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沟儿滩大桥(40 70 40)m预应力砼变截面连续梁施工图设计文献综述

 2020-04-15 15:43:45  

1.目的及意义

预应力混凝土连续梁桥以结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小、抗震能力强等而成为最富有竞争力的主要桥型之一。由于普通钢筋混凝土结构存在不少缺点:如过早地出现裂缝,使其不能有效地采用高强度材料,结构自重必然大,从而使其跨越能力差,并且使得材料利用率低。为了解决这些问题,预应力混凝土结构应运而生,所谓预应力混凝土结构,就是在结构承担荷载之前,预先对混凝土施加压力。这样就可以抵消外荷载作用下混凝土产生的拉应力。自从预应力结构产生之后,很多普通钢筋混凝土结构被预应力结构所代替。

预应力混凝土桥梁是在二战前后发展起来的,当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下,为节省钢材,各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以尽快修复战争带来的创伤。50年代,预应力混凝土桥梁跨径开始突破了100米,到80年代则达到440米。虽然跨径太大时并不总是用预应力结构比其它结构好,但是,在实际工程中,跨径小于400米时,预应力混凝土桥梁常常为优胜方案。我国的预应力混凝土结构起步晚,但近年来得到了飞速发展。现在,我国已经有了简支梁、带铰或带挂梁的T构、连续梁、桁架拱、桁架梁和斜拉桥等预应力混凝土结构体系。虽然预应力混凝土桥梁的发展还不到80年。但是,在桥梁结构中,随着预应力理论的不断成熟和实践的不断发展,预应力混凝土桥梁结构的运用必将越来越广泛。

随着时代的不断进步,人们对不同的桥型的研究和运用也在不断地加深。在梁式桥中,每种桥型都有着它们特点。这里结合工程历史对几种典型的梁式桥的优缺点进行比较。

先将连续梁和悬臂梁作比较:在恒载作用下,连续梁在支点处有负弯矩,由于负弯矩的卸载作用,跨中正弯矩显著减小,其弯矩与同跨悬臂梁相差不大;但是,在活载作用下,因主梁连续产生支点负弯矩对跨中正弯矩仍有卸载作用,其弯矩分布优于悬臂梁。虽然连续梁有很多优点,但是刚开始它并不是预应力结构体系中的佼佼者,因为限于当时施工主要采用满堂支架法,采用连续梁费工费时。到后来,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年代初期在中等跨预应力混凝土连续梁中,应用了逐跨架设法与顶推法;在较大跨连续梁中,则应用更完善的悬臂施工方法,这就使连续梁方案重新获得了竞争力,并逐步在40—200米范围内占主要地位。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优势,成为优胜方案。目前,连续梁结构体系已经成为预应力混凝土桥梁的主要桥型之一。

然而,当跨度很大时,连续梁所需的巨型支座无论是在设计制造方面,还是在养护方面都成为一个难题;而T形刚构在这方面具有无支座的优点。T形刚构桥在现代混凝土桥梁建造史上曾经辉煌,但是随着混凝土桥梁技术的发展,它在桥梁品种中又销声匿迹了。T形刚构桥在混凝土桥梁发展早期(国内于上世纪60~70年代)流行的主要原因有三个:一是 T 形刚构桥属静定结构,结构分析较为简单,且不会因支座位移、温度变化、混凝土收缩徐变及施加预应力而产生附加内力;二是不需要体系转换,施工阶段内力分布与成桥状态一致;三是预应力混凝土T形刚构桥采用了悬臂节段施工方法,使得较长的悬臂施工不再困难。然而,这种桥型在上世纪 80年代后退出了桥梁历史舞台,其原因归纳为两个:一方面,随着公路等级的提高,行车平顺性要求越来越高,而T形刚构桥牛腿处的梁缝无法做成桥面连续构造,必须设置小位移伸缩缝,影响行车平顺;另一方面,随着结构计算技术的发展,T形刚构的静定性而带来的便于结构分析的优势不复存在,而连续体系梁桥对于支座位移产生的附加内力又不敏感,致使建造技术日益成熟的连续体系桥梁可以覆盖T形刚构桥的大部分优点,并克服它的很多缺点,T形刚构桥被连续体系桥所取代成为必然。

而后来又有人尝试将两种结构结合起来,形成一种连续—刚构体系。这种综合了上述两种体系各自优点的体系是连续梁体系的一个重要发展,也是未来连续梁发展的主要方向。但刚构体系固有的一大缺点是断面尺寸相对单薄的墩柱抵抗船只冲击的能力较弱。在水上交通繁忙,且无可靠防撞设施情况下应该慎用。防船撞最可靠的措施是设置防撞岛。在沿海一带水位落差较小,有条件设置防撞岛,刚构体系桥墩防撞可以较好解决。而在长江中游水位落差较大,没有条件设置防撞岛,连续刚构方案的合理性遇到质疑。如黄石长江大桥,只得使用浮式防撞装置,其可靠性、耐久性以及养护维修等均存在隐患。

另外,由于连续梁体系的发展,预应力混凝土连续梁在中等跨径范围内形成了很多不同类型,无论在桥跨布置、梁、墩截面形式,或是在体系上都不断改进。在城市预应力混凝土连续梁中,为充分利用空间,改善交通的分道行驶,甚至已建成不少双层桥面形式。

在我国,预应力混凝土连续梁虽然也在不断地发展,然而,想要在本世纪末赶超国际先进水平,就必须解决好下面几个课题:

1、发展大吨位的锚固张拉体系,避免配束过多而增大箱梁构造尺寸,否则混凝土保护层难以保证,密集的预应力管道与普通钢筋层层迭置又使混凝土质量难以提高。

2、在一切适宜的桥址,设计与修建墩梁固结的连续—刚构体系,尽可能不采用养护调换不易的大吨位支座。

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