合理成橋狀態(tài)設(shè)計(jì)方法關(guān)注橋梁的總體受力和變形狀態(tài),通過(guò)合理的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì),使橋梁達(dá)到合理成橋狀態(tài)(包括彎曲狀態(tài)、剪切狀態(tài)和應(yīng)力狀態(tài)),以此克服可能引起下?lián)系亩喾N不確定因素。
按照合理成橋狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)是解決長(zhǎng)期下?lián)蠁?wèn)題的必要條件,但還不是充分條件。為實(shí)現(xiàn)合理成橋狀態(tài),還要能夠?qū)Ω鞣N作用效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算,對(duì)此有如下討論:
(1)采取合理的時(shí)變作用計(jì)算模式
混凝土收縮徐變、預(yù)應(yīng)力筋松弛、車(chē)輛活載和環(huán)境溫度等因素,對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)可能產(chǎn)生的時(shí)效影響和損傷積累。在混凝土的收縮徐變計(jì)算上,對(duì)大跨度橋梁最好采用兩種以上的模式,一些特大橋梁還應(yīng)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行收縮徐變?cè)囼?yàn)研究。
在預(yù)應(yīng)力損失方面,摩阻損失受施工工藝影響大;短筋回縮損失大;目前規(guī)范對(duì)低松弛鋼絞線的松弛損失取值很小,我國(guó)生產(chǎn)1860MPa級(jí)鋼絞線的歷史僅10來(lái)年,《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線(GB/T5224-2003)規(guī)范要求的1000h后應(yīng)力松弛率不大于4.5%,但允許用100h以上的測(cè)試數(shù)據(jù)推算1000h的松弛率值,筆者以為目前對(duì)鋼絞線長(zhǎng)期松弛損失的認(rèn)識(shí)未必全面,長(zhǎng)期松弛損失的量值在若干年之后不一定趨于穩(wěn)定。在車(chē)輛活載的作用效應(yīng)方面,我國(guó)現(xiàn)行公路橋規(guī)所給的公路-Ⅱ級(jí)和公路-Ⅱ級(jí)荷載,只是靜力設(shè)計(jì)荷載,還沒(méi)有制訂疲勞荷載譜,所以談不上如何進(jìn)行疲勞設(shè)計(jì)。在溫度影響計(jì)算方面,我國(guó)公路橋梁規(guī)范采用了豎向梯度溫度分布模式,所規(guī)定的溫度基數(shù)只與橋面鋪裝的類(lèi)型與厚度有關(guān),與公路橋梁所處地區(qū)無(wú)關(guān),與橋梁的走向無(wú)關(guān)。實(shí)際上,對(duì)于重要橋梁,特別是曲線梁橋,應(yīng)該多取幾種溫度模式進(jìn)行計(jì)算,對(duì)于南北走向的橋梁,也可以補(bǔ)充橫向溫度模式,考慮兩側(cè)腹板的溫差影響。
(2)對(duì)空間效應(yīng)的附加考慮
箱梁空間效應(yīng)包括扭轉(zhuǎn)、畸變和剪滯等。扭轉(zhuǎn)、畸變效應(yīng)在曲線梁橋中較為明顯,剪滯效應(yīng)在寬體箱梁中較為明顯。
(3)對(duì)局部區(qū)域的特殊考慮
對(duì)于支座附近區(qū)域、橫隔板、預(yù)應(yīng)力錨固塊等力流紊亂的局部區(qū)域(D區(qū)),平截面假定不再適用,加上缺乏規(guī)范的指導(dǎo),使得憑“經(jīng)驗(yàn)”設(shè)計(jì)的D區(qū)常常出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。這些裂縫雖是局部受力所致,但難免會(huì)影響到梁體的總體受力??梢圆捎美瓑簵U模型方法,進(jìn)行這些局部區(qū)域的構(gòu)造和配筋設(shè)計(jì)。
(4)通過(guò)合理選擇截面尺寸,控制最大壓應(yīng)力水平
在運(yùn)用本章方法對(duì)一些大跨度橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)檢驗(yàn)時(shí),有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)很多橋梁不能夠滿(mǎn)足合理成橋特杰,如果增加預(yù)應(yīng)力用量,根部截面的壓應(yīng)力水平就會(huì)超限,這說(shuō)明其截面尺寸偏小。同時(shí),偏小的截面尺寸也會(huì)妨礙增加布束數(shù)量。研究表明,通過(guò)合理的截面尺寸設(shè)計(jì),既可以滿(mǎn)足合理成橋狀態(tài),又能使最大壓應(yīng)力滿(mǎn)足規(guī)范要求的限制。
(5)采用體內(nèi)一體外混合配束設(shè)計(jì)
考慮到預(yù)應(yīng)力損失存在著很大的不確定性,故建議采用體內(nèi)一體外混合配束的設(shè)計(jì)方式,用體外束補(bǔ)償預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失過(guò)大的問(wèn)題。對(duì)于大跨度橋梁,應(yīng)優(yōu)先采用通長(zhǎng)布置的體外束,通過(guò)對(duì)體外束的后期張拉來(lái)調(diào)整內(nèi)力和應(yīng)力狀態(tài),從而抑制可能產(chǎn)生的持續(xù)下?lián)献冃巍?/FONT>
(6)采用節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁
對(duì)于采用懸澆施工的大跨度梁橋,由于掛籃施工時(shí)養(yǎng)護(hù)條件差、加載齡期短,因而混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)效變形與早期損傷均比節(jié)段預(yù)制拼裝橋梁更為不利,因此預(yù)制拼裝技術(shù)值得重視與推廣。
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