預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計若干問題的商搉與探討哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 張張 樹樹 仁仁Zhttp:/ 海南 ?？?預(yù)應(yīng)力混凝土是預(yù)應(yīng)力混凝土是20世紀(jì)最具有世紀(jì)最具有 革命性的結(jié)構(gòu)構(gòu)思，已廣泛用于革命性的結(jié)構(gòu)構(gòu)思，已廣泛用于 土木和建筑工程土木和建筑工程,是當(dāng)今乃至以后是當(dāng)今乃至以后 的主要建橋材料的主要建橋材料.一 規(guī)范解讀分析與商榷 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范計規(guī)范(JTG D62-2004)己使用近己使用近6年年, 2009年年6月規(guī)范編制單位又出版了月規(guī)范編制單位又出版了公路橋公路橋梁設(shè)計規(guī)范答疑匯編梁設(shè)計規(guī)范答疑匯編,對規(guī)范執(zhí)行中帶

2、有對規(guī)范執(zhí)行中帶有普遍性的問題進(jìn)行了解答普遍性的問題進(jìn)行了解答. 現(xiàn)僅就預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)問題現(xiàn)僅就預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的有關(guān)問題做進(jìn)一步解讀分析與商榷做進(jìn)一步解讀分析與商榷. 1 正截面抗彎承載力計算公式的適用條件 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面抗彎預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件正截面抗彎承載力計算以適筋梁塑性破壞為基礎(chǔ)承載力計算以適筋梁塑性破壞為基礎(chǔ),其其配筋率應(yīng)控制在最大配筋率和最小配筋配筋率應(yīng)控制在最大配筋率和最小配筋率之間率之間. 1.1 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件的最大配筋率限制，一般是通過混凝土受壓區(qū)高度來加以控制。 . 式中： 相對于“界限破壞”時的混凝土受壓區(qū)高度；

3、 相對界限受壓高度，又稱為混凝土受壓區(qū)高度界限系數(shù)， 0bbxxhbxb ？問題（答疑匯編148頁問題1、150頁問題4）： 應(yīng)力驗算和承載力計算結(jié)果均滿足規(guī)范，但不滿足 的要求，可否不考慮此項要求？應(yīng)如何解決？0bxh xb h0的限制即為最大配筋率限制，不滿足此項要求為超筋設(shè)計，構(gòu)件將發(fā)生脆性破壞，設(shè)計中不允許采用的。 承載力計算是涉及結(jié)構(gòu)安全的核心問題，必須滿足 xb h0的限制條件。 不滿足xb h0時，如何解決？增加梁的高度 梁的有效高度h0是影響梁的正截面工作性能的最主要因素。 一般以 x0.7b h0為控制條件求得梁的合理梁高。增加受壓腹板(梁肋)寬度. 連續(xù)梁支點附近截面下緣受

4、壓,由于受壓區(qū)寬度較小,導(dǎo)致受壓區(qū)高度過大, 可能出現(xiàn)不滿足 xb h0的情況.為此,應(yīng)適當(dāng)加大連續(xù)梁支點附近截面的腹板(梁肋)寬度.增加受壓鋼筋,構(gòu)成雙筋截面,減小混凝土受壓區(qū)高度.提高混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級,減小混凝土受壓區(qū)高度。 公路橋梁設(shè)計規(guī)范答疑匯編公路橋梁設(shè)計規(guī)范答疑匯編 148頁提出頁提出“由于抗裂引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋的由于抗裂引起的預(yù)應(yīng)力鋼筋的增增多多,按規(guī)范按規(guī)范5.2.4條規(guī)定可不計在以條規(guī)定可不計在以 控控制的配筋面制的配筋面 積之內(nèi)積之內(nèi)”,并以此作為解決并以此作為解決受受壓區(qū)高度過大的辦法的建議是值得商榷壓區(qū)高度過大的辦法的建議是值得商榷的的.b 對規(guī)范5.2.4的不同理解

5、規(guī)范5.2.4:受彎構(gòu)件在應(yīng)用公式(5.2.2-3)的條件時,可不考慮按正常使極限狀態(tài)計算可能增加的縱向受拉鋼筋截面面積和按構(gòu)造要求配置均縱向鋼筋截面面積. 筆者認(rèn)為后增加縱向受拉鋼筋是客觀存在的,必將對混凝土受壓區(qū)高度和正截面抗彎承載力產(chǎn)生影響. 如果在承載力計算求得的混凝土受壓如果在承載力計算求得的混凝土受壓區(qū)相對高度較小區(qū)相對高度較小(b ),將后增加的將后增加的縱向受拉鋼筋的供獻(xiàn)做為承載力的儲縱向受拉鋼筋的供獻(xiàn)做為承載力的儲備是無可非議的備是無可非議的. 如果在承載力計算求得的混凝土受如果在承載力計算求得的混凝土受壓區(qū)相對高度壓區(qū)相對高度接近界限值接近界限值b , 考慮后考慮后增加的縱

6、向受拉鋼筋的作用，就有可增加的縱向受拉鋼筋的作用，就有可能出現(xiàn)能出現(xiàn)b 的情況的情況,這在設(shè)計上是不允這在設(shè)計上是不允許的許的.1.2 1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件 最小配筋率限值最小配筋率限值 橋規(guī)JTG D62第9.1.12條規(guī)定：預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件最小配筋率應(yīng)滿足下列條件： （即規(guī)范公式9.1.12） 式中 , 為正截面抗彎承載力設(shè)計值， 為正截面開裂彎矩值。/1udcrMM udMcrM 很多設(shè)計者反應(yīng)很多設(shè)計者反應(yīng)（ 公路橋梁設(shè)計規(guī)范公路橋梁設(shè)計規(guī)范答疑匯編答疑匯編325頁）：頁）： 設(shè)計時經(jīng)常出現(xiàn)“按全預(yù)應(yīng)力要求設(shè)計的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，正截面承載力滿足規(guī)范

7、要求，使用階段應(yīng)力驗算結(jié)果也都符合規(guī)范的規(guī)定，但是抗裂彎矩過大，不滿足規(guī)范第9.1.12條公式（9.1.12）的限制條件” 的情況，并提出下列疑問： 正截面承載力和使用階段應(yīng)力驗算均已滿足正截面承載力和使用階段應(yīng)力驗算均已滿足規(guī)范要求，從理論上講就可以保證結(jié)構(gòu)的安全工規(guī)范要求，從理論上講就可以保證結(jié)構(gòu)的安全工作，在這種情況下，還要限制開裂彎矩有什么實作，在這種情況下，還要限制開裂彎矩有什么實際意義？規(guī)范中給出的開裂彎矩計算公（際意義？規(guī)范中給出的開裂彎矩計算公（ 6.5.2-6）是針對部分預(yù)應(yīng)力混凝土是針對部分預(yù)應(yīng)力混凝土B類結(jié)構(gòu)提出的，對全類結(jié)構(gòu)提出的，對全預(yù)應(yīng)力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)

8、力混凝土和部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件不存類構(gòu)件不存在開裂問題，是否可以不受規(guī)范在開裂問題，是否可以不受規(guī)范9.1.12條限制？條限制？ 在實際設(shè)計工作中經(jīng)常出現(xiàn)開裂彎矩大于在實際設(shè)計工作中經(jīng)常出現(xiàn)開裂彎矩大于承載力設(shè)計值的反?，F(xiàn)象的原因是什么？應(yīng)如何承載力設(shè)計值的反?，F(xiàn)象的原因是什么？應(yīng)如何解決？解決？.1預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件最小配筋率預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件最小配筋率限值（限值（ ）的物理意義。）的物理意義。 在在橋規(guī)橋規(guī)JTG D62編制說明中對受彎構(gòu)件的最小配編制說明中對受彎構(gòu)件的最小配筋率的物理意義是這樣解釋的筋率的物理意義是這樣解釋的“受彎構(gòu)件的受拉鋼筋最受彎構(gòu)件的受拉鋼筋

9、最小配筋率是根據(jù)混凝土的開裂彎矩與同尺寸的鋼筋混凝小配筋率是根據(jù)混凝土的開裂彎矩與同尺寸的鋼筋混凝土梁所有承擔(dān)的彎矩相等而確定的，其目的是當(dāng)混凝土土梁所有承擔(dān)的彎矩相等而確定的，其目的是當(dāng)混凝土受拉邊緣出現(xiàn)裂縫時，梁不致因配筋過少而脆性破壞。受拉邊緣出現(xiàn)裂縫時，梁不致因配筋過少而脆性破壞。公式（公式（9.1.12）對于預(yù)應(yīng)力混凝土最小配筋的要求，其）對于預(yù)應(yīng)力混凝土最小配筋的要求，其性質(zhì)與上述鋼筋混凝土受彎構(gòu)件類似，可表達(dá)性質(zhì)與上述鋼筋混凝土受彎構(gòu)件類似，可表達(dá)為為 ” 。 udcrMMudcrMM 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010-2002對這一問題對這一問題的解釋是規(guī)范的

10、解釋是規(guī)范9.5.3條規(guī)定了預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中各類預(yù)應(yīng)力筋的條規(guī)定了預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中各類預(yù)應(yīng)力筋的最小配筋率，其基本思路為截面開裂后受力鋼筋不致立即最小配筋率，其基本思路為截面開裂后受力鋼筋不致立即失效的原則，目的是為了使構(gòu)件具有起碼的延性性質(zhì)，避失效的原則，目的是為了使構(gòu)件具有起碼的延性性質(zhì)，避免無預(yù)兆的脆性破壞。免無預(yù)兆的脆性破壞。 橋規(guī)橋規(guī)JTG D629.1.12條做強(qiáng)制性條文是必須執(zhí)行條做強(qiáng)制性條文是必須執(zhí)行的，例外，其目的是控制受拉鋼筋總量不能過少，以保證梁的的，例外，其目的是控制受拉鋼筋總量不能過少，以保證梁的塑性破壞性質(zhì)。塑性破壞性質(zhì)。 筆者認(rèn)為實際設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)“不滿足下列規(guī)范公式9.

11、1.12 ( )最小配率要求”的主要原因是: 受傳統(tǒng)的全預(yù)應(yīng)力設(shè)計思想的影響，預(yù)加應(yīng)力過大; 規(guī)范給出后張法構(gòu)件開裂彎矩計算公式（6.5.2-6）計算結(jié)果偏大./1udcrMM .2開裂彎矩計算公式的討開裂彎矩計算公式的討 橋規(guī)JTG D62第9.1.12條規(guī)定,開裂彎矩按規(guī)范公式（6.5.2-6）計算： （6.5.2-6） （6.5.2-7） tkcrpc0M()Wf002 SW式中： 扣除全部預(yù)應(yīng)力損失后預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋合 力在構(gòu)件抗裂驗算邊緣產(chǎn)生的混凝土預(yù)壓力； 換算截面抗裂驗算邊緣的彈性抵抗矩。 pc0W 筆者認(rèn)為筆者認(rèn)為對后張法構(gòu)件而言，計對后張法構(gòu)件而言，計算開

12、裂彎矩時應(yīng)考慮不同受力階段截面幾何特征值取值的不同。開裂彎矩 系為抵消下邊緣壓應(yīng)力儲備（ ）所需的總彎矩，其中自重彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)按凈截面幾何特征值計計算；（ ）部分彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力應(yīng)按換算截面幾何特征值計計算。 （crgMM） （0pctkf） 這樣，后后張法構(gòu)件開裂彎矩計算表達(dá)式應(yīng)改寫為下列形式：0()gcrgpctknMMMfWW00()(1)crpctkgnWMfWMW 1.2.3 1.2.3 是根本不可能出現(xiàn)是根本不可能出現(xiàn) 的計算的計算“幻影幻影” 若所加預(yù)應(yīng)力過大，在排除計算上的錯誤后仍可能出若所加預(yù)應(yīng)力過大，在排除計算上的錯誤后仍可能出現(xiàn)現(xiàn) 的反?，F(xiàn)象。的反?，F(xiàn)象。 眾所周知

13、，一個配筋適當(dāng)?shù)膽?yīng)力混凝土梁從施加預(yù)加力眾所周知，一個配筋適當(dāng)?shù)膽?yīng)力混凝土梁從施加預(yù)加力至構(gòu)件的最后破壞要經(jīng)歷：預(yù)施應(yīng)力階段，從承受使用荷至構(gòu)件的最后破壞要經(jīng)歷：預(yù)施應(yīng)力階段，從承受使用荷載到構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的整體工作階段、帶裂縫工作階段和破載到構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的整體工作階段、帶裂縫工作階段和破壞階段等四個過程。壞階段等四個過程。 換句話說，一個正常配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土只有先開裂，隨換句話說，一個正常配筋的預(yù)應(yīng)力混凝土只有先開裂，隨著變形的不斷發(fā)展，才能達(dá)到最后的塑性破壞狀態(tài)。著變形的不斷發(fā)展，才能達(dá)到最后的塑性破壞狀態(tài)。crudMMcrudM M 從預(yù)應(yīng)力混凝土梁的破壞機(jī)理分析可以判斷，從預(yù)應(yīng)力混凝土

14、梁的破壞機(jī)理分析可以判斷，計算中出現(xiàn)計算中出現(xiàn) 的預(yù)應(yīng)力混凝土梁的變的預(yù)應(yīng)力混凝土梁的變形很小，一旦構(gòu)件承擔(dān)的內(nèi)力值接近或達(dá)到形很小，一旦構(gòu)件承擔(dān)的內(nèi)力值接近或達(dá)到抗彎承載力設(shè)計值時，梁會立即發(fā)生脆性破抗彎承載力設(shè)計值時，梁會立即發(fā)生脆性破壞這種無任何預(yù)兆的脆性破壞是很危險的，壞這種無任何預(yù)兆的脆性破壞是很危險的，設(shè)計中是絕對不能采用的。設(shè)計中是絕對不能采用的。 crudM M.4解決這一問題的積極辦法是適解決這一問題的積極辦法是適當(dāng)降低預(yù)壓應(yīng)力水平，優(yōu)先采用混合當(dāng)降低預(yù)壓應(yīng)力水平，優(yōu)先采用混合配筋方案。配筋方案。 由于受傳統(tǒng)的全預(yù)應(yīng)力設(shè)計思想的影響，很多設(shè)計由于受傳統(tǒng)的全預(yù)應(yīng)

15、力設(shè)計思想的影響，很多設(shè)計者習(xí)慣于者習(xí)慣于“從正截面承載力需要出發(fā)（即強(qiáng)度條件），從正截面承載力需要出發(fā)（即強(qiáng)度條件），選擇預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量，然后進(jìn)行抗裂性及使用階段的選擇預(yù)應(yīng)力筋的數(shù)量，然后進(jìn)行抗裂性及使用階段的應(yīng)力驗算的設(shè)計方法，只要抗裂性及使用階段的應(yīng)力應(yīng)力驗算的設(shè)計方法，只要抗裂性及使用階段的應(yīng)力滿足規(guī)范要求滿足規(guī)范要求,不管有多大的富余量，即認(rèn)為可以保不管有多大的富余量，即認(rèn)為可以保證結(jié)構(gòu)安全工作。證結(jié)構(gòu)安全工作。 例如，橋規(guī)例如，橋規(guī)JTG D62規(guī)定對特大橋和重要規(guī)定對特大橋和重要大橋在承載力計算中引入了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)大橋在承載力計算中引入了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) =1.1，即將荷載效應(yīng)組

16、合設(shè)計值提高，即將荷載效應(yīng)組合設(shè)計值提高10%。這樣，按著上述根據(jù)強(qiáng)度條件選擇預(yù)這樣，按著上述根據(jù)強(qiáng)度條件選擇預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，要比過去增加應(yīng)力筋數(shù)量，要比過去增加10%，而抗裂性，而抗裂性及使用階段應(yīng)力驗算時，荷載效應(yīng)組合設(shè)計及使用階段應(yīng)力驗算時，荷載效應(yīng)組合設(shè)計值與以前設(shè)計相比并沒有增加。值與以前設(shè)計相比并沒有增加。 這樣勢必會造成預(yù)壓應(yīng)力增加，致使在短這樣勢必會造成預(yù)壓應(yīng)力增加，致使在短期效應(yīng)組合或使用荷載作用下梁的下緣保持期效應(yīng)組合或使用荷載作用下梁的下緣保持較大的壓應(yīng)力富余量。較大的壓應(yīng)力富余量。0 例如，橋規(guī)例如，橋規(guī)JTG D62規(guī)定對特大橋和重要規(guī)定對特大橋和重要大橋在承載力計算中

17、引入了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)大橋在承載力計算中引入了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù) =1.1，即將荷載效應(yīng)組合設(shè)計值提高，即將荷載效應(yīng)組合設(shè)計值提高10%。這樣，按著上述根據(jù)強(qiáng)度條件選擇預(yù)這樣，按著上述根據(jù)強(qiáng)度條件選擇預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，要比過去增加應(yīng)力筋數(shù)量，要比過去增加10%，而抗裂性，而抗裂性及使用階段應(yīng)力驗算時，荷載效應(yīng)組合設(shè)計及使用階段應(yīng)力驗算時，荷載效應(yīng)組合設(shè)計值與以前設(shè)計相比并沒有增加。這樣勢必會值與以前設(shè)計相比并沒有增加。這樣勢必會造成預(yù)壓應(yīng)力增加，致使在短期效應(yīng)組合或造成預(yù)壓應(yīng)力增加，致使在短期效應(yīng)組合或使用荷載作用下梁的下緣保持較大的壓應(yīng)力使用荷載作用下梁的下緣保持較大的壓應(yīng)力富余量。富余量。 0 預(yù)應(yīng)

18、力混凝土梁的配筋設(shè)計應(yīng)滿足不同設(shè)計預(yù)應(yīng)力混凝土梁的配筋設(shè)計應(yīng)滿足不同設(shè)計狀況下規(guī)范規(guī)定控制條件要求（例如：承載力、狀況下規(guī)范規(guī)定控制條件要求（例如：承載力、抗裂性、裂縫寬度、變形及應(yīng)力等）。在這些抗裂性、裂縫寬度、變形及應(yīng)力等）。在這些控制條件中最重要的是滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極控制條件中最重要的是滿足結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)下使用功能要求（抗裂性和裂縫寬度）限狀態(tài)下使用功能要求（抗裂性和裂縫寬度）和保證結(jié)構(gòu)對達(dá)到承載力極限狀態(tài)時具有一定和保證結(jié)構(gòu)對達(dá)到承載力極限狀態(tài)時具有一定的安全儲備的安全儲備. 在截面尺寸已知的情況下，結(jié)構(gòu)的抗裂性和在截面尺寸已知的情況下，結(jié)構(gòu)的抗裂性和裂縫寬度主要與預(yù)加力的大

19、小有關(guān)，而構(gòu)件的裂縫寬度主要與預(yù)加力的大小有關(guān)，而構(gòu)件的極限承載力則與預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的總量有極限承載力則與預(yù)應(yīng)力筋和普通鋼筋的總量有關(guān)。關(guān)。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼筋數(shù)量估算的一般方法是預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼筋數(shù)量估算的一般方法是：首先根據(jù)結(jié)構(gòu)使用性能要求（即抗裂性和裂縫：首先根據(jù)結(jié)構(gòu)使用性能要求（即抗裂性和裂縫寬度）確定預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，然后再由構(gòu)件的承載寬度）確定預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，然后再由構(gòu)件的承載力極限狀態(tài)要求，確定普通鋼筋的數(shù)量。力極限狀態(tài)要求，確定普通鋼筋的數(shù)量。 換句話說，預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼筋數(shù)量估算的基本原換句話說，預(yù)應(yīng)力混凝土梁鋼筋數(shù)量估算的基本原則是首先按結(jié)構(gòu)使用性能要求確定預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，極限

20、則是首先按結(jié)構(gòu)使用性能要求確定預(yù)應(yīng)力筋數(shù)量，極限承載力的不足部分由普通鋼筋補充。承載力的不足部分由普通鋼筋補充。 積極倡導(dǎo)混合配筋方案，即使是全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)積極倡導(dǎo)混合配筋方案，即使是全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)也應(yīng)配置足夠的普通鋼筋，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的延性，確保構(gòu)也應(yīng)配置足夠的普通鋼筋，以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的延性，確保結(jié)構(gòu)的塑性破壞性質(zhì)。結(jié)構(gòu)的塑性破壞性質(zhì)。 1.1.3 3 雙筋截面受壓區(qū)高度最小值的雙筋截面受壓區(qū)高度最小值的限制限制 橋規(guī)橋規(guī) JTG D62JTG D62在計算雙筋截面時，在計算雙筋截面時，引入了混凝土受壓區(qū)高度最小值的限制條件引入了混凝土受壓區(qū)高度最小值的限制條件 （或（或 ） 這條限制的實質(zhì)是

21、對極限狀態(tài)下受壓鋼筋這條限制的實質(zhì)是對極限狀態(tài)下受壓鋼筋應(yīng)變的限制，其目的是為了保證在極限狀態(tài)應(yīng)變的限制，其目的是為了保證在極限狀態(tài)下受壓鋼筋應(yīng)力能達(dá)到其抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。下受壓鋼筋應(yīng)力能達(dá)到其抗壓強(qiáng)度設(shè)計值。 2xa2sxa 普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，是以受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限破壞時，計值，是以受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限破壞時，受壓鋼筋的應(yīng)變受壓鋼筋的應(yīng)變 為為 0.0020.002為取值條件確為取值條件確定的。定的。 若若 （或（或 ），表明受壓鋼筋），表明受壓鋼筋離截面中性軸太近，梁破壞時受壓鋼筋的離截面中性軸太近，梁破壞時受壓鋼筋的應(yīng)變不能充分發(fā)揮，其

22、應(yīng)力達(dá)不到抗拉強(qiáng)應(yīng)變不能充分發(fā)揮，其應(yīng)力達(dá)不到抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。度設(shè)計值。2sxa2xa 計算表明，上述規(guī)定是針對普通熱軋鋼筋給出的，對高強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力鋼筋取值偏小。 混凝土受壓區(qū)高度 時,受壓鋼筋的壓應(yīng)變?yōu)?筆者認(rèn)為將雙筋截面受壓區(qū)高度最小值 改為 為宜.式2pxa,2/2/0.80.0030.0018 0.0022/2/0.8pppppcuppaaaaaa 3pxa 橋規(guī) JTG D62規(guī)定，對于 （或 ）的情況， 構(gòu)件的正截面抗彎承載力可由下列近似公式求得： 當(dāng)受壓區(qū)配有縱向普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋，且預(yù)應(yīng)力 鋼受壓時（ ）為正， （5.2。5-1） 當(dāng)受壓區(qū)僅配有縱向普通鋼筋或配有普通鋼筋和預(yù)

23、應(yīng) 力鋼筋，且預(yù)應(yīng)力鋼筋受拉時（ ）為負(fù) ， （5.2。5-2） 公式（5.2-10）是由對受壓區(qū)普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋 合力作用取矩的平衡條件求得的,（5.2-11）是由對受壓區(qū)普通 鋼筋合力作用取矩的平衡條件求得的，計算時均忽略了混凝土 受壓區(qū)的影響.2x00()() ()()sdpdppssdssspdpppsMf A h aaf A h aafA h aa，2sx0pdp0pdp0()()dpdppsdssMfA haaf A haa， 問題(152頁) 規(guī)范公式5.2.5-1)與鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計原理公式的符號不同(a 還是as), 到底那個對,為什么? 前以指出:如

24、果不滿足混凝土受壓區(qū)高度最小值的限制條件 ( ), 表明受壓鋼筋離截面中性軸太近，梁破壞時受壓鋼筋的應(yīng)變不能充分發(fā)揮，其應(yīng)力達(dá)不到抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。換句話說,精確確定極限狀態(tài)下受壓普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的實際應(yīng)力是很麻煩的.受壓普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋合力作用點至邊緣的距離a也無法精確確定.在這種情況下精確地區(qū)分( )的正或負(fù)也是不可能的.2xa0pdp 筆者建議筆者建議, 對于對于 的情況的情況( (可以不用區(qū)分可以不用區(qū)分 的正或負(fù)的正或負(fù)), ), 其正截面抗彎承載力其正截面抗彎承載力可采用下式近似公式計算可采用下式近似公式計算: : 或 上式是由上式是由對受壓普通鋼筋對受壓普通鋼筋( (或或受

25、壓受壓預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋) )合力作用合力作用點取矩的平衡條件求得的近似公式點取矩的平衡條件求得的近似公式, ,公式中忽略了受壓區(qū)混公式中忽略了受壓區(qū)混凝土和受壓預(yù)應(yīng)力筋凝土和受壓預(yù)應(yīng)力筋( (或或受壓普通鋼筋受壓普通鋼筋) )的作用的作用, ,因為這兩項因為這兩項合力對受壓普通鋼筋合力對受壓普通鋼筋( (或或受壓受壓預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋) )合力作用點的距合力作用點的距離離( (即力臂即力臂) )很小很小, ,對正截面抗彎承載力的影響是微不足到的對正截面抗彎承載力的影響是微不足到的. .,2xa0pdp0()()dpdpppsdsspMfA haaf A haa0()()dpdppssds

26、ssMfA haaf A haa2 斜截面抗剪承載力計算斜截面抗剪承載力計算的基本表達(dá)式為斜截面抗剪承載力計算的基本表達(dá)式為： （5.2.7-15.2.7-1）式中：式中： 斜截面受壓端正截面處由作用（或荷載）產(chǎn)生斜截面受壓端正截面處由作用（或荷載）產(chǎn)生 的最大剪力組合設(shè)計值；的最大剪力組合設(shè)計值； 斜截面頂端受壓區(qū)混凝土箍筋的綜合抗剪承斜截面頂端受壓區(qū)混凝土箍筋的綜合抗剪承 載力；載力； 與斜截面相交的普通彎起鋼筋的抗剪承力；與斜截面相交的普通彎起鋼筋的抗剪承力； 與斜截面相交的預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的抗剪承與斜截面相交的預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的抗剪承 載力。載力。0dcssbpbVVVVdVcsVs bV

27、pbV混凝土和箍筋共同的抗剪承載力混凝土和箍筋共同的抗剪承載力 （5.2.7-25.2.7-2） 普通彎起鋼筋的抗剪承載力普通彎起鋼筋的抗剪承載力 （ 5.2.7-3 5.2.7-3 ） 預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的抗剪承載力預(yù)應(yīng)力彎起鋼筋的抗剪承載力 （ 5.2.7-4 5.2.7-4 ） 31230,0.45 1020.6cscu ksvsd vVbhpff 3,0.75 10sinsbsd bsbsVfA30.75 10sinpbpbphpVfA。 計算截面的剪力組合設(shè)計值應(yīng)滿足計算截面的剪力組合設(shè)計值應(yīng)滿足 下式要求下式要求： （5.2.9） 若不滿足上式要求時，則需加大截面尺寸或提高混凝土強(qiáng)度等

28、級。30.00.51 10(KN)dcu kVfbh 應(yīng)用上式計算時遇到的主要問題應(yīng)用上式計算時遇到的主要問題：（1） h0如何計算 （答疑匯編158、159、161頁） ?（2）應(yīng)用公式5.2.9復(fù)核抗剪截面尺寸時是否考慮預(yù)加力豎直分力(即預(yù)剪力)的影響?（3）配有豎向預(yù)應(yīng)力筋時抗剪承載力如何計算?.2.1 h0如何計算? 橋規(guī)JTG D62明確指出了斜截面抗剪承載力計算及抗剪強(qiáng)度上、下限復(fù)核時，梁的有效高度 h0 為縱向受拉鋼筋截面重心至截面受壓邊緣的距離，即在計算 時不應(yīng)考慮彎起鋼筋的影響。 筆者認(rèn)為這里的h0 是反映梁高對抗剪承載力的影響。對于在支點處所有預(yù)應(yīng)力筋均彎起的情況，驗算支點

29、的附近斜截面抗剪承載力和復(fù)核抗剪強(qiáng)度上、下限值時， 可從跨中截面鋼筋重心或底排縱向普通鋼筋重心算起。 2.2 應(yīng)用公式5.2.9復(fù)核抗剪截面尺寸是否考慮預(yù)加力豎直分力(即預(yù)剪力)的影響? 筆者認(rèn)為公式5.2.9的實質(zhì)是控制截面的主壓應(yīng)力,防止發(fā)生脆性斜壓破壞. 此時預(yù)加力應(yīng)作為外力處理,考慮預(yù)加力豎直分力(即預(yù)剪力)的影響.公式5.2.9應(yīng)改為:30.0sin0.51 10(KN)dppcu kVNfbh2.3 設(shè)有豎向預(yù)應(yīng)力筋時抗剪承載力計算 對于配有豎向預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行斜截面抗剪承載力復(fù)核時，橋規(guī)JTG D62規(guī)定(5.2.7條注1) ，可將計算公式（5.2.7-2）中的箍筋配

30、筋率 和抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 ，以豎向預(yù)應(yīng)力筋配筋率 和抗拉強(qiáng)度設(shè)計值 代替。 這樣規(guī)定的實質(zhì)是將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的作用視為箍筋一樣處理。sv,sd vfpv,pd vf 筆者認(rèn)為:豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋和箍筋的作用機(jī)理不同豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋和箍筋的作用機(jī)理不同, ,兩兩者不能互相代替者不能互相代替; ;在實際工程中，通常的作法是采用豎向預(yù)在實際工程中，通常的作法是采用豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋時，也還要配置一定數(shù)量的箍筋。應(yīng)力鋼筋時，也還要配置一定數(shù)量的箍筋。對于同時配有豎向預(yù)應(yīng)力筋和箍筋的情況對于同時配有豎向預(yù)應(yīng)力筋和箍筋的情況也無法代替也無法代替. . 筆者建議筆者建議: :對于同時配有豎向預(yù)應(yīng)力筋和箍筋的情對于同時配

31、有豎向預(yù)應(yīng)力筋和箍筋的情況況, , 將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗剪承載力單獨計算將豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗剪承載力單獨計算. . 斜截面抗剪承載力計算的基本方程改為下形式：斜截面抗剪承載力計算的基本方程改為下形式： 式中，式中， 為與斜截面相交的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗剪承為與斜截面相交的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗剪承載力，其數(shù)值可按下式計算：載力，其數(shù)值可按下式計算： 式中，式中，0.750.75為考慮豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力不均勻分布的影為考慮豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力不均勻分布的影響系數(shù)；響系數(shù)； 為與斜裂縫相交的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截為與斜裂縫相交的豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的截面面積；面面積； 為豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。為豎向預(yù)應(yīng)力

32、鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值。0 dcssbpbpvVVVVVp vV3.0.75 10(KN)pvpd vpvVfApvA.pd vf 3 使用階段應(yīng)力驗算時荷載效應(yīng)組合的探討使用階段應(yīng)力驗算時荷載效應(yīng)組合的探討 預(yù)應(yīng)力混凝土使用階段的應(yīng)力驗算做承載能預(yù)應(yīng)力混凝土使用階段的應(yīng)力驗算做承載能力極限狀態(tài)的補充，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)力極限狀態(tài)的補充，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)上可能同時出現(xiàn)的作用（或荷載），取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行計的作用（或荷載），取其最不利效應(yīng)組合進(jìn)行計算，并應(yīng)考慮多種可變作用（或荷載）效應(yīng)組合算，并應(yīng)考慮多種可變作用（或荷載）效應(yīng)組合的影響。例如，在預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁使用階段應(yīng)力的影響。例如，在預(yù)應(yīng)力

33、連續(xù)箱梁使用階段應(yīng)力計算時，除了考慮車輛荷載和人群荷載等可變荷計算時，除了考慮車輛荷載和人群荷載等可變荷載作用的基本組合情況外，通常還要考慮車輛荷載作用的基本組合情況外，通常還要考慮車輛荷載，人群荷載，溫度作用，支座不均勻沉陷等多載，人群荷載，溫度作用，支座不均勻沉陷等多種可變作用（或荷載）效應(yīng)組合。種可變作用（或荷載）效應(yīng)組合。 眾所周知，眾所周知，橋規(guī)橋規(guī)JTG023-85JTG023-85規(guī)定的使用階段應(yīng)力限規(guī)定的使用階段應(yīng)力限值，是按不同荷載組合情況分別列出的，即應(yīng)符合下列規(guī)值，是按不同荷載組合情況分別列出的，即應(yīng)符合下列規(guī)定定： 受壓區(qū)混凝土最大壓應(yīng)力 荷載組合， 荷載組合或， 預(yù)應(yīng)

34、力鋼筋的最大拉應(yīng)力 荷載組合，對鋼絞線、鋼絲， 對冷拉粗鋼筋， 荷載組合或，對鋼絞線、鋼絲， 對冷拉粗鋼筋， 。 0.5bhaaR0.6bhaaR0.65byyR0.8byyR0.7byyR0.85byyR 橋規(guī)JTG023-85中的荷載組合，系指基本可 變荷載（平板掛車或履帶車除外）的一種或幾種與永 久荷載的一種或幾種與其他可變荷載的一種或幾種相 組合的情況；橋規(guī)JTJ023在計算預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu) 件使用階段應(yīng)力時，將荷載組合或作用下的混凝 土最大壓應(yīng)力限值提高12%，預(yù)應(yīng)力鋼筋最大拉應(yīng)力 限值提高10.7%。這樣處理粗略地反應(yīng)了多種可變荷 載組合作用的影響。 橋規(guī)JTG D62給出的使用階段

35、應(yīng)力限值，不再區(qū)分作用(或荷載)效應(yīng)組合情況，采用了相同的數(shù)值。這一限值相當(dāng)于橋規(guī)JTJ023荷載組合I的水平。 換句話說，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力混凝土梁使用階段應(yīng)力驗算時，如何考慮多種可變作用(或荷載)效應(yīng)組合的影響，在橋規(guī)JTG D62中沒有更明確的規(guī)定。 筆者建議筆者建議：在預(yù)應(yīng)力混凝土梁使用階段：在預(yù)應(yīng)力混凝土梁使用階段應(yīng)力驗算中，引入作用應(yīng)力驗算中，引入作用( (或荷載或荷載) )效應(yīng)組合效應(yīng)組合系數(shù)系數(shù)c，考慮多種可變作用，考慮多種可變作用( (或荷載或荷載) )效應(yīng)效應(yīng)組合的影響。組合的影響。 作用(或荷載)效應(yīng)組合系數(shù)c，可參照通用規(guī)范JTG D60給出的承載能力極限狀態(tài)計算的基本組合中

36、的規(guī)范取值。 這樣，用于使用階段應(yīng)力驗算時，作用(或荷載)效應(yīng)組合標(biāo)準(zhǔn)值可表達(dá)為下列形式： (10.1-12) 式中Sk 使用階段作用基本組合的效應(yīng)組合標(biāo)準(zhǔn)值； SGik 第i個永久作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值； SQ1k 汽車荷載效應(yīng)(含汽車沖擊力、離心力)的標(biāo)準(zhǔn)值； SQjk 在作用效應(yīng)組合中，除汽車荷載效應(yīng)(含汽車沖擊力、離心力)外的其他第j個可變作用效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值； kG i kQ 1 KQ j k12mncijSSSSc 在作用效應(yīng)組合中除汽車荷載效應(yīng)(含汽車沖擊力、離心力)外的其他可變作用效應(yīng)的組合系數(shù)；當(dāng)永久作用與汽車荷載和人群荷載(或其他一種可變作用)組合時，人群荷載(或其他一種可變作用)的

37、組合系數(shù)取c =0.8；當(dāng)除汽車荷載(含汽車沖擊力、離心力)外尚有兩種其他可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取c =0.70；尚有三種可變作用參與組合時，其組合系數(shù)取c =0.60；尚有四種及多于四種的可變作用參與組合時，取c =0.50。例如： 除汽車荷載效應(yīng)外，只有一種可變作用參與組合，取c=0.8 除汽車荷載效應(yīng)外，尚有兩種可變作用參與組合，取c=0.7 除汽車荷載效應(yīng)外，尚有三種可變作用參與組合，取c=0.6 kG ikQ 1K ()10.8miSSSS汽 車人 群kGikQ1K()10.7miSSSSS汽車人群溫度（）kGikQ1K()10.6miSSSSSS汽車人群支座沉陷溫度（+）

38、應(yīng)該指出，組合效應(yīng)系數(shù)c是承載能力計算的基本組合中，考慮多個可變作用時，對綜合作用效應(yīng)的影響，在保持可靠指標(biāo)及恒載和汽車荷載分項系數(shù)不變的前提下，引入一個小于1.0的組合效應(yīng)系數(shù)，對作用(或荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)值作等效折減。這里將其用于使用階段應(yīng)力計算的多種可變作用(或荷載)效應(yīng)組合的處理方法是近似的。二 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的耐久性問題引起了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注 長期以來，人們受混凝土是一種耐久性長期以來，人們受混凝土是一種耐久性能良好的建筑材料這一認(rèn)識的影響，忽視能良好的建筑材料這一認(rèn)識的影響，忽視了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性問題，造成了混凝土了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性問題，造成了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的相對滯后，并為此付

39、出結(jié)構(gòu)耐久性研究的相對滯后，并為此付出了巨大的代價。了巨大的代價。 1985 1985年英國威爾士一座預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁年英國威爾士一座預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的破壞，導(dǎo)致英國運輸部在的破壞，導(dǎo)致英國運輸部在19921992年曾頒布年曾頒布命令命令“在新的標(biāo)準(zhǔn)頒布之前，不得再采用在新的標(biāo)準(zhǔn)頒布之前，不得再采用孔道灌漿的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁孔道灌漿的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁”。英國運輸部指令在英國掀起了不小的沖擊英國運輸部指令在英國掀起了不小的沖擊波，引導(dǎo)波，引導(dǎo) 人們更多的去考慮預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐人們更多的去考慮預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題。久性問題。 2.1 2.1 后張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿質(zhì)量是影響后

40、張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿質(zhì)量是影響結(jié)構(gòu)耐久性的薄弱環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)耐久性的薄弱環(huán)節(jié)。 國內(nèi)外的工程實踐表明，后張法預(yù)應(yīng)國內(nèi)外的工程實踐表明，后張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿不飽滿，灌漿材料強(qiáng)度過低，力孔道灌漿不飽滿，灌漿材料強(qiáng)度過低，質(zhì)量得不到保證是較為普遍的現(xiàn)象。尤質(zhì)量得不到保證是較為普遍的現(xiàn)象。尤其是在孔道彎起處鋼絲束張拉后緊貼孔其是在孔道彎起處鋼絲束張拉后緊貼孔道的凸出處，即使灌漿再飽滿也不可能道的凸出處，即使灌漿再飽滿也不可能將緊貼孔壁的鋼絲束與混凝土粘結(jié)為一將緊貼孔壁的鋼絲束與混凝土粘結(jié)為一體。水份的侵入造成預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕是體。水份的侵入造成預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕是不可避免。不可避免。 解決預(yù)應(yīng)力混凝土橋耐久性問題

41、，首先是解決預(yù)應(yīng)力混凝土橋耐久性問題，首先是要采用多重防護(hù)措施，防止預(yù)應(yīng)力筋腐蝕。要采用多重防護(hù)措施，防止預(yù)應(yīng)力筋腐蝕。 采用具有良好密封性能的高密度塑料波紋鋼采用具有良好密封性能的高密度塑料波紋鋼代替金屬波紋管；代替金屬波紋管； 積極推廣真空吸漿技術(shù)，提高灌漿材料的密積極推廣真空吸漿技術(shù)，提高灌漿材料的密實度；實度； 在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑，提高預(yù)應(yīng)在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑，提高預(yù)應(yīng)力筋的抗腐蝕能力；力筋的抗腐蝕能力； 對于可能遭受氯鹽侵蝕的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對于可能遭受氯鹽侵蝕的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋、錨具及連接器等鋼材組件宜采用的預(yù)應(yīng)力筋、錨具及連接器等鋼材組件宜采用環(huán)氧涂層

42、或涂鋅防銹處理；環(huán)氧涂層或涂鋅防銹處理； 預(yù)應(yīng)力筋的錨頭應(yīng)采用無收縮高性能混凝土預(yù)應(yīng)力筋的錨頭應(yīng)采用無收縮高性能混凝土封端等。封端等。2.2 采取綜合治理措施控制裂縫是耐久性設(shè)計的重要內(nèi)容 2.2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)性裂縫預(yù)應(yīng)力混凝土的結(jié)構(gòu)性裂縫(正截面彎曲裂正截面彎曲裂縫和斜截面剪切裂縫縫和斜截面剪切裂縫)可以通過抗裂性驗算來加以可以通過抗裂性驗算來加以控制控制. 在實際工程中在實際工程中,大多數(shù)設(shè)計者仍習(xí)慣傳統(tǒng)的全預(yù)應(yīng)大多數(shù)設(shè)計者仍習(xí)慣傳統(tǒng)的全預(yù)應(yīng)力的設(shè)計思想力的設(shè)計思想, 通過加大預(yù)應(yīng)力的辦法提高結(jié)構(gòu)通過加大預(yù)應(yīng)力的辦法提高結(jié)構(gòu)的抗裂性的抗裂性.有些設(shè)計甚至以使用荷載作用下有些設(shè)計甚

43、至以使用荷載作用下,保持保持一定壓應(yīng)力控制設(shè)計一定壓應(yīng)力控制設(shè)計. 工程實踐表明工程實踐表明, 對于正常設(shè)計和施工的橋梁而言對于正常設(shè)計和施工的橋梁而言, 結(jié)構(gòu)性裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性的影響不大結(jié)構(gòu)性裂縫對結(jié)構(gòu)耐久性的影響不大.2.2.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫對耐久性結(jié)構(gòu)的影響是不可忽視的 工程實踐表明,預(yù)混凝土應(yīng)力常見非結(jié)構(gòu)性裂縫有： 箱梁腹板收縮裂縫； 縱向(或順筋)裂縫。 預(yù)防腹板收縮裂縫的措施預(yù)防腹板收縮裂縫的措施深圳泥崗立交匝道橋腹板收縮裂縫示意圖深圳泥崗立交匝道橋腹板收縮裂縫示意圖 腹板收縮裂縫產(chǎn)生原因分析：腹板收縮裂縫產(chǎn)生原因分析： 箱梁頂板和底故的嵌固約束作用箱梁頂板和底故的嵌

44、固約束作用,腹板腹板混凝土收縮變形將受到限制混凝土收縮變形將受到限制,若腹板內(nèi)設(shè)若腹板內(nèi)設(shè)置的防收縮鋼筋的間距過大置的防收縮鋼筋的間距過大,或拌和混凝或拌和混凝土中水泥用量過大土中水泥用量過大,初期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)初期養(yǎng)護(hù)不當(dāng),都可能都可能造成腹板岀現(xiàn)收縮裂縫造成腹板岀現(xiàn)收縮裂縫. 預(yù)防腹板收縮裂縫的措施：預(yù)防腹板收縮裂縫的措施： 合理配置水平防收縮鋼筋合理配置水平防收縮鋼筋( (采用帶肋鋼采用帶肋鋼筋、間距不宜過大、放在箍筋的外側(cè)筋、間距不宜過大、放在箍筋的外側(cè)) ) 加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)加強(qiáng)混凝土的早期養(yǎng)護(hù) 預(yù)防縱向（順筋）裂縫的措施預(yù)防縱向（順筋）裂縫的措施 混凝土結(jié)構(gòu)的縱向（順

45、筋）裂縫，混凝土結(jié)構(gòu)的縱向（順筋）裂縫，控其產(chǎn)生的原因可分為控其產(chǎn)生的原因可分為“先銹后裂先銹后裂”和和“先裂后銹先裂后銹”兩大類。兩大類。 “ “先銹后裂先銹后裂”系指鋼筋腐蝕后，由于系指鋼筋腐蝕后，由于腐蝕體積物體積膨脹作用，產(chǎn)生順筋銹腐蝕體積物體積膨脹作用，產(chǎn)生順筋銹脹裂縫。順筋脹裂縫的出現(xiàn)是鋼筋腐蝕脹裂縫。順筋脹裂縫的出現(xiàn)是鋼筋腐蝕的標(biāo)志，如不及時處理，將會加速鋼筋的標(biāo)志，如不及時處理，將會加速鋼筋腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，危及結(jié)構(gòu)安腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的耐久性，危及結(jié)構(gòu)安全。從設(shè)計角度，應(yīng)從造成鋼筋腐蝕的全。從設(shè)計角度，應(yīng)從造成鋼筋腐蝕的源頭上采取措施，預(yù)防此類問題的發(fā)生。源頭上采取措施，預(yù)

46、防此類問題的發(fā)生。 “先裂后銹先裂后銹”系指由于某種原因結(jié)構(gòu)系指由于某種原因結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部縱向裂縫，由于水分和有害介質(zhì)出現(xiàn)局部縱向裂縫，由于水分和有害介質(zhì)的侵入，造成鋼筋腐蝕，腐蝕物銹脹，又的侵入，造成鋼筋腐蝕，腐蝕物銹脹，又會使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展?；炷两Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)會使裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展?；炷两Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)“先裂后銹先裂后銹”縱向（順筋）裂縫的原因是縱向（順筋）裂縫的原因是極其復(fù)雜的，多數(shù)是由于設(shè)計和施工處理極其復(fù)雜的，多數(shù)是由于設(shè)計和施工處理不當(dāng)造成的意外傷害不當(dāng)造成的意外傷害。預(yù)應(yīng)力混凝土空心板底板縱向裂縫 紅光跨線橋紅光跨線橋 3-6號底板縱向、橫向裂縫號底板縱向、橫向裂縫0.4mm/0.65m依路匝道

47、橋依路匝道橋1-2號空心板板底縱向裂縫號空心板板底縱向裂縫 分析認(rèn)為預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋底板分析認(rèn)為預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋底板出現(xiàn)的縱向裂縫是由于縱向預(yù)壓應(yīng)力過大出現(xiàn)的縱向裂縫是由于縱向預(yù)壓應(yīng)力過大而引起的受力裂縫。眾所周知而引起的受力裂縫。眾所周知,由于材料泊由于材料泊桑比的影響桑比的影響,構(gòu)件縱向受壓時必將產(chǎn)生相應(yīng)構(gòu)件縱向受壓時必將產(chǎn)生相應(yīng)的橫向拉應(yīng)力。若荷載長期組合作用下底的橫向拉應(yīng)力。若荷載長期組合作用下底板承受的預(yù)壓應(yīng)力過大，相應(yīng)產(chǎn)生橫向拉板承受的預(yù)壓應(yīng)力過大，相應(yīng)產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時就會應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時就會在某個混凝土抗拉薄弱處在某個混凝土抗

48、拉薄弱處(一般為鋼筋削弱一般為鋼筋削弱后的最小板厚處后的最小板厚處 )出現(xiàn)縱向裂縫?？v向裂縫出現(xiàn)縱向裂縫?？v向裂縫出現(xiàn)后向拉應(yīng)力得到釋放出現(xiàn)后向拉應(yīng)力得到釋放,一般不會出現(xiàn)第一般不會出現(xiàn)第二條縱向裂縫。二條縱向裂縫。 某橋為46m+80m+80m+46m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁,在預(yù)應(yīng)力張拉施工過程中出現(xiàn)合攏段底板縱向開裂的現(xiàn)象。(審稿材料). “電算分析認(rèn)為徑向力引起的拉應(yīng)力過大造成合攏段底板開裂的主要原因”, 筆者認(rèn)為合攏段底板縱向開裂與設(shè)計和施工多種因素有關(guān):下凹曲線束半徑過小、抗拉拔箍間過大、縱向預(yù)應(yīng)力束布置過于集中(局部預(yù)壓應(yīng)力過大) ,都會造成合攏段底板開裂(順筋裂縫),應(yīng)針對原橋的設(shè)

49、計和施工情況,給出更具體的病害診斷意見. 解決縱向（順筋）裂縫問題的基本思路是從總結(jié)分析產(chǎn)生縱向（順筋）裂縫的原因入手，對癥下藥，“防裂于未然”。 (1 ) (1 ) 改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計適當(dāng)降低改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計適當(dāng)降低 混凝土的壓應(yīng)力水平混凝土的壓應(yīng)力水平 眾所周知，考慮材料泊松比的影響，眾所周知，考慮材料泊松比的影響， 混凝土承受縱向壓應(yīng)力混凝土承受縱向壓應(yīng)力 時，必將產(chǎn)生時，必將產(chǎn)生 橫向拉應(yīng)力橫向拉應(yīng)力 ，兩者的關(guān)系，兩者的關(guān)系 為為 ， 此處此處 即為材料的泊松比，即為材料的泊松比， JJG D62規(guī)定取規(guī)定取 。 cxstystyc xsu s=u0.2u=ty 混凝土的橫向拉應(yīng)力達(dá)到其抗拉強(qiáng)

50、度標(biāo)準(zhǔn)混凝土的橫向拉應(yīng)力達(dá)到其抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（值（ ）為即將出現(xiàn)縱向裂縫）為即將出現(xiàn)縱向裂縫的臨界狀態(tài)，此時混凝土實際承受的縱向的臨界狀態(tài)，此時混凝土實際承受的縱向壓應(yīng)力壓應(yīng)力 與其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值 的比的比值為：值為： 對對C40C40混凝土混凝土 對對C50C50混凝土混凝土 對對C60C60混凝土混凝土 tycxckfsus=cx crsckf2.40.44770.2 26.8tkcxcrckckfffsu=2.650.40890.2 32.4cx crtkfs=2.850.37010.238.5cx crtkfs= 計算結(jié)果表明，對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁常用的C40、C50和

51、C60混凝土而言，若實際承受的混凝土縱向壓應(yīng)力大于其抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的0.4477、4089和0.3701倍時，從理論上講就會出現(xiàn)縱向裂縫。 適當(dāng)降低荷載長期效應(yīng)組合作用下適當(dāng)降低荷載長期效應(yīng)組合作用下混凝土壓應(yīng)力限值，對防止縱向裂縫具混凝土壓應(yīng)力限值，對防止縱向裂縫具有重要意義。有重要意義。 JTG D62對荷載長期效應(yīng)組合作對荷載長期效應(yīng)組合作用下的混凝土壓應(yīng)力限值用下的混凝土壓應(yīng)力限值 沒有明確規(guī)沒有明確規(guī)定。定。 筆者建議筆者建議: :為了防止縱向裂縫，構(gòu)件自為了防止縱向裂縫，構(gòu)件自重及恒載效應(yīng)和有效預(yù)加力的作用下，重及恒載效應(yīng)和有效預(yù)加力的作用下，混凝土的壓應(yīng)力宜取混凝土的壓應(yīng)力宜取

52、。 ccls0 .4ckfccs JJG D62規(guī)定規(guī)定: :暫短狀態(tài)應(yīng)力驗算時預(yù)暫短狀態(tài)應(yīng)力驗算時預(yù)施應(yīng)力作用階段混凝土壓應(yīng)力限值為施應(yīng)力作用階段混凝土壓應(yīng)力限值為 ，此處，此處 為與制造、運輸、為與制造、運輸、安裝各施工階段混凝土立方體抗壓強(qiáng)度相應(yīng)的安裝各施工階段混凝土立方體抗壓強(qiáng)度相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值?？箟簭?qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。 筆者建議筆者建議: :從預(yù)防施工期間出現(xiàn)縱向裂縫從預(yù)防施工期間出現(xiàn)縱向裂縫 考慮，應(yīng)適當(dāng)施工期間壓力限值，考慮，應(yīng)適當(dāng)施工期間壓力限值， 以以 （0.5-0.60.5-0.6） 為宜。為宜。0.7ckf ccsckf ckf ccs(.2(.2 ) 精心組織孔道灌漿施工，

53、防止灌漿材精心組織孔道灌漿施工，防止灌漿材料脹裂。料脹裂。 某城市立交的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心某城市立交的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋由于孔道灌漿工藝操作不當(dāng)，灌漿板梁橋由于孔道灌漿工藝操作不當(dāng)，灌漿孔出口閥門關(guān)閉過早，孔道內(nèi)存有多余的孔出口閥門關(guān)閉過早，孔道內(nèi)存有多余的游離水，受凍后孔道幾乎全部脹裂，出現(xiàn)游離水，受凍后孔道幾乎全部脹裂，出現(xiàn)嚴(yán)重的縱向順筋裂縫。嚴(yán)重的縱向順筋裂縫。 某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，由于布置某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，由于布置在腹板上的豎向預(yù)應(yīng)力筋孔道設(shè)有及時灌在腹板上的豎向預(yù)應(yīng)力筋孔道設(shè)有及時灌漿封閉，下雨后孔道進(jìn)水，冬季孔道積水漿封閉，下雨后孔道進(jìn)水，冬季孔道積水凍

54、脹，使箱梁腹板出現(xiàn)嚴(yán)重的豎向裂縫。凍脹，使箱梁腹板出現(xiàn)嚴(yán)重的豎向裂縫。4.3 4.3 嚴(yán)格控制孔道的局部尺寸偏差，防止張拉時混嚴(yán)格控制孔道的局部尺寸偏差，防止張拉時混凝土崩裂。凝土崩裂。 若施工時預(yù)應(yīng)力筋孔道定位不準(zhǔn)、局部向上彎若施工時預(yù)應(yīng)力筋孔道定位不準(zhǔn)、局部向上彎曲（彎折）或下凹曲線形（或平面彎曲）預(yù)應(yīng)力曲（彎折）或下凹曲線形（或平面彎曲）預(yù)應(yīng)力筋的徑向錨固鋼筋設(shè)置較少，都會因張拉時形成筋的徑向錨固鋼筋設(shè)置較少，都會因張拉時形成的徑向力作用，引起混凝土拉裂（崩裂），局部的徑向力作用，引起混凝土拉裂（崩裂），局部出現(xiàn)縱向順筋裂縫。出現(xiàn)縱向順筋裂縫。 若預(yù)應(yīng)力混凝土橋施工時，孔道支承墊塊放若預(yù)

55、應(yīng)力混凝土橋施工時，孔道支承墊塊放置間距過大，澆筑混凝土?xí)r孔道局部下彎，在支置間距過大，澆筑混凝土?xí)r孔道局部下彎，在支承墊塊處孔道上折，澆筑混凝土后實際形成的孔承墊塊處孔道上折，澆筑混凝土后實際形成的孔道形狀為多點單向波型，預(yù)應(yīng)力筋張拉時勢必在道形狀為多點單向波型，預(yù)應(yīng)力筋張拉時勢必在設(shè)置墊塊處產(chǎn)生向下的拉應(yīng)力，折模后發(fā)現(xiàn)底板設(shè)置墊塊處產(chǎn)生向下的拉應(yīng)力，折模后發(fā)現(xiàn)底板下表面出現(xiàn)多條沿預(yù)應(yīng)力筋方向的縱向裂縫。下表面出現(xiàn)多條沿預(yù)應(yīng)力筋方向的縱向裂縫。 (.3 ) (.3 ) 嚴(yán)格控制孔道的局部尺寸偏差，防止張拉時混嚴(yán)格控制孔道的局部尺寸偏差，防止張拉時混凝土崩裂。凝土崩裂。 若施工時預(yù)應(yīng)力筋孔道定

56、位不準(zhǔn)、局部向上彎若施工時預(yù)應(yīng)力筋孔道定位不準(zhǔn)、局部向上彎曲（彎折）或下凹曲線形（或平面彎曲）預(yù)應(yīng)力曲（彎折）或下凹曲線形（或平面彎曲）預(yù)應(yīng)力筋的徑向錨固鋼筋設(shè)置較少，都會因張拉時形成筋的徑向錨固鋼筋設(shè)置較少，都會因張拉時形成的徑向力作用，引起混凝土拉裂（崩裂），局部的徑向力作用，引起混凝土拉裂（崩裂），局部出現(xiàn)縱向順筋裂縫。出現(xiàn)縱向順筋裂縫。 若預(yù)應(yīng)力混凝土橋施工時，孔道支承墊塊放置若預(yù)應(yīng)力混凝土橋施工時，孔道支承墊塊放置間距過大，澆筑混凝土?xí)r孔道局部下彎，在支承間距過大，澆筑混凝土?xí)r孔道局部下彎，在支承墊塊處孔道上折，澆筑混凝土后實際形成的孔道墊塊處孔道上折，澆筑混凝土后實際形成的孔道形狀

57、為多點單向波型，預(yù)應(yīng)力筋張拉時勢必在設(shè)形狀為多點單向波型，預(yù)應(yīng)力筋張拉時勢必在設(shè)置墊塊處產(chǎn)生向下的拉應(yīng)力，折模后發(fā)現(xiàn)底板下置墊塊處產(chǎn)生向下的拉應(yīng)力，折模后發(fā)現(xiàn)底板下表面出現(xiàn)多條沿預(yù)應(yīng)力筋方向的縱向裂縫。表面出現(xiàn)多條沿預(yù)應(yīng)力筋方向的縱向裂縫。 三 改進(jìn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本思想 目前我國公路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁絕大部目前我國公路預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁絕大部分為采用孔道灌漿的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土。分為采用孔道灌漿的后張法預(yù)應(yīng)力混凝土。面對孔道灌漿后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在面對孔道灌漿后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性方面的先天不足，很多學(xué)者和工程耐久性方面的先天不足，很多學(xué)者和工程界的同行都在積極思考，從提高結(jié)構(gòu)耐久界的同行都在積極思考，從提高結(jié)構(gòu)耐久性的戰(zhàn)略高度出發(fā)，改進(jìn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)性的戰(zhàn)略高度出發(fā)，改進(jìn)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的新思路。構(gòu)設(shè)計的新思路。 3.1. 中小跨徑橋梁應(yīng)優(yōu)先采用先張法預(yù)應(yīng)中小跨徑橋梁應(yīng)優(yōu)先采用先張法預(yù)應(yīng)力混凝土力混凝土 先張法構(gòu)件由于省去構(gòu)造復(fù)雜的錨頭先張法構(gòu)件由于省