預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yīng)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(hù)、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(yù)應(yīng)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(hù)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(yù)應(yīng)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(dǎo)致對預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁橋應(yīng)用的不放心，進(jìn)而影響其在公路工程建設(shè)中的進(jìn)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(jī)理，從設(shè)計、施工和養(yǎng)護(hù)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(hù)不當(dāng)所致，從而對箱梁橋裂縫能夠有全面和深刻的認(rèn)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(yīng)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(yù)應(yīng)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(xùn)，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(yù)應(yīng)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(jìn)，箱梁橋施工與養(yǎng)護(hù)措施改進(jìn)，工程應(yīng)用實例等。這些內(nèi)容科學(xué)合理，與現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計與施工規(guī)范有機(jī)結(jié)合，既繼承了以往預(yù)應(yīng)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(jìn)行了創(chuàng)造性的總結(jié)和發(fā)展，具有較高的應(yīng)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(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)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(xiàn)。 中國工程院院士 中南大學(xué)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(dǎo)致85％的牧民患有關(guān)節(jié)炎。為了讓牧民養(yǎng)成睡床的習(xí)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?？磥砟敬搽m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(dá)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(jì)的醫(yī)療藥方，保障最大多數(shù)人的健康；需要用最經(jīng)濟(jì)的方案，保障國民經(jīng)濟(jì)的健康持續(xù)發(fā)展，而"預(yù)防為主"就是最好的"藥方"。 20世紀(jì)80～90年代，在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁設(shè)計中普遍應(yīng)用優(yōu)化理論，以大大節(jié)省預(yù)應(yīng)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(zāi)。因此，一方面本書遵循基本力學(xué)原理和節(jié)約原則，對上述不當(dāng)做法進(jìn)行了糾正修改。另一方面本書針對目前預(yù)應(yīng)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(yīng)用鋼桁梁橋空間抗剪和箱梁橋裂縫加固比擬法及相應(yīng)改進(jìn)措施，并應(yīng)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(jìn)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(yù)應(yīng)力等結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)。 在本書中，通過對實橋進(jìn)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(jìn)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(yù)應(yīng)力箱梁橋的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。進(jìn)一步計算分析得出了：縱向預(yù)應(yīng)力束布置和豎向預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的結(jié)構(gòu)分析方法、預(yù)應(yīng)力束和非預(yù)應(yīng)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(jìn)措施，并對容易導(dǎo)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(yù)應(yīng)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(xiàn)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(fù)責(zé)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(yīng)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(jìn)了縱向配索方法等。 陳孟沖：負(fù)責(zé)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行了分析并協(xié)助資料整理。 袁迎捷：負(fù)責(zé)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(fù)責(zé)人鐘新谷、彭衛(wèi)兩同志意見，他們另編著相應(yīng)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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