚构桥最终合龙主跨前，施加顶推力或压重等有效措施后，然后合龙。不仅有利于减小跨中控制内力，也有利于减小跨中下挠。,三跨连续梁徐变导致内力重分布，负弯矩减小，正弯矩增
27、大。,3、要适当增加底板合龙束，并预留体外备用钢束，防止徐变下挠后底板出现横向裂缝。,4、加强施工质量管理,加强混凝土质量(不仅仅是强度)控制;严格执行混凝土加载应满足：强度至少在90以上，且龄期在7天以上方可施加。另外压浆应按新规范要求执行，同时重视并及早进行工地的预应力损失试验等。,5、跨中区段结构轻型化,斯托尔马桥(L=301m)：跨中182m为C60轻质陶粒混凝土,重庆石板坡长江大桥：跨中108m钢箱梁,（三）、梁体开裂问题,纵向裂缝,腹板斜裂缝,横向裂缝,底板崩裂,1、横向裂缝,在大跨径梁桥的设计中，通常采用全预应力设计。无论是全预应力或部分预应力A类构件，都不应该出现横向裂缝。出现
28、横向裂缝，反映了正截面压应力不足。,全预应力:不出现拉应力 部分预应力A类:拉而不裂部分预应力B类:裂而有限,1）、有效预应力不足 过早加载，预应力徐变损失大。 沿管道预应力损失偏大。 底板预应力筋因管道压浆不饱满和浆体离析而锈蚀。2）、对剪力滞影响考虑不够，腹板区域上下缘纵向拉应力远大于平均应力。3）、梁体下挠过大以及斜裂缝过宽过多的影响，也促使横向裂缝出现。,主要原因,2、主拉应力斜裂缝,腹板斜裂缝是出现最多的梁体裂缝。往往首先发生在剪应力大而截面抗剪能力不足的支座L/4区域，并随时间的推移，不断向受压区发展。裂缝数也会增加，裂缝区向跨中方向发展。 斜裂缝的另一个特征是箱内腹板斜裂缝要比箱
29、外腹板斜裂缝严重。这已为一些大跨径梁桥的检查结果所证实。,出现斜裂缝的原因：,1）、取消弯起束 从上世纪90年代，在箱梁桥的设计中，较普遍地取消弯起束，而用纵向预应力和竖向预应力来克服主拉应力。这样做方便施工，可以减薄腹板的厚度。 但竖向预应力筋长度短，预应力损失大，有效预应力很难得到保证。,2）、作为平面问题分析，主拉应力偏小,设计中通常仅从纵向和竖向二维来分析主拉应力，即：不考虑横向应力的影响，必然使计算的主拉应力值偏小。苏通大桥副桥连续刚构设计一文所说，“经计算分析，箱梁的横向荷载对腹板产生的效应很大。考虑此项效应的主拉应力将远超出规范允许值。,式 中:x由纵向预应力和使用荷载产生的混凝
30、土正应力;y由竖向预应力产生的混凝土竖向压应力。,日照温差导致箱梁内部全截面受拉,产生水平拉应力,跨中张拉后期索导致腹板受拉、底板受弯,3)、腹板偏薄，配置普通钢筋偏少。4)、竖向预应力施工操作不规范，误差大，有效预应力严重不足，特别是采用精扎螺纹钢，有的竖向预应力筋甚至松动，根本没有张拉力。,预防对策,1)、保证有足够的斜截面强度。2)、采用三维分析箱梁的主拉应力，不要漏项。3)、配置腹板弯起束。4)、竖向预应力束，采用二次或多次张拉，确保其有效预应力。5)、适当增加腹板特别是根部区段腹板的厚度及其普通钢筋含量，加密箍筋，即便开裂也可将裂缝控制在较小的范围内。,新型二次张拉低回缩预应力钢绞线
31、锚固体系用于竖向预应力，其性能远优于精轧螺纹钢。（广东省院在中山项目的很多桥已采用）,3、纵向裂缝,纵向裂缝是与桥轴方向平行的裂缝，较多地出现在顶底板，也是出现很多的一种裂缝。除因未设横向预应力而在顶板下缘出现规范允许宽度的纵向裂缝外，还存在下列原因：,1)、超载 在大跨径桥梁中，超载特别是超重车轴荷载的作用，对横向的影响比纵向更大，这是因为纵向弯矩中，自重占绝大部分；而横向弯矩，主要由活载引起，轴重超过规范时，易出现顶板下缘的纵向裂缝。2)、温差应力估计过小 我国过去的桥梁设计规范中，对温差应力，仅规定了翼缘与梁体的其他部位有5的温差。现行公路桥涵通用设计规范中已规定了比过去大得多的温度梯度
32、。这个问题可望得到解决。,3)、收缩引起的裂缝（砼龄期差） 双壁墩身建成后相当长时间，才上梁的0号块。由于墩身横向收缩已大部分完成，而0号块横向收缩受到墩身约束，导致底板中部出现裂缝。 在0号块建成后相当长时间，再建1号块，也会因收缩差而出现纵向裂缝。 因此，节段浇筑时间间隔不要过长，截面配筋要考虑收缩影响。,4)、支座反力的影响 大跨径连续梁，支座反力很大，反力由腹板传至墩顶。空间分析可以发现，此处箱梁的横向拉应力特别大，应根据施工阶段反力的大小，分级施加。如不采取此措施，顶板上缘肯定出现裂缝。,支座反力,横向拉应力很大,5)、支座形式布置 墩上正确的横向支座布置，应该是一个固定，一个滑动，
33、才可避免因温度、收缩或活载作用时出现纵向裂缝。但有的设计，很注意纵向支座的固定或滑动类型，这是正确的；但不注意横向，往往把横向两个支座都布置成固定的，在荷载、温度、收缩的作用下很容易导致开裂。6)、在箱梁腹板内外侧均有可能存在横向拉应力，当配筋不足时会在腹板发生纵向裂缝。,7)、顶板较薄 由于顶板较薄，又要布置纵、横向预应力束和普通钢筋，预应力筋的位置较难精确控制，一旦偏差较大，易在顶板下缘出现纵向裂缝。 顶板薄导致活载作用下混凝土应力变幅过大，容易出现疲劳裂缝。8）、水化热导致开裂 这种现象往往出现在悬浇施工底板较厚的梁根部，尤其在天气较冷时，拆模后即发现底板下缘存在纵向裂缝。9)、变截面箱
34、梁的底板由于施加预应力而产生径向力，当底板横向配筋不足，会在底板横向跨中下缘及横向两侧底板加腋开始的上缘，出现纵向裂缝，甚至底板崩裂。,(四)、底板崩裂,1、1996年，佛开高速潭州大桥，合龙时底板崩裂。2、2003年，贵阳小关水库特大桥（PC连续刚构桥69m+125m+2160m+112m）在张拉箱梁底板合拢段纵向预应力束的过程中，向上或向下崩裂3、2005年3月，南京一变截面砼箱梁 (477547)；8月，无锡一变截面砼箱梁 (51+85+51m)米，张拉龙束时发现底板开裂、局部崩离。4、佛山三水二桥。,q=F/R,F,F,R,q为钢束产生的径向分布力 (kNm)；R 为 曲率半径 ；F为
35、钢束拉力,合龙段钢筋构造图,1、拉筋： 防止底板上 、下层之间分离、拉裂,拉筋,防崩钢筋,2、保证足够保护层防止钢束局部崩出 (剪 出),参考冲切模式，不配置剪出钢筋的尺寸要求 ： t 0.710qfcd+ 0.5d 当不满足上式的尺寸要求时，需配置抗剪钢筋（防崩钢筋），按配置箍筋情况，每延米箍住钢束管道的钢筋面积Asvu按下式计算： 最后 ，波纹管中心到混凝土边缘的距离t还应满足最小尺寸要求。,3、崩裂主要原因 预留管道竖曲线定位不圆顺，局部有硬弯,预留管道竖曲线不圆顺,由于施工质量的原因，预应力孔道定位不准，不牢固力、或偏向一侧的现象。致预留管道与梁底板外表面之间的壁厚过小；或预应力孔道形
36、成局部小半径，导致产生极大的径向力力。,q=F/R,19世纪中叶钢材的出现，随后又出现高强度钢材，使桥梁工程的发展获得了第一次飞跃，跨度不断加大。20世纪初，钢筋混凝土的应用，以及30年代兴起的预应力混凝土技术，使桥梁建设获得了廉价、耐久、且刚度和承载力均很大建筑材料，从而推动桥梁的发展产生第二次飞跃。20世纪50年代以后，随着计算机技术和有限元技术的迅速发展，使得人们能够方便地完成过去不可能完成的大规模结构计算，这使桥梁工程的发展获得了第三次飞跃。,桥梁发展三次飞跃的实质,六、大跨径梁式桥发展方向,六、大跨径梁式桥发展方向,1、跨中区段结构轻型化：混合梁 轻质混凝土或钢箱梁2、结合斜拉索演变成：矮塔斜拉桥 1988年，法国工程师提出的名称-Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge，即超配量体外索PC桥；在结构性能上，受力是以梁为主，索为辅，斜拉索仅仅分担部分荷载，相当大部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。跨径有望突破400m。,完毕，欢迎批评指正,谢谢参与！,
