預應力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫分析與防治

　　本書結(jié)合工程實例，針對目前預應力混凝土連續(xù)箱梁橋出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫比較普遍的現(xiàn)狀，通過現(xiàn)場調(diào)查與觀測，分析了裂縫的主要形式及其成囚，探討了箱梁開裂的敏感性因素，并提出了相應的防治措施。 本書讀者對象為從事橋梁工程設(shè)計、施工、養(yǎng)護、管理的工程技術(shù)人員，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考。 序 隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)箱梁橋以其結(jié)構(gòu)剛度大、行車平順性好、伸縮縫少和養(yǎng)護簡單等特點，已成為公路建設(shè)中最主要的橋型之一。但隨著預應力混凝土連續(xù)梁式橋（包括連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)、剛構(gòu)一連續(xù)組合體系），特別是大跨度連續(xù)梁式橋的大量修建，亦暴露了一些問題。其中混凝土結(jié)構(gòu)開裂問題較為突出，引起工程界的懷疑并導致對預應力連續(xù)箱梁橋應用的不放心，進而影響其在公路工程建設(shè)中的進一步推廣。為了探明箱梁橋結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的規(guī)律和形成機理，從設(shè)計、施工和養(yǎng)護等方面綜合考察和研究，以確定裂縫的產(chǎn)生是由于箱梁橋結(jié)構(gòu)本身固有的缺陷還是設(shè)計、施工和養(yǎng)護不當所致，從而對箱梁橋裂縫能夠有全面和深刻的認識，本書作者會同有關(guān)單位對該類橋梁裂縫問題做了大量調(diào)查、分析、研究和總結(jié)工作。這些結(jié)論和做法在數(shù)座新橋設(shè)計和施工實踐中初步應用后，被證明是可行和有效的，并與2004年頒布的新的公路橋梁規(guī)范基本一致。 針對預應力混凝土箱梁橋的開裂問題，本書作者及其合作者們借鑒全國同類橋梁的建設(shè)經(jīng)驗與教訓，并以浙江省近年來蓬勃開展的公路橋梁建設(shè)事業(yè)為背景，結(jié)合很多工程實例，撰寫專著《預應力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫分析與防治》，內(nèi)容包括現(xiàn)場裂縫調(diào)查、裂縫分類及成因，箱梁橋開裂的敏感性因素分析，箱梁橋設(shè)計方法與構(gòu)造改進，箱梁橋施工與養(yǎng)護措施改進，工程應用實例等。這些內(nèi)容科學合理，與現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計與施工規(guī)范有機結(jié)合，既繼承了以往預應力混凝土連續(xù)箱梁橋在設(shè)計和施工方面的成功理論和經(jīng)驗，又對這些理論和方法進行了創(chuàng)造性的總結(jié)和發(fā)展，具有較高的應用價值，可供同行參考。 本書作者及其合作者們具有很高的理論水平和豐富的工程實踐經(jīng)驗，專著反映了他們長期從事預應力混凝土連續(xù)箱梁橋建設(shè)的經(jīng)驗和理論水平。我衷心祝賀本書的出版，它將使公路預應力混凝土連續(xù)箱梁橋結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)躍上一個新的臺階，為我國公路橋梁建設(shè)事業(yè)作出更大的貢獻。 中國工程院院士 中南大學教授曾慶元 2005年9月 前言 最近，人民日報刊登的一個關(guān)于"木床治病"的故事令人頗感震動。在青海，由于牧民的氈房都扎在低溫的草灘上，導致85％的牧民患有關(guān)節(jié)炎。為了讓牧民養(yǎng)成睡床的習慣，醫(yī)生田青春設(shè)計出一種方便拆裝、適合于游牧生活的木床。經(jīng)過幾個關(guān)節(jié)炎重癥者十幾天的試用，睡木床的牧民發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)炎不發(fā)作了。于是，睡木床很快在草原上流行起來。如果在大城市，大多數(shù)醫(yī)生遇到這樣的情況，恐怕第一個念頭就是做人工關(guān)節(jié)置換手術(shù)，而這樣的手術(shù)往往需要花費幾萬甚至十幾萬元。看來木床雖小，其價值卻無法估量。 一名醫(yī)生不是用手術(shù)刀，而是用木床治好了牧民的關(guān)節(jié)炎，此舉發(fā)人深思。我國是一個發(fā)展中國家，除了要面對資金緊張外，與世界發(fā)達國家一樣，也面臨資源、能源日益短缺的威脅，因此在很長一個時期，我們需要用最經(jīng)濟的醫(yī)療藥方，保障最大多數(shù)人的健康；需要用最經(jīng)濟的方案，保障國民經(jīng)濟的健康持續(xù)發(fā)展，而"預防為主"就是最好的"藥方"。 20世紀80～90年代，在預應力混凝土連續(xù)箱梁設(shè)計中普遍應用優(yōu)化理論，以大大節(jié)省預應力混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋和混凝土數(shù)量，但十幾年的實踐表明，如果優(yōu)化違背了自然法則，其結(jié)果比不優(yōu)化還糟糕。正像大禹治水一樣，只有遵循自然規(guī)律，變堵為疏，才能制服洪災。因此，一方面本書遵循基本力學原理和節(jié)約原則，對上述不當做法進行了糾正修改。另一方面本書針對目前預應力混凝土連續(xù)箱梁橋出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫比較普遍的現(xiàn)狀，通過現(xiàn)場裂縫調(diào)查和觀測，分析了結(jié)構(gòu)的主要裂縫形式及其成因，探討了箱梁橋開裂的敏感性因素，提出應用鋼桁梁橋空間抗剪和箱梁橋裂縫加固比擬法及相應改進措施，并應用多室多箱變截面混凝土箱梁橋的空腹桁架有限元分析模型進行校核，以期綜合反映箱梁橋的彎曲、扭轉(zhuǎn)、畸變翹曲、橫向彎曲、剪力滯后和多向預應力等結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。 在本書中，通過對實橋進行平面計算分析和空間計算分析的比較，得出了平面分析仍適用于結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，但在使用階段須采用空間分析驗算的結(jié)論。通過對兩座實橋進行理論裂縫分布規(guī)律和實測裂縫分布規(guī)律的比較，結(jié)果表明提出的有限元計算模型能較好地反映預應力箱梁橋的應力應變狀態(tài)。進一步計算分析得出了：縱向預應力束布置和豎向預應力的大小對箱梁橋腹板斜裂縫的控制等起著主要的作用。這些結(jié)論與比擬法得出的結(jié)論相一致，這也說明了比擬法思想的正確性。在此基礎(chǔ)上，對預應力混凝土連續(xù)箱梁橋的結(jié)構(gòu)分析方法、預應力束和非預應力筋設(shè)計以及箱梁橋的構(gòu)造設(shè)計（特別是腹板厚度）提出了具體改進措施，并對容易導致箱梁橋裂縫的施工環(huán)節(jié)提出了具體要求。這些思想和方法在實橋設(shè)計和施工中得到了驗證，證明是可行而有效的，與2004年新頒布的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTCD62：2004）的思路也是一致的。 本書中，人員分工及貢獻簡述如下（順序不分先后）： 朱漢華：提出工程類比法和配筋方法，負責本書校核工作等。 鐘新谷：提出空腹桁架有限元分析模型并分析箱梁橋的空間效應等。 彭衛(wèi)：運用ANSYS軟件開展箱梁橋平面與空間分析及敏感性因素分析等。 潘明軍：協(xié)助項目主持并論證和改進了縱向配索方法等。 陳孟沖：負責海鹽大橋等工程實例設(shè)計。 施穎：國內(nèi)外有關(guān)規(guī)范的比較和總結(jié)。 邢鴻燕、張新軍：運用ANSYS軟件進行了箱形梁平面與空間的計算。 鄒中權(quán)、袁帥華：運用梁段有限元法進行了箱形梁平面與空間的計算。 李飛泉、秦順飛：對部分內(nèi)容進行了分析并協(xié)助資料整理。 袁迎捷：負責本書的統(tǒng)稿工作。 在本書編寫工作中，朱漢華同志分別征求原研究工作負責人鐘新谷、彭衛(wèi)兩同志意見，他們另編著相應理論書籍，不參加本書編寫工作，特此說明。 作者 2005年11月

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