【摘 要】 根據(jù)PC連續(xù)剛構(gòu)橋主跨跨中附近底板鋼束在張拉過(guò)程中產(chǎn)生的徑向外崩力的特征，分別就底板預(yù)應(yīng)力筋以折代曲布置，施工過(guò)程中管道定位誤差和合攏段兩端高差造成的徑向外崩力進(jìn)行計(jì)算，提出了一系列連續(xù)剛構(gòu)在施工過(guò)程中預(yù)防底板崩裂的建議。

【關(guān)鍵詞】 連續(xù)剛構(gòu)橋 徑向外崩力 局部應(yīng)力 底板崩裂

0 引言

近年來(lái)，隨著大噸位預(yù)應(yīng)力技術(shù)的大量采用，以及箱梁寬度的增加和底板厚度的減薄，一些連續(xù)剛構(gòu)橋在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，跨中附近的箱梁在底板位置出現(xiàn)了混凝土崩裂的問(wèn)題。尤其是在張拉中跨底板合龍束的過(guò)程中，底板束下方混凝土大面積破損脫落，底板鋼束及底板鋼筋發(fā)生向下的變位，波紋管撕裂的現(xiàn)象。連續(xù)剛構(gòu)施工過(guò)程中底板崩裂的病害已經(jīng)很大程度上影響了橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能。

本文通過(guò)對(duì)連續(xù)剛構(gòu)中跨合攏段底板鋼束張拉過(guò)程中各種情況下徑向力的計(jì)算分析，提出連續(xù)剛構(gòu)底板鋼束的設(shè)計(jì)和施工建議。

1 合攏段附近底板鋼束張拉各種情況下徑向力計(jì)算分析

國(guó)內(nèi)許多專(zhuān)家和學(xué)者在計(jì)算底板鋼束徑向力的時(shí)候，大多是利用底板鋼束隨著箱梁截面高度的變化，線形呈拋物線的布置，進(jìn)而利用徑向力經(jīng)典計(jì)算公式：

進(jìn)行計(jì)算，這是理論狀態(tài)上徑向力的計(jì)算[1]；而在實(shí)際的底板鋼束施工張拉過(guò)程中，它是在劃分的不同梁段內(nèi)以相應(yīng)的折線段來(lái)代替曲線段，這樣必然就會(huì)在折線段上產(chǎn)生均布徑向力，在兩個(gè)折線段轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生徑向集中力，從施工的具體情況上來(lái)看，可以分為三種：1.底板鋼束以折代曲產(chǎn)生的外崩力 2.波紋管施工定位誤差產(chǎn)生的外崩力 3.施工合攏段高差產(chǎn)生的外崩力

1.1 底板預(yù)應(yīng)力筋以折代曲產(chǎn)生的外崩力

連續(xù)剛構(gòu)底板鋼束在實(shí)際施工中是以每個(gè)梁段的折線段來(lái)代替相應(yīng)的曲線段的，這樣大大降低了施工的難度，但是原理論設(shè)計(jì)曲線張拉的鋼束產(chǎn)生的外崩力就會(huì)變成折線段上的外崩力和直線折角處的外崩力，具體見(jiàn)下圖1所示。

由圖中的幾何關(guān)系，我們可以得出各個(gè)折線段上的均布徑向力

式中，為預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制力，為該段折線段長(zhǎng)度，為該段折線段與水平直線的夾角

而在折角處因?yàn)殇撌那€彎折，會(huì)出現(xiàn)很小的弧線段，這樣會(huì)產(chǎn)生外崩力的的折角集中，如下圖3所示。

于是底板鋼束折角處集中外崩力為

式中，D為波紋管直徑，d為鋼束直徑，而波紋管直徑與鋼束直徑一般相差2cm，為折線段之間的夾角的補(bǔ)角，F(xiàn)為預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制力。

1.2 波紋管施工定位誤差產(chǎn)生的外崩力

連續(xù)剛構(gòu)施工質(zhì)量控制水平不同，底板鋼束的波紋管管道定位誤差相差懸殊，也會(huì)產(chǎn)生徑向外崩力，其中因?yàn)殇撌诙ㄎ讳摻铋g的垂度產(chǎn)生的，還有定位鋼筋的移動(dòng)產(chǎn)生的。

于是有： 由此可見(jiàn)施工過(guò)程中定位誤差產(chǎn)生的外崩力是相當(dāng)大而且敏感的，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分地考慮到這個(gè)因素，在施工過(guò)程中盡量做到精細(xì)，減小這種誤差產(chǎn)生的徑向外崩力。

1.3 合攏段高差產(chǎn)生的外崩力

連續(xù)剛構(gòu)在中跨合攏段施工過(guò)程中造成合攏段兩端存在高差，也能對(duì)箱梁底板造成不容忽視的徑向外崩力。如下圖5所示，設(shè)由合攏段兩端存在高差引起的轉(zhuǎn)角為β，每束預(yù)應(yīng)力筋在合攏段產(chǎn)生的均布徑向力為，在兩個(gè)折角處產(chǎn)生的集中外崩力為。

根據(jù)式（1）和式（4），合攏段兩端高差產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角對(duì)于沒(méi)有變化，

對(duì)于較低的一個(gè)折角處有：

式中， h為合攏段高差，為合攏段長(zhǎng)度，為合攏段附近鋼束折線與水平直線的夾角。

從上面對(duì)連續(xù)剛構(gòu)底板徑向外崩力的計(jì)算分析中，我們可以看出底板外崩力是由設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面因素造成的，而在折線段產(chǎn)生的均布徑向力會(huì)由底板鋼束以折代曲和定位鋼筋偏差以及垂度進(jìn)行疊加產(chǎn)生，即；在折線段轉(zhuǎn)角處的徑向集中力是合攏段兩端高差和底板鋼束以折代曲兩種情況產(chǎn)生（存在合攏段兩端高差的情況下，；不存在合攏段兩端高差的情況下，；）

2 結(jié)論和建議

通過(guò)理論推導(dǎo)計(jì)算連續(xù)剛構(gòu)底板鋼束張拉過(guò)程中多種情況下產(chǎn)生的徑向外崩力的分析，我們可以得出以下結(jié)論和建議：

（1）連續(xù)剛構(gòu)底板鋼束理論上是以拋物線形沿梁底曲線布置，但是在實(shí)際的張拉過(guò)程中是以相應(yīng)的折線段來(lái)代替曲線段，且施工過(guò)程中因誤差產(chǎn)生的徑向外崩力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論設(shè)計(jì)上的曲線張拉產(chǎn)生的徑向外崩力，對(duì)于這一點(diǎn)，我們不僅應(yīng)在施工中盡量減小這種誤差，還應(yīng)在設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮這種誤差的產(chǎn)生，加大應(yīng)力儲(chǔ)備和防崩措施。

（2）箱梁底板的開(kāi)裂是底板預(yù)應(yīng)力鋼束沿梁底曲線張拉時(shí)造成的徑向力引起底板下緣和波紋管孔道兩側(cè)的應(yīng)力集中所致，在設(shè)計(jì)中，光采用平面桿系結(jié)構(gòu)進(jìn)行核算還不夠，要進(jìn)行局部的應(yīng)力驗(yàn)算[2]。

（3）雖然預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋底板崩裂現(xiàn)象在實(shí)際工程中常有發(fā)生，但若在設(shè)計(jì)和施工中注意合理設(shè)計(jì)箱梁截面以及預(yù)應(yīng)力，譬如：增加底板厚度，加大鋼束波紋管之間的間距，增大底板鋼束保護(hù)層厚度，在中跨合攏段附近梁段增設(shè)橫向加勁肋，分批張拉底板中的預(yù)應(yīng)力鋼束，加強(qiáng)拉結(jié)筋、箍筋、防崩定位鋼筋等構(gòu)造鋼筋的設(shè)置，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋底板崩裂現(xiàn)象是可以有效避免的[3]。

參考文獻(xiàn)

[1] 彭元誠(chéng). 連續(xù)剛構(gòu)箱梁底板崩裂原因分析與對(duì)策.橋梁建設(shè)，2008（3）

[2] 王仁貴，吳偉勝和龐頌賢.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)[A].中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)2003年全國(guó)橋梁學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].北京：人民交通出版社，2003

[3] 包立新，楊廣來(lái)和楊文軍. 對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋底板開(kāi)裂問(wèn)題的探討.公路，2004（8）