導(dǎo)語(yǔ)：在大跨度剛構(gòu)橋常見(jiàn)病害的研究的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。

關(guān)鍵詞:跨中下?lián)?腹板開(kāi)裂;水平底板索;水平橫隔板+內(nèi)襯混凝土

近年來(lái)隨著我國(guó)交通事業(yè)的大力發(fā)展，一些新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，橋梁的跨徑越來(lái)越大，在100m～300m跨徑范圍內(nèi)，連續(xù)剛構(gòu)橋已成為最主要的競(jìng)爭(zhēng)橋型。但從近30年來(lái)的運(yùn)營(yíng)情況來(lái)看，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展遇到了瓶頸，出現(xiàn)了一些病害，影響橋梁的正常使用。比較突出的問(wèn)題有:上部結(jié)構(gòu)自重大、跨中持續(xù)下?lián)稀⒏拱彘_(kāi)裂等，這些問(wèn)題嚴(yán)重限制了該類型橋梁在大跨度領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。針對(duì)以上問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究人員都做了大量的科學(xué)研究，其中波形鋼腹板技術(shù)的引入是一項(xiàng)重要的改進(jìn)措施。波形腹板連續(xù)剛構(gòu)橋能明顯減輕上部結(jié)構(gòu)自重，增大橋梁跨徑，提高結(jié)構(gòu)抗震性能，徹底解決混凝土箱梁腹板開(kāi)裂問(wèn)題，但是目前波形腹板橋梁仍存在一些設(shè)計(jì)上的缺陷，隨著跨徑的增大，箱梁根部截面高度會(huì)越來(lái)越大，波形腹板屈曲穩(wěn)定問(wèn)題顯得尤為突出。波形腹板連續(xù)剛構(gòu)作為連續(xù)剛構(gòu)橋的改進(jìn)型，同樣具有連續(xù)剛構(gòu)橋跨中持續(xù)下?lián)系膯?wèn)題，傳統(tǒng)的剛構(gòu)橋底板鋼束沿底板呈曲線布設(shè)，張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)，鋼束會(huì)產(chǎn)生向下的徑向力，該力是剛構(gòu)橋產(chǎn)生下?lián)系闹饕?。針?duì)以上問(wèn)題，在什川黃河大橋設(shè)計(jì)中進(jìn)行優(yōu)化，提出一些改進(jìn)措施，確保橋梁長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全。

1工程概況

G30連霍高速公路清水驛至忠和段擴(kuò)容改造工程是甘肅省高速公路網(wǎng)的重要組成部分，也是蘭州市繞城高速的重要組成部分，東與連霍國(guó)家高速相接，西與京藏國(guó)家高速和機(jī)場(chǎng)高速相接。項(xiàng)目建成通車后，對(duì)現(xiàn)有柳忠高速定遠(yuǎn)至忠和段將重新確定其功能，部分路段將并入市政道路，從而緩解現(xiàn)有蘭州城區(qū)交通壓力;且將分流現(xiàn)有高速公路蘭州出入境交通和過(guò)境交通，緩解出入境及過(guò)境交通對(duì)現(xiàn)有道路及高速公路的交通壓力，大大提升蘭州座中四聯(lián)的區(qū)位條件所具有的集聚輻射能力，為旅游業(yè)發(fā)展提供便利條件;改善沿線各區(qū)縣的投資環(huán)境，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)活躍帶狀區(qū)域的形成;對(duì)推動(dòng)全省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和方便周邊省(區(qū))相互往來(lái)具有十分重要的意義和作用。什川黃河大橋是G30連霍高速公路清水驛至忠和段擴(kuò)容改造工程的重點(diǎn)、控制性工程，大橋位于什川鎮(zhèn)小峽水電站上游8km黃河峽谷內(nèi)。里程樁號(hào)YK33+275/ZK33+255，橋位處路線跨黃河地形、地貌見(jiàn)圖1。

2設(shè)計(jì)方案

本橋采用主跨160m波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)方案跨越黃河，不設(shè)引橋，東側(cè)接大河坪隧道、西側(cè)接上河坪隧道。1)總體布置。K33+275什川黃河特大橋橋跨布置為(90+160+90)m，橋梁為三跨波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，全長(zhǎng)350m。橋梁主梁采用單箱單室變截面波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，主墩采用雙肢實(shí)體墩，下部基礎(chǔ)采用承臺(tái)接群樁基礎(chǔ)，樁基按鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)，主橋總體布置見(jiàn)圖2。2)主梁構(gòu)造。上部結(jié)構(gòu)主梁采用單箱雙室波形鋼腹板預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁按2．8m，3．2m和4．8m梁段長(zhǎng)度分段;箱梁頂板寬16．75m，底板寬9．75m;支點(diǎn)梁高11．0m，跨中梁高5．0m，跨中至15號(hào)截面(長(zhǎng)21．6m)為等梁高段，15號(hào)截面向墩頂按1．5次拋物線規(guī)律變化。箱梁跨中至15號(hào)截面底板厚度35cm，支點(diǎn)底板厚度150cm，底板厚度由15號(hào)截面向支點(diǎn)按1．5次拋物線規(guī)律變化。12號(hào)～15號(hào)截面為底板加厚段，箱梁梁端(跨中)～12號(hào)截面底板索布置梁段底板上緣平行橋面。0號(hào)～3號(hào)梁段為預(yù)應(yīng)力混凝土，4號(hào)～11號(hào)梁段為鋼－混凝土組合腹板外，其他節(jié)段腹板均為波形鋼腹板，波形鋼腹板鋼材為Q345qD，波高22cm，鋼板厚25mm～16mm，其形狀按1600型采用。0號(hào)梁段箱梁腹板采用110cm，1號(hào)梁段箱梁腹板采用100cm～80cm，2號(hào)及3號(hào)梁段箱梁腹板采用80cm。箱梁混凝土采用C60高強(qiáng)混凝土，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見(jiàn)圖3。波形鋼腹板與混凝土頂?shù)装宓倪B接采用嵌入式連接方式。波形鋼腹板與橫隔的連接采用開(kāi)孔鋼板剪力鍵連接。波形鋼腹板的各節(jié)段之間選擇了重疊貼角焊接形式，為焊接方便，連接處設(shè)計(jì)了M22普通螺栓臨時(shí)連接。鋼－混凝土組合腹板，混凝土僅在于加強(qiáng)波形鋼腹板抗剪能力和穩(wěn)定性，其自身抗剪力作為安全貯備，混凝土與波形鋼腹連接采用栓釘連接。3)橋墩及基礎(chǔ)。橋墩采用雙薄壁墩，墩壁厚度為1．8m，橫向?qū)挾葹?．75m，墩壁中心間距6．0m。橋墩采用擴(kuò)大基礎(chǔ)與剛性樁組合基礎(chǔ)，基礎(chǔ)平面尺寸為15．2m×11．2m，基礎(chǔ)厚度為5．5m;剛性樁樁徑為2．0m，樁基橫向中心間距6．0m，縱向中心距4．0m。若橋墩采用擴(kuò)大基礎(chǔ)也可滿足豎向和水平承載力要求，但本橋位于高震區(qū)，為提高基礎(chǔ)的嵌固效果，采用群樁基礎(chǔ)以抗滑、抗傾覆。

3針對(duì)常見(jiàn)病害的改進(jìn)設(shè)計(jì)

3．1主梁跨中下?lián)?

1)主梁下?lián)咸卣?。主梁下?lián)系闹饕卣?撓度隨著時(shí)間不斷增加，增加速度表現(xiàn)為加速、減速、勻速的變化趨勢(shì);結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期荷載作用下?lián)隙鹊淖畲笾颠h(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。表1列出了全球范圍內(nèi)一些大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋下?lián)锨闆r，從表1中可以看出，我國(guó)同期建設(shè)的橋梁普遍存在主梁跨中下?lián)蠁?wèn)題，間接證明大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題，需要進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)方案［1－2］。2)原因分析。跨中持續(xù)下?lián)系挠绊懸蛩貧w納起來(lái)有:混凝土由于取材以及配合比的特殊性，對(duì)其收縮徐變特性認(rèn)識(shí)不足，實(shí)際發(fā)生的收縮徐變大大超出設(shè)計(jì)預(yù)期，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)下?lián)线^(guò)大;預(yù)應(yīng)力束的布置方式不合理以及對(duì)預(yù)應(yīng)力的實(shí)際損失估算不合理，導(dǎo)致混凝土拉應(yīng)力過(guò)大;管道灌漿不飽滿，預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，發(fā)生失效或部分失效;施工超方導(dǎo)致橫中計(jì)算不足;運(yùn)營(yíng)期間超載，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性不可逆轉(zhuǎn)損傷。對(duì)設(shè)計(jì)而言以上原因最主要是跨中預(yù)應(yīng)力鋼束布置不合理，鋼束產(chǎn)生徑向力，導(dǎo)致跨中持續(xù)下?lián)?，徑向力力學(xué)模型見(jiàn)圖4。歸結(jié)到底，箱梁跨中產(chǎn)生下?lián)现饕蚴?主梁彎矩包絡(luò)圖的形狀和底板索形狀相反，底板索不合理引起的徑向力引起的。3)解決方案。根據(jù)以上分析，徑向力產(chǎn)生跨中彈性下?lián)舷喈?dāng)大，為消除跨中下?lián)?，宜先消除徑向力。故本文提出跨中設(shè)置水平底板索的設(shè)計(jì)方案，即將傳統(tǒng)的沿底板布設(shè)的曲線預(yù)應(yīng)力束調(diào)整為水平向布設(shè)的底板水平預(yù)應(yīng)力束，水平底板束布置圖見(jiàn)圖5。直線拉索后，無(wú)向下的徑向力，跨中不再產(chǎn)生由于預(yù)應(yīng)力的布設(shè)而產(chǎn)生的跨中下?lián)稀?

3．2腹板開(kāi)裂

1)原因分析。腹板斜裂縫為結(jié)構(gòu)受力性能裂縫，危害大，其主要原因有:豎向預(yù)應(yīng)力張拉、錨固工藝控制不好，預(yù)應(yīng)力損失大，導(dǎo)致腹板出現(xiàn)較大的主拉應(yīng)力;部分梁體腹板未設(shè)置腹板彎下鋼束，導(dǎo)致腹板自身抗剪能力不足;其次腹板厚度不足，或者尺寸全橋不協(xié)調(diào)，受剪箍筋配置不合理或過(guò)少，導(dǎo)致抗剪能力不足;施工質(zhì)量控制不夠好，混凝土振搗不密實(shí)，養(yǎng)護(hù)不到位。2)改進(jìn)措施。為避免本橋產(chǎn)生腹板開(kāi)裂的病害，設(shè)計(jì)中采用波形鋼腹板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土腹板，這樣做不僅減輕了上部結(jié)構(gòu)自重，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能，也消除了腹板開(kāi)裂的病害風(fēng)險(xiǎn)。但是采用波形鋼腹板，會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題，隨著橋梁跨徑的增大，梁截面也隨之變高，梁根部波紋鋼腹板自由長(zhǎng)度也變大，腹板屈曲穩(wěn)定問(wèn)題較為突出，為此本橋設(shè)計(jì)提出，設(shè)置內(nèi)襯混凝土+水平隔板的設(shè)計(jì)方案，水平隔板的設(shè)置可以減小波形腹板的自由長(zhǎng)度，增大其抗屈曲穩(wěn)定的性能，內(nèi)襯混凝土+水平隔板布置見(jiàn)圖6［3－4］。

4結(jié)論

對(duì)大跨度連續(xù)剛構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)自重占結(jié)構(gòu)承載力的70%以上，減輕結(jié)構(gòu)自重能大大提高結(jié)構(gòu)承載力，進(jìn)一步增強(qiáng)結(jié)構(gòu)跨度。故對(duì)大跨度剛構(gòu)橋，推薦采用波形鋼腹板替代傳統(tǒng)混凝土腹板，波形鋼腹板連續(xù)剛構(gòu)既能提高預(yù)應(yīng)力導(dǎo)入度，又能解決箱梁根部腹板開(kāi)裂問(wèn)題。針對(duì)連續(xù)剛構(gòu)跨中持續(xù)下?lián)蠁?wèn)題，提出的設(shè)置水平底板索，可從根源解決跨中下?lián)蠁?wèn)題。針對(duì)波形鋼腹板屈曲問(wèn)題，提出的設(shè)置水平隔板+內(nèi)襯混凝土組合方案，可確保梁根部腹板不屈曲。以上措施的實(shí)施，既增大了傳統(tǒng)連續(xù)剛構(gòu)橋的跨徑，又解決了常規(guī)混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋常見(jiàn)病害，適合在后續(xù)項(xiàng)目積極推廣應(yīng)用。

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作者:常亞林 單位:甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院股份有限公司