1、PAGE PAGE 78“大跨徑梁橋長期撓度的控制”目錄 緒 論1.1大跨跨梁橋發發展概況況331.2大跨跨梁橋長長期撓度度的問題題41.3 兩兩種不同同的預應應力設計計觀點61.4“零零彎矩”理論工工程實例例81.5 本本課題研研究的主主要內容容111第二章 長期撓撓度成因因及控制制2.1傳統統預應力力設計觀觀點存在在問題122 2.2 預預應力“零彎矩”理論的的深化1152.3體外外索的引引進16 2.44 抗彎剛剛度EJ的選擇擇17第三章 箱梁的的懸臂施施工3.1湘潭潭湘江二二橋實例例193.2南昌昌贛江西西支特大大橋223.3 蘇蘇通75m連續梁梁方案 2333.4蘇通通2688m連續

2、剛剛構橋26 連續剛構構橋 44.1 跨中對對頂合攏攏30 44.2 箱梁下下緣預應應力張拉拉合攏32 44.3 體外預預應力索索 333 44.4 跨中預預壓重 355第五章 工工程實例例 55.1 蘇通大大橋輔航航道橋概概況 37 55.2 結構復復算 41 55.3 控制措措施 44 55.4 臨時斜斜拉索輔輔助合攏攏 455 55.5 體系轉轉換合攏攏后連續續剛構49 55.6綜合控控制新方方法51 第六章 結束語552第一章 緒緒論 1.1 大大跨梁橋橋發展概概況 自二十世紀紀五十年年代中期期在德國國萊茵河河上采用用懸臂施施工法建建成Benndorrf橋以來來，懸臂臂澆筑和和懸臂拼拼

3、裝工藝藝得到不不斷改進進、完善善和推廣廣應用，從從而使得得預應力力混凝土土梁橋成成為許多多國家廣廣泛采用用的橋型型之一。六六十年代代以來我我國開始始修建帶帶掛孔的的T構，其其代表如如重慶長長江大橋橋（1700m），由由于T構接縫縫、跳車車、漏水水和行車車不平順順，已不不適用于于高等級級公路。進進入八十十年代被被預應力力混凝土土連續梁梁代替，其其代表為為湖南常常德沅水水大橋（1200m跨，20m寬單箱箱梁）和和廣東九九江二橋橋（1600m懸拼），目目前最大大跨徑為為南京長長江二橋橋南汊橋橋（1655m連續梁梁）。19885年開工工的廣東東洛溪大大橋（1800m）是中中國第一一座連續續剛構；198

4、88年底建建成以后后顯示了了連續剛剛構橋的的優越性性能，它它跨越能能力大，施施工中無無需體系系轉換，不不需要大大噸位支支座，因因此在全全國大跨跨領域橋橋中迅速速推廣。2000m以上的的跨徑連連續剛構構橋近20座，在在當今世世界跨徑徑大于2400m的特大大跨徑梁梁橋中，我我國占大大多數以以上（如如表1-1）。現現對幾座座典型橋橋梁情況況簡介如如下：1、湖北沙沙洋漢江江橋，于于19885年建成成。主橋橋為8跨一聯聯的預應應力混凝凝土連續續梁橋，跨跨徑為62.4+661111+662.44m，長7922m，橋寬12m。上部部構造為為單箱，梁梁高根部部6.00m，跨中3.00m。橋墩墩設兩個個2000

5、0t盆式橡橡膠支座座。采用用C40混凝土土，24絲5mm高強鋼鋼絲束，弗弗氏錨具具，懸臂臂澆筑利利用斜拉拉移動式式支架施施工。全全橋包括括引橋總總長18118.55m。該橋是是我國首首座跨徑徑過百米米的連續續梁橋。2、19887年建成成湖南省省常德沅沅水橋。橋橋全長14007.886m，主橋橋為84+31120+84mm預應力力混凝土土連續梁梁橋。本本橋是國國內首座座20m的單箱箱梁橋。梁高根部6.8m，跨中3.0m。雙向預應力配筋，采用大噸位XM錨具。箱梁采用懸臂澆筑，每個橋墩設4個2000t盆式橡膠支座。3、廣東省省洛溪橋橋于19888年建成成，為我我國建造造的第一一座預應應力混凝凝土連續

6、續剛構橋橋。橋全全長19116.004m。主橋橋為65+1255+1880+1110mm。長4800m，橋寬15.5m，由單單箱組成成。梁高高3.010.0m。橋墩墩為雙薄薄壁柔性性墩，2.220880箱型截截面，高高29m。主梁梁采用三三向預應應力，VSLL7絲鋼絞絞線系統統，縱向向束用31根12.8mmm鋼絞線線，張拉拉力42775kNN，鋼絲最大長度度逾1900m。主梁梁施工采采用懸臂臂澆筑，65m和1100m兩邊跨跨先合攏攏。然后后1255m和1800m兩跨同同時合攏攏。該橋橋的建成成促進了了我國連連續剛構構橋的迅迅速發展展。4、湖北省省黃石長長江大橋橋于19995年建成成。全橋橋長2

7、5880.008m。主橋橋為1622.5+32245+1622.5mm，五跨跨一聯預預應力混混凝土連連續剛構構橋。橋橋面寬19 .5mm,梁為單單箱單室室，根部部高13m，跨中中高4.11m，三向向預應力力。縱向向預應力力束采用用高強低低松馳鋼鋼絞線，大大噸位群群錨體系系，張拉拉噸位為為42771kNN。橫向向預應力力束采用用54扁錨體體系。張張拉噸位位為5511kN。豎向向預應力力筋采用用32mmm精軋螺螺紋粗鋼鋼筋，張張拉噸位位為5422kN。主墩墩為雙壁壁式，雙雙壁中心心距為10.5m，墩高44.748.40mm，柔度度滿足主主梁伸縮縮變形要要求。懸懸臂施工工掛籃自自重及施施工荷載載控制

8、在在13550kNN以下。該該橋是長長江上第第一座連連續剛構構橋。5、19997年建成成的廣東東虎門大大橋輔航航道橋（主主孔2700m）為中國國最大跨跨徑連續續剛構橋橋。跨徑徑為1500+2770+1150mm。橋面面寬33m，由雙雙箱組成成，梁高高根部14.8m，跨中5.00m，采用用三向預預應力。箱箱梁采用用懸臂施施工，分分為31段，每每段重2388t。橋墩墩為雙柱柱式空心心墩，高高約30m，采用用提升模模板施工工。主梁梁于19996年5月合攏攏。1.2 大大跨梁橋橋長期撓撓度的問問題 但是近200多年來來，不少少大跨徑徑梁橋先先后出現現持續下下撓的現現象。19995年建成10660m一聯

9、、主主跨2455m的黃石石長江大大橋，通通車運營營以來跨跨中下撓撓已達32ccm。主跨2700m的虎門門大橋輔輔航道，從1997年建成通車以來跨中下撓已達20cm。廣東省南海金沙大橋主橋（66m+120m+66m）預應力混凝土連續剛構，使用不滿9年，跨中梁體產生嚴重下撓。同時，箱梁腹板伴隨著出現大量斜裂縫56。一些省市主主管部門門及時地地進行了了加固處處理。但但是，加加固舊橋橋的費用用也是很很可觀的的。一般般而言，加加固原有有橋梁的的費用一一般約占占新建橋橋梁費用用的1020%（雙曲曲拱橋加加固改造造費用則則為新建建橋梁的的2040%）7。不同跨徑橋橋梁跨中中下撓平平均速率率，從國國內一些些大

10、跨梁梁橋的實實測記錄錄分析如如下：L10001600m f徐0.51cmm/年L16002200m f徐12cmm/年L22002700m f徐23cmm/年表11 2400m以上連連續剛構構橋一覽覽表序號橋名國家建成年跨徑截面備注1斯托馬橋挪威199894+3001+772單室箱主跨中部1182mm用輕質質砼；邊邊跨梁內內填礫石石2拉夫特桑德德特大橋橋挪威199886+2002+2298+1255單室箱橋在R30000mm平曲線線上，中中部2244m輕質砼砼，邊跨跨壓重3虎門大橋輔輔航道橋橋中國1997150+2270+1500雙單室箱橋在R=770000m平曲線線上，C55砼4蘇通長江大大

11、橋輔橋橋中國2006140+2268+1400雙單室箱(在建)跨跨中設體體外索5云南元江大大橋中國200358+1882+2265+1944+700單室箱橋高1633m6門道橋澳大利亞1985145+2260+1455單室箱邊跨懸出與與引橋相相連7寧德下白石石大橋中國2003145+222660+1145雙單室箱梁底用1.6次拋物物線8瀘州長江二二橋中國2002150+2252+55單室箱邊跨重力式式錨碇橋橋臺，C60砼9Schotttwiien橋奧地利1989250單室箱四跨連續剛剛構10Doutoor河橋葡萄牙1991250單室箱雙線鐵路11重慶黃花園園大橋中國1999137+332550

12、+1137雙單室箱連續長度110244m12馬鞍石嘉陵陵江大橋橋中國2001146+332550+1146雙單室箱雙幅，連續續長度10442m13宜水路金沙沙江大橋橋中國2005140+2249+1400單室箱（在建），C65砼14黃石長江大大橋中國1995162.55+32455+1662.55單室箱連續長度110600m，C55砼15江津長江大大橋中國1997140+2240+1400單室箱C50砼16重慶嘉陵江江大橋中國1997140+2240+1400雙單室箱, , 17重慶龍溪河河大橋中國1999140+2240+1400雙單室箱18貴州六廣河河大橋中國2002145+2240+14

13、55雙單室箱橋墩高733m和90mm大跨梁橋跨跨中下撓撓和開裂裂影響了了橋面的的平整度度和結構構的耐久久性。控控制長期期下撓是是我國預預應力砼砼連續梁梁（剛構構）橋當當前亟待待解決的的難題。由由于它是是一門十十分復雜雜的學問問，國內內工程界界已從不不同的領領域采用用過不同同的方法法進行過過很多研研究，但但至今奏奏效均不不大。我我國橋梁梁建設大大好形勢勢迫切需需要新思思維的產產生，要要對當前前大跨梁梁橋工程程控制的的理論所所存在的的問題進進行反思思，對傳傳統設計計方法的的錯誤勇勇于更正正。要打打破規范范、解放放思想、與與時俱進進提出解解決長期期下撓問問題的新新途徑。對于跨中設設在雙坡坡豎曲線線范

14、圍內內的大跨跨連續梁梁橋，其其跨中下下撓只相相當于增增大豎曲曲線的半半徑R而已，在在外觀上上不會出出現突變變。但蘇蘇通大橋橋輔航道道橋處于于1.5的單單坡上，如如果跨中中在建造造時產生生過大的的抬高、運運營后又又發生過過大的下下撓，兩兩者都將將破壞全全橋線型型的平順順，影響響高速行行車的舒舒適性。業業主要求求確保橋橋面的標標高都統統一在1.5單坡坡上，是是該工程程的難點點所在。為為此蘇通通大橋主主管部門門對2688m連續剛剛構輔航航道橋跨跨中將發發生長期期撓度的的問題特特別重視視，力求求使跨中中長期下下撓的歷歷史在蘇蘇通大橋橋輔航道道2688m橋跨不不再重顯顯。本課課題配合合這種需需要進行行控

15、制大大跨梁橋橋長期下下撓的專專題研究究。1.3 兩兩種不同同的預應應力觀點點眾所周知，不不同觀點點的預應應力設計計直接影影響到結結構施工工和成橋橋以后的的狀態。通通常由于于設計預預應力設設計的原原因，在在建造結結構的過過程中就就存在不不平衡內內力，那那么在雙雙懸臂結結構中必必然產生生初始撓撓度，采采用預拱拱度的做做法只能能暫時的的減小施施工合攏攏前的撓撓度。由由于該不不平衡內內力在預預拱度中中并不能能消除，所所以合攏攏后布平平衡內力力連續梁梁中又產產生后期期撓度fg。隨著著時間的的增長，砼砼徐變也也沿合攏攏前存在在初始狀狀態轉角角將產生生后期撓撓度ft，這就就是大跨跨梁橋發發生長期期下撓的的原

16、因所所在。當今關于懸懸臂施工工大跨梁梁橋預應應力設計計，有兩兩種截然然不同的的觀點。1.3.11 傳統預預應力設設計觀點點在劉效堯、趙趙立成主主編的公公路橋涵涵設計手手冊梁梁橋（下下冊）中中9，指出出預應力力配索的的體系選選擇依據據：預應應力束應應根據最最不利荷荷載組合合下的彎彎矩、軸軸力、剪剪力包絡絡圖（不不含預應應力及相相關內力力）進行行預應力力筋的合合理配束束。在大大跨徑預預應力混混凝土連連續梁中中，其體體系轉換換后的結結構重力力或一次次落架的的結構重重力產生生的內力力一般均均超過總總內力的的50，故故建議按按成橋后后的結構構重力與與荷載內內力相組組合進行行預配預預應力鋼鋼束，計計算其預

17、預應力損損失及彈彈性次內內力后，再再根據全全橋最不不利內力力組合（含含預應力力及相關關內力）進進行調整整或驗算算。傳統觀點以以強度為為目標控控制設計計選擇成成橋后運運營狀態態（連續續梁）為為基本圖圖式（按按最終狀狀況的一一次落架架狀態），通通過運營營狀態的的內力包包絡圖，按按保留一一定壓應應力儲備備原則來來設計梁梁體內的的預應力力索。為為了控制制施工中中梁頂面面的標高高符合設設計線形形，通常常采用“撓度反反向設置置法”（即預預拱度）。在在雙懸臂臂施工中中，梁的的安裝標標高還要要根據分分塊施工工預應力力大小以以及梁段段標高實實測情況況，通過過復雜的的工程控控制計算算來確定定。總之，從傳傳統的預預

18、應力設設計觀點點可以看看出，它它們均是是采用內內力包絡絡圖進行行控制設設計的。由由于該觀觀點被列列入設計計手冊和和規范，所所以運用用該方法法設計的的梁橋占占到絕大大多數。但但是，正正是采用用傳統的的預應力力設計觀觀點，卻卻出現了了成橋若若干年后后跨中持持續下撓撓的現象象。1.3.22 預應力力的“零彎矩”設計觀觀點1988年年范立礎礎院士主主編預預應力砼砼連續梁梁書中中301頁中，提提出一種種減少由由混凝土土徐變引引起次應應力的途途徑110：可以選選擇預加加力引起起的彎矩矩，使它它剛好抵抵消建造造過程中中產生的的彎矩，這這樣就可可使徐變變對結構構的影響響予以消消除。新觀點以撓撓度為目目標控制制

19、，由于于不設預預拱度橋橋梁線型型始終不不變。其其特點是是用預應應力的配配置來抵抵消懸臂臂施工自自重彎矩矩Mg為準，當當施工中中梁各截截面恒載載彎矩MiMtMg0時，即即消除了了撓度和和梁初始始轉角。這樣樣當砼徐徐變發生生時，梁梁體僅有有軸向位位移而不不產生撓撓度。在80年代代末期在在修建洛洛溪大橋橋1800m連續剛剛構的同同時，國國內廣東東和湖南南省一些些工程師對“預拱度度法”提出質質疑。認認為預抬抬高不能能解決力力的平衡衡，因此此不能消消除合攏攏后箱梁梁后期的的繼續下下撓。在在他們主主持的設設計中采采用了預預應力“零彎矩”的觀點點。修建建了近十十座連續續梁橋，都都取得了了方便施施工、簡簡化工

20、程程控制和和后期下下撓較小小的效果果。由于于我國連連續梁橋橋修建歷歷史不長長，兩種種觀點對對后期下下撓的效效果一時時分辯不不出，對對方爭議議時間達達十年之之久。20004年被認認為設計計和施工工質量都都很好的的廣東虎虎門大橋橋輔航道道橋（2700m）下撓21ccm并發現現裂縫的的事實震震警了橋橋梁界，促促使大家家對傳統統方法進進行反思思。因此此本文著著重介紹紹大家都都不熟悉悉的“零彎矩”觀點，通通過認真真的研討討和深化化，為控控制大跨跨梁橋長長期下撓撓問題找找到一條條新路。1.4“零零彎矩”理論工工程實例例1.4.11、19889年在廣廣東佛山山石南大大橋（1300m連續剛剛構）。為為了充分分

21、利用廣廣東九江江大橋剩剩余100多噸7進口平平行鋼絲絲，專門門研制了了新型77平行鋼鋼絲群錨錨（DXFFM211）錨具具來代替替昂貴的的鋼絞線線J15.24（當時90000元/噸）和VSL錨具。由由于7平行鋼鋼絲不宜宜平彎，故故預應力力全部采采用了直直索，并并運用了了“零彎矩”理論。為為此專程程請教了了同濟大大學。在在范立礎礎院士的的指導下下，終于于在中國國首例完完成按“預應力力零彎矩矩理論”設計的的連續剛剛構橋。石石南大橋橋19991年建成成通車，運運營至今今情況良良好，拱拱頂下撓撓甚少，經經檢查無無裂縫。1.4.22、19993年建成成湖南湘湘潭湘江江大橋是是我國首首座采用用“連續千千斤頂

22、”做起重重設備的的拼裝連連續梁，橋橋跨6990m，單箱箱寬20m，吊重1000t。考慮慮到四個個橋墩8個面均均共用一一套模板板，故要要求預制制、拼裝裝和運營營三個階階段的梁梁面標高高一致，所所以施工工中預應應力設計計改用“零彎矩”理論配配索，不不設“預拱度”。實施施中各梁梁塊高程程誤差小小于5mm，90m跨中合合攏高程程誤差為為 3mmm，如此此高精度度是前所所未有的的，顯示示了新理理論的威威力。19993年12月湘潭潭二橋提提前建成成通車，二二年后復復測跨中中撓度無無變化，而而將原留留在跨中中下緣的的預應力力備用索索取出。施施工情況況詳見文文獻111 ，如圖1-1和1-2。從湘湘江二橋橋開始

23、，我我國連續續梁橋采采用先進進的“預制拼拼裝工藝藝”得到推推廣。1.4.33為了充充分利用用基礎工工程所設設置的纜纜索起重重機，湖湖南省三三座連續續梁橋都都采用預預制拼裝裝新工藝藝來加快快工程進進度。這這些橋由由于預應應力按懸懸臂圖式式零彎矩矩理論設設計，不不設預拱拱度，工工程控制制十分簡簡便，均均由施工工單位進進行。如圖1-33、19994年建成成安鄉大大鯨港大大橋（8550m，雙幅幅） 11-4、19996年建成成益陽資資江二橋橋（6880m，雙幅幅） 11-5、19998年建成成常德石石龜山澧澧水大橋橋（4880m，橋寬10m）文獻122113也也介紹了了廣東省省多座懸懸臂施工工連續梁梁

24、橋的所所采用分分階段配配索方法法：即懸懸臂施工工階段“按零彎彎矩”平衡配配索，合合攏后所所配置后后期索滿滿足使用用階段無無拉應力力，最后后配置豎豎向預應應力滿足足抗剪要要求，這這樣有利利于控制制施工撓撓度和減減小長期期徐變變變形。根根據文獻獻中的介介紹，在在某47mm+700m+445m三跨連連續梁的的工程實實踐中取取得了較較好的效效果。圖1-1. 900m橋跨、20m寬箱按按零彎矩矩設計懸懸拼圖1-2. 690mm跨湘江江二橋建建成圖1-3. 88500m纜吊拼拼裝的大大鯨港大大橋圖1-4. 66800m懸吊拼拼裝的益益陽大橋橋圖1-5. 480mm纜吊拼拼裝石龜龜山大橋橋1.5 本本課題研

25、研究的主主要內容容為探索上述述問題，本本人在總總結前人人研究成成果的基基礎上，從從調整結結構預應應力設計計、改善善結構受受力狀況況的角度度出發，力力求從在在以下幾幾方面做做較深入入的研究究，以期期獲得控控制長期期撓度的的實際應應用價值值的結論論：一、對傳統統預應力力設計觀觀點進行行反思，找找出它產產生長期期下撓的的根源。二、將“零零彎矩”的設計計觀點進進一步深深化，使使之更加加全面和和完善。對對于特大大跨徑梁梁橋還要要特殊設設計。同同時提出出一些主主動、有有效的控控制長期期撓度的的新措施施。三、結合正正在建設設中的蘇蘇通長江江大橋輔輔航道橋橋（跨徑徑組合1400m+2268mm+1440m連續

26、剛剛構橋），對對傳統方方法產生生的長期期撓度和和按新觀觀點所控控制長期期撓度進進行比較較。第二章長期期撓度成成因及控控制 從第一章章我們認認識到有有兩種不不同的預預應力設設計觀點點。預應應力的設設計直接接影響到到結構施施工和成成橋以后后的受力力與線型型，并與與運營中中長期撓撓度的控控制是息息息相關關的，因因此它也也是解決決長期下下撓的根根源所在在。從這這個意義義上說，只只要對預預應力進進行了合合理的設設計，就就能夠從從源頭上上解決問問題。本本章從傳傳統預應應力設計計觀點進進行分析析中找到到大跨梁梁橋產生生長期下下撓的原原因。通通過對“預應力力零彎矩矩”設計理理論的深深化，為為控制長長期撓度度的

27、增長長找到新新的途徑徑。2.1 傳傳統預應應力設計計觀點存存在問題題2.1.11圖式。傳傳統預應應力混凝凝土梁橋橋配索設設計，所所選基本本結構是是橋梁最最終狀態態運營狀狀態的連連續梁圖圖式。先先假定在在支架上上澆筑箱箱梁,按一次次落架計計算連續續梁恒載載彎矩Mg。其特特點是恒恒載彎矩矩圖比較較緩和，與與懸臂梁梁彎矩M0相較，正正、負彎彎矩絕對對值均更更小（支支點負彎彎矩M約為2 MM0/3，跨中中正彎矩矩M約為M0/3）。再再計入活活載、溫溫度、混混凝土收收縮等因因素，作作出運營營狀態的的總彎矩矩M包絡圖圖，由此此配好連連續梁內內的預應應力索。設設計的原原則是控控制不出出現拉應應力并預預留一定

28、定的壓應應力儲備備。在傳傳統的設設計觀點點中，對對恒載（長長期持續續荷載）和和變化荷荷載（活活載及附附加力）是是同等對對待的。預預應力的的設計既既要考慮慮恒載又又要同時時考慮變變化荷載載的作用用，這樣樣使得預預應力的的設計不不能完全全針對起起主導作作用的恒恒載，也也不可能能實現零零彎矩，所所以產生生施工中中撓度是是必然的的。2.1.22預拱度度。為了了控制懸懸臂施工工中梁頂頂面的標標高符合合設計線線形，設設計被迫迫采用設設置預拱拱度的方方法。即即將梁的的下撓值值f反方向向加在預預制廠的的梁底模模板上，使使梁面有有一個抬抬高量，這個個預抬高高稱“安裝標標高”。施工工線形中中實際包包含了三三種預拱

29、拱度114:恒載預預拱度、活活載預拱拱度和徐徐變下撓撓預拱度度。恒載載預拱度度是指在在橋梁的的架設過過程中預預先將梁梁部結構構設置一一向上的的拱度(計算撓撓度的反反向值)，此外外施工預預拱度還還包括橋橋面和砼砼長期收收縮徐變變撓度。一一般設置置施工預預拱度的的曲線線線形和數數值，是是將從施施工開始始到完工工后一年年左右時時間中，每每一節點點的彈性性和徐變變總撓度度的數據據值反向向設置。活活載預拱拱度則是是考慮到到使梁在在運營狀狀態時也也能保持持設計線線形狀態態，一般般在線路路設計線線形上疊疊加一活活載的反反向撓度度值，也也有的設設計者直直接將這這部分活活載撓度度考慮到到了基本本設計線線形之上上

30、。一般般橋梁結結構取1/2車輛活活載產生生的撓度度值設置置活載預預拱度，連連續梁橋橋的活載載預拱度度稍小一一些。上上敘三種種預拱度度的設置置使問題題變得特特別復雜雜，需要要專門的的機構進進行“工程控控制”。即在施工中中，梁的的“安裝標標高”還要根根據分塊塊施工預預應力大大小以及及梁段標標高實測測情況，通通過計算算來確定定。當使使用完善善的預拱拱度的方方法進行行設計后后，能使使一年后后竣工驗驗收時的的標高恢恢復到設設計標高高。2.1.33 連續梁梁懸臂施施工中實實際圖式式是雙懸懸臂梁。其其支點自自重彎矩矩Mg與簡支支梁圖式式的跨中中彎矩M0的絕對對值相等等。雙懸懸臂圖式式支點自自重彎矩矩Mg與從

31、運運營連續續梁狀態態彎矩MN存在著著一個差差值MeMNMg（為絕絕對值之之差，約約為M0/3）（見見示意圖圖2-1和2-2）。圖2-1 圖22-2彎矩差Mee作用在在雙懸臂臂梁上，故故必然產產生撓度度f，在相相應的結結構各個個截面上上、下緣緣都存在在不平衡衡的應力力和相應應的初始始轉角（見示示意圖2-3）。傳傳統觀點點按撓度度反向設設置好預預留圖2-3拱度，雖能能做到合合攏時的的梁面標標高符合合設計要要求，但但卻不能能消除梁梁內所存存在的不不平衡內內力Me。所以以結構合合攏后彎彎矩差Me仍然作作用在連連續梁體體系上，將將產生相相應的撓撓度f和初始始轉角（見示示意圖2-4）。很很顯然，合合攏后由

32、由彎矩差差Me產生的的總的初初始撓度度圖2-4為f+ ff，相應應的總的的初始轉轉角為+。并且且，隨著著時間的的增長，砼砼徐變產產生后梁梁仍能沿沿合攏前前存在初初始轉角角的狀態態產生后后期撓度度。從我我國大跨跨梁橋長長期下撓撓13cmm/年速度度，可見見后期撓撓度的數數值還是是相當可可觀的，它它數倍于于彈性撓撓度。應當特別指指出采用用梁面預預抬高的的老辦法法，它并并不能改改變結構構的受力力狀況及及其初始始狀態，將將必然產產生長期期撓度問問題，應應當抓住住這個問問題的根根源，從從改變傳傳統的設設計預應應力的觀觀點入手手，以消消除結構構的不平平衡內力力的手段段來消除除每一個個階段的的撓度和和初始轉

33、轉角，達達到控制制長期撓撓度的目目的。2.2預應應力的“零彎矩”理論的的深化湖南和廣東東一些橋橋梁專家家在懸臂臂施工所所持的預預應力“零彎矩”設計觀觀點，從從實際出出發抓住住事物的的本質，通通過預應應力手段段取得了了力學上上平衡，由由此不設設預拱度度，使施施工的立立模安裝裝標高與與成橋標標高能夠夠保持一一致。這這樣不但但極大的的簡化了了工程控控制，而而且實踐踐證明它它對控制制長期撓撓度的效效果也十十分理想想。零彎彎矩設計計初期它它主要偏偏重于雙雙懸臂施施工階段段的預應應力配置置，即使使結構滿滿足施工工狀態恒恒載“零彎矩”的要求求。然而而合攏后后連續梁梁狀態中中還有橋橋面二期期恒載和和長期活活載

34、的作作用，它它們在連連續梁上上又產生生新的彎彎矩M，又相相應出現現新的撓撓度，此此時箱梁梁頂、底底板中的的預應力力已對它它們毫無無辦法了了，所以以本文要要將“零彎矩”觀點進進一步深深化。2.2.11大跨梁梁橋的恒恒載眾所周知恒恒載（含含一期恒恒載及其其二期恒恒載）是是大跨梁梁橋的主主要矛盾盾(見表21)11617322，其其彎矩Mg占到總總彎矩M的80以上上，更是是使結構構產生長長期撓度度的主要要方面。由由于傳統統的預應應力設計計不是全全部針對對恒載而而設置，它它沒有抓抓住這個個的主要要矛盾，就就不能解解決長期期下撓問問題。但但恒載形形成經過過雙懸臂臂施工、連連續梁合合攏、橋橋面澆筑筑以及運運

35、營等四四個階段段。因此此在大跨跨梁橋中中也要分分階段設設計預應應力，使使其滿足足不同階階段恒載載“零彎矩”的要求求。應當當特別注注意：在在這點上上它與傳傳統的“一次性性到位”的預應應力設計計方法是是截然不不同的。 彎總的項目蘇通北岸引引橋贛江西支特特大橋蘇通大橋輔輔航道橋橋主跨跨徑（m）75110268恒載彎矩/總彎矩矩82%85%83%2.2.22恒載零零彎矩原原理為什么恒恒載彎矩矩為零最最終導致致撓度也也為零呢呢？可以以用撓度度計算的的基本公公式來論論證：由由于預應應力彎矩矩MT與自重重彎矩M0相平衡衡，使梁梁內彎矩矩Me0（2-1）圖原可出梁度零5 自矩 力 內 M位用中生內采用“零零彎

36、矩”觀點設設計預應應力后懸懸臂施工工狀態的的內力和和變形就就等同于于滿堂支支架整體體建造狀狀態。所所以合攏攏后恒載載混凝土土徐變的的次內力力值也大大幅度減減少，能能使徐變變的下撓撓值也趨趨近于零零。2.3體外外索的引引進2.3.11連續梁梁（剛構構）合攏攏后，接接著施工工橋面系系g2（二期期恒載）；進入運運營階段段，還要要承受均均布活載載gp1.005（t/車道）。這這兩者統統稱為連連續梁圖圖式的后后期均布布恒載gp，它它將產生生不小的的跨中撓撓度ft，這也也是大跨跨梁橋長長期下撓撓f的一個個主要組組成部分分。無論傳統統的“預抬高”和“預應力力零彎矩矩法”都只能能解決合合攏前的的跨中標標高問題

37、題，使其其施工撓撓度絕對對值盡量量少發生生在跨中中。但這這兩種手手段都不不能阻止止ft的產生生。蘇通大橋橋2688m連續剛剛構，為為了控制制長期撓撓度fp的發展展，在箱箱梁內設設置了體體外索R.如圖2-33.如果設設計恰當當，能使使它所產產生的彎彎矩MR恰好和和后期均均布荷載載（Pp）所產產生的Mgp相反，則則實現了了運營狀狀態的零零彎矩。 圖2-3 預應力力體外索索圖中符號： 橋面荷荷載g2 箱梁自自重g1 車車道荷載載中的均均布荷載載gp后期總荷載載gg2gp所產生生的連續續梁彎矩矩MpR：體外索索拉力 zz：體外外索到中中性軸距距離 MRR ：體外外索產生生的梁內內彎矩zR2.3.22由

38、圖可可見，要要使體外外索產生生比較明明顯的效效果，跨跨中的梁梁高Ds應該有有一定的的高度。Ds愈大體體外索彎彎矩MR愈大，效效果愈好好，Ds愈小則MR值小，效效果不明明顯。通通過分析析可得到到一個新新概念：即體外外索是解解決橋面面均布荷荷載產生生長期下下撓的一一個重要要方法。2.4抗彎彎剛度EJ的選擇擇連續梁（剛剛構）橋橋在運營營中隨時時間t的增長長將產生生長期撓撓度ft，其值值大小由由前敘（2-2）計算算公式可可見有幾幾個影響響因素。 ftMeMds/EJ (2-22)前敘的預應應力“零彎矩”方法是是用預應應力手段段MT減少自自重彎矩矩M0使梁內內彎矩Me值降到到最小程程度。但但是無論論如何

39、努努力，由由于構造造、工藝藝等種種種原因，梁梁內的彎彎矩Me在各個個截面總總不能全全部為零零，因此此長期撓撓度ft是不可可避免產產生的。因因此一個個好的設設計是如如何采取取措施，使ft值受到控制。2.4.11梁EJ.在Me值一定定的情況況下控制制ft拱度的的關鍵因因素是增增大主梁梁抗彎剛剛度EJ。其中E是箱梁梁砼彈性性模量，J是截面面慣性矩矩（JbD3/12）,與截面面高度D3成正比比。所以以要保證證跨中一一定的梁梁高Ds、增大大慣性矩矩J、那么么后期撓撓度ft值就會會急劇減減少，這這比其它它方法見見效得多多。現以以蘇通大大橋2688m連續剛剛構為例例，跨中中不同梁梁高在g27（t/m）（橋橋

40、面重）及g2.04(t/m)均布活載的共同作用下g7+29（t/m）如表2-2.表2-2 不同梁梁高ft比較梁高D(mm)慣性矩J(m4)抗彎剛度EEJ （Tm2）1006連續剛構拱拱度ft（cmm）比較4.50mm37.43313112.51005.0453.85518812.1976.1596.36633710.5847.25157.005509.2748.10213.2237468.366注：E33.51066（t/mm2）2.4.22跨中梁梁高及線線型選擇擇當蘇通大橋橋跨中梁梁高D4.550m是按傳傳統方法法確定的的，高度度偏矮，不不能實現現體外索索張拉使使后期荷荷載g9(tt/m)所

41、產生生的彎矩矩為零。因因此考慮慮加大到到D7.225m時，能能使撓度度減少26。由由此可見見目前箱箱梁底板板慣用拋拋物線型型確定梁梁高的方方法將跨跨中部分分梁的慣慣性矩削削弱過大大，造成成抗彎剛剛度EJ不足。如如果跨中中0.44L部分梁梁高采用用直線形形，加大大EJ則對減減少ft有良好好的效果果。 2.4.33跨中部部分箱梁梁采用預預制拼裝裝 眾所周周知箱梁梁砼的彈彈性模量量E是隨時時間增長長而加大大的。目目前在懸懸臂施工工中由于于加入早早強劑使使其強度度三天就就能達到到設計強強度要求求，但彈彈性模量量沒有達達到。這這也是造造成撓度度增大的的一個重重要原因因。因此此蘇通大大橋要求求砼養護護71

42、0天才能能張拉預預應力，但但影響工工期。一一個較好好的解決決的辦法法是跨中中部箱梁梁采用預預制拼裝裝新工藝藝，將跨跨中直線線設梁體體在預制制場存放放36個月，使使其砼收收縮徐變變提早完完成，彈彈性模量量E也可提提高1030%。這樣樣使運營營中長期期下撓值值ft也相應應減少1030。第三章 箱梁的的懸臂施施工設計計階段大跨徑梁橋橋通常都都采用懸懸臂施工工工藝，在在合攏前前是最不不利的工工況。前前敘“零彎矩”理論就就是抓住住這個矛矛盾，提提出箱梁梁上緣預預應力彎彎矩MT有意識識地按抵抵抗箱梁梁自重懸懸臂彎矩矩Mg原則設設計。終終使各個個截面所所預留的的彎矩Me（MgMT）甚小小，因此此合攏前前的箱

43、梁梁撓度和和轉角均均接近零零；這樣樣懸臂施施工狀況況和滿堂堂支架整整體建造造狀況是是雷同的的。國內內用這種種理論建建造的連連續梁只只有十余余座，大大多數橋橋梁工程程師都不不熟悉。因因此本章章著重匯匯總四座座實例詳詳細說明明，然后后進行歸歸納小結結箱梁懸懸臂施工工中的預預應力設設計技巧巧。3.1 湘湘潭湘江江二橋實實例湘潭湘江二二橋全長長18330.44m。其中中主跨為為50+5990+550m變截面面連續梁梁，原設設計采用用懸臂澆澆筑施工工。施工工中因工工期需要要將4990m橋跨的的單箱（B20m）連續續梁的現現澆施工工改為提提升千斤斤頂懸拼拼方案（如圖21所示）。采用“零彎矩矩理論”的初衷衷

44、是箱梁梁不需設設“預拱度”，全橋橋可以共共有一套套橫板。19993年12月湘潭潭二橋在在毛主席席百年誕誕辰前夕夕建成通通車。二二年后復復測跨中中撓度無無變化，并并將原留留在跨中中下緣的的預應力力備用索索拆除。20003年復測測跨中下下撓也無無大變化化，事實實證明了了“恒載零零彎矩”方法能能有效控控制合攏攏后跨中中砼徐變變下撓。3.1.11、箱梁梁尺寸如如表3-1，高5.42.55m，寬20.50mm，腹板板厚從1m變至0.335m；底板板寬度從從8.00m變至9.116m；底板板厚度從從0.666m變至0.225m；頂板板厚度0.5530.331m。截面面面積A19.110.9m22；中性性軸

45、Y上3.0041.003m；慣性性矩J97.6110.41mm4 ，1100m跨徑預預制箱梁梁拼裝的的自重彎彎矩MgXiPi。施工中中臨時支支點最大大彎矩Mg1296688tt.m表3.1、90m連續梁梁懸臂施施工自重重彎矩Mg1節段號MP(t.m)M1(m)ds(m)EI1/(E.I)MPM1dds/(E.II)累加值左邊右邊左邊右邊左邊右邊(t/m22)(m4)(1/t.m2)(cm)(cm)14475695 404.0 4.0 2E+06610.7 10.4 4.28EE-0884.4E-080.0166280062770.02 135121179 844.0 4.0 2E+06611.

46、5 10.7 3.99EE-0884.3E-080.0733088836440.09 127661707 1284.0 4.0 2E+06612.9 11.5 3.56EE-0884E-088026 116831948 16124.0 4.0 2E+06615.0 12.9 3.05EE-0883.6E-080.2333063398110.50 104392004 20164.0 4.0 2E+06618.0 15.0 2.54EE-0883.1E-080.2400475580660.74 92751784 23.5203.5 3.5 2E+06621.5 18.0

47、2.12EE-0882.5E-080.1822756602880.92 81621750 27243.5 3.5 2E+06626.2 21.5 1.75EE-0882.1E-080.1666120035221.09 71351742 30.5273.5 3.5 2E+06632.1 26.2 1.42EE-0881.7E-080.1544154474661.24 63051914 34313.5 3.5 2E+06640.6 32.1 1.13EE-0881.4E-080.1655961165441.41 57752214 37343.0 3.0 2E+06648.9 40.6 9.35EE

48、-0991.1E-080.1677332299661.57 427452884 40373.0 3.0 2E+06655.5 48.9 8.24EE-0999.4E-090.2855429918221.86 327144926 43403.0 3.0 2E+06667.0 55.5 6.82EE-0998.2E-090.3622982227332.22 240585199 46433.0 3.0 2E+06680.9 67.0 5.65EE-0996.8E-090.38669544122.61 160046858 49463.0 3.0 2E+06697.6 80.9 4.68EE-0995.

49、7E-090.4744059989993.08 3.1.22、預應應力設計計單箱梁上上緣寬20ccm，縱向向預應力力全部直直錨在頂頂板上，每每一個截截面共六六孔。設設計預應應力采用用鋼絞線線，采用用XM115-112錨具。有有關計算算系數如如下：直徑j15.24 ；面積A=11.4ccm2；極限限抗拉強強度maxx18660Mppa18.6t/cm22；單根根鋼絞線線破斷拉拉力 NmaaxAmaxx26t，考慮慮平彎、豎豎彎等損損失后，使使用預應應力按0.555 NNmaxx計，N0.555 NNmaxx0.55522614.3t=1433KN/束12束1722t/孔 = 2 * GB3 .截

50、面上上緣懸臂臂預應力力有三種種類型，分分六層布布置。預預應力孔孔道中心心距外邊邊緣距離離a，與中中性軸距距離zY上a，。預應力N所產生生的彎矩矩MNN*z。施工工中臨時時支點彎彎矩MN1313350tt.m，大于于懸臂自自重支點點彎矩Mg1296688tt.m，為自自重彎矩矩的1055.6%。由自自重及其其預應力力彎矩圖圖可知（見見圖3.1），原原設計所所配置的的上緣預預應力所所產生的的正彎矩矩能夠完完全抵消消自重的的懸臂負負彎矩，并并且還留留有一定定的富余余，因此此施工時時箱梁體體產生小小于1cm的上抬抬撓度。圖3.13.1.33施工中中要點（詳詳見文獻獻 ）、分段.預制塊塊以1000t重量

51、為為準，調調整各段段長度。、塊縫.采用干干、濕混混合型式式：即腹腹板為預預制齒塊塊用環氧氧樹脂膠膠粘縫。頂頂、底板板留有0.550m槽口，箱箱塊合攏攏的當天天晚上焊焊接鋼筋筋，用微微膨脹砼砼填槽。這這種方法法適合木木模板、預預制精度度不高的的橋梁。由由于頂、底底板屬于于鋼筋砼砼，整體體性得到到保證，防防水性能能好。、固定.箱塊吊吊裝就位位后，先先用臨時時精軋螺螺紋鋼32張拉固固定（上上4下2），然然后脫吊吊鉤穿縱縱向預應應力，張張拉后移移動掛籃籃。、調力.每兩塊塊箱梁頂頂面對應應縱向預預應力錨錨頭處留留兩個3080ccm的槽口口。當因因縱向預預應力過過大箱梁梁上抬量量超過2cm時，可可留此孔孔

52、不張拉拉。以后后如箱梁梁下撓時時可回頭頭用YC20小千斤斤頂采用用分索張張拉法補補拉。采采用上敘敘辦法調調整上緣緣預應力力的大小小。、標高控控制.采用“直接錯錯位法”，即降降預應力力孔道由由8cm加大至10ccm，拼裝裝時誤差差如在1ccm范圍內內可用提提升千斤斤頂直接接升、降降箱塊，使使其與設設計標高高相符。、吊裝速速度.一個橋橋墩2塊/天，總總平均速速度（ 孔/月），可可同時兩兩個墩工工作，每每塊工作作周期三三天。3.2 南南昌贛江江西支特特大橋.箱梁尺尺寸.高2.56.33m，寬17.35mm，腹板板厚從0.55m變至0.44m；底板板厚度從從0.666m變至0.225m，頂板板厚度0.

53、226m。截面面面積A19.110.9m22；中性性軸Y上3.0041.003m；慣性性矩J97.6110.41mm4.1100m跨徑連連續梁現現澆，自自重彎矩矩MgXiPi。施工中中臨時支支點最大大彎矩Mg1394415tt.m.主梁縱縱向預應應力布置置，頂板板縱向預預應力采采用“平彎”方式在在腹板頂頂部錨固固，一個個截面共共六孔。設設計預應應力采用用鋼絞線線，有關關計算系系數如下下：直徑j15.24 ；面積A=11.4ccm2；極限限抗拉強強度maxx18660Mppa18.6t/cm22；單根根鋼絞線線破斷拉拉力 NmaaxAmaxx26t，考慮慮平彎、豎豎彎等損損失后，使使用預應應力按

54、0.555 NNmaxx計，N0.555 NNmaxx0.55522614.3t=1433KN/束圖3.2、1100m跨箱梁梁懸臂施施工.截面上上緣懸臂臂預應力力有三種種類型，分分六層布布置。預預應力孔孔道中心心距外邊邊緣距離離a，與中中性軸距距離zY上a。預應力N所產生生的彎矩矩MNN*z。預應應力支點點彎矩MN1483386tt.m，大于于懸臂自自重支點點彎矩Mg1394415tt.m，為自自重彎矩矩的1222.8%。本設設計所配配置的上上緣預應應力所產產生的正正彎矩能能夠完全全抵消自自重的懸懸臂負彎彎矩，并并且還留留有一定定的富余余，在施施工時箱箱梁體產產生少量量的向上上撓度（小小于1c

55、m）。注注意到拱拱度計算算中應采采用受彎彎E值。其中：500預應應力砼受受壓彈性性模量E3.551004Mpa3.551006（t/mm2），E為受彎彎彈性模模量E0.6625EE0.66253.55100621106（t/mm2）.1100m跨箱梁梁恒重P箱梁53446+橋面90762553t，其中梁梁自重G053446t，占85.5。在在合攏形形成連續續梁狀態態后，再再施工的的第二期期恒載（橋橋面系）重G8.245110907t，它僅占恒重的14.5，但要產生后期撓度，可以用張拉下緣預應力索來解決。3.3 蘇蘇通75m連續梁梁方案3.3.11原設計計復算.箱梁尺尺寸，高高4m，寬16.4m

56、，腹板板厚從0.99m變至0.44m；底板板厚度從從0.88m變至0.225m，頂板板厚度0.225m。截面面面積A3111mm2；中性性軸Y上1.7781.229m；慣性性矩J46.923.3m44.75mm跨徑預預制箱梁梁拼裝的的自重彎彎矩MgXiPi。施工中中臨時支支點最大大彎矩Mg1195570tt.m.主梁縱縱向預應應力布置置，頂板板縱向預預應力采采用“平彎”方式在在腹板頂頂部錨固固，一個個截面共共四孔。設設計預應應力采用用鋼絞線線，有關關計算系系數如下下：直徑j15.24 ；面積A=11.4ccm2；極限限抗拉強強度maxx18660Mppa18.6t/cm22；單根根鋼絞線線破斷

57、拉拉力 NmaaxAmaxx26t，考慮慮平彎、豎豎彎等損損失后，使使用預應應力按0.555 NNmaxx計，N0.555 NNmaxx0.55522614.3t=1433KN/束.截面上上緣懸臂臂預應力力有三種種類型，分分六層布布置。預預應力孔孔道中心心距外邊邊緣距離離a，與中中性軸距距離zY上a。預應力N所產生生的彎矩矩MNN*z。施工工中臨時時支點彎彎矩MN1140008tt.m，小于于懸臂自自重支點點彎矩Mg1195570tt.m，僅相相當71.6%。由此此可見按按運營連連續梁狀狀態所配配置的上上緣預應應力所產產生的正正彎矩，不不能完全全抵消自自重的懸懸臂負彎彎矩，因因此必然然產生下下

58、撓，這這就是問問題的結結癥所在在。懸臂臂施工中中彎矩見見圖3.3。.75mm跨箱梁梁恒重P33000t， 其中梁梁自重G028000t，占85。在在合攏形形成連續續梁狀態態后，再再施工的的第二期期恒載（橋橋面系）重G500t，它僅占恒重的15。從兩者重量之比，也可以說明以15的重量所處的圖式（連續梁）來“倒拆”85的重量所處的圖式（雙懸臂）顯然是不合理的。圖3.3、 755m箱梁用用跨墩吊吊機懸拼拼施工彎彎矩3.3.22懸臂施施工的撓撓度:.彎矩差差Me。將雙懸懸臂自重重彎矩Mg和預應應力彎矩矩MN相減 ,可求得得兩者彎彎矩差Me。（MeMgMN）施工工中臨時時支點位位置MN155662t.m

59、，相當當自重彎彎矩Mg1的28.撓度ff。差值Me具有支支點大，跨跨中小的的特點。這這說明了了設計按按運營狀狀態（連連續梁圖圖式）配配置預應應力與實實際情況況（雙懸懸臂圖式式）不同同所在。由由此所產產生的跨跨中最大大撓度 ff= 式中：500預應應力砼受受壓彈性性模量E3.551004Mpa3.551006（t/mm2）E為受彎彈彈性模量量E0.6625EE0.66253.5510062.1191106（t/mm2）各截面慣慣性矩 JJi由于底底板、腹腹板厚度度不同，所所以是一一個變數數。f12 3.547721104/2.191066=0.0166(m)1.6（cm）.按同樣樣方法可可求得其

60、其他各點點撓度。本橋撓度較小主要原因是跨中主梁截面較高4m(為方便施工，全跨為等截面4m)。應當指出有撓度和轉角，砼徐變按此作為初始狀態。按10年后f徐等于三倍f12計，則徐變下撓值f徐31.624.86(cm)，相當跨徑75m的L/1543,其絕對值十分可觀。3.3.33按“零彎矩”設計.如圖3-44按設計計所有的的預應力力懸臂索索號、位位置均不不變，僅僅改變每每孔中的的鋼絞線線根數，以以滿足MeMgMN0的要求求。與原原設計比比較如表表3.2。增減鋼絞線線數為（16）根到（5）根。總索力達13842(t),與原設計N0=9865(t)增加40%(但后期跨中正彎矩索可減少)。將零彎彎矩預應應