在懸臂施工梁橋中,應(yīng)用荷載平衡法的問題
(1)在節(jié)段懸臂施工的混凝土梁橋中,頂板懸臂束與底板合龍束為分段布置,不能提供豎向分量去直接平衡外荷載。在很大程度上,是用預(yù)應(yīng)力在截面內(nèi)偏心產(chǎn)生的彎曲效應(yīng)去平衡恒載及其他外荷載產(chǎn)生的彎曲效應(yīng)。
(2)對于節(jié)段懸臂施工所形成的橋梁,不能用初始成橋線形或預(yù)應(yīng)力引起的彈性撓度的大小來控制長期時效撓度,應(yīng)該通過控制成橋時的初始撓曲狀態(tài)去控制后期的徐變撓度。
(3)在大跨度混凝土梁橋中,預(yù)應(yīng)力所需抵消的外荷載效應(yīng),不能僅包括恒載與一定比例的活載,還應(yīng)該全面考慮恒載、活載及其他可變荷載的變異性及其影響。
(4)對于橋梁不同部位,應(yīng)該考慮采用不同的荷載效應(yīng)平衡系數(shù)。對于大跨度混凝土梁橋,因采用節(jié)段平衡懸臂、跨中合龍的方式施工,沿橋跨縱向的恒載、活載比例大不相同。為此,應(yīng)該針對不同的部位,采用不同的荷載效應(yīng)平衡系數(shù)。
(5)橋梁的實際預(yù)應(yīng)力損失,往往超過規(guī)范公式計算值,且影響預(yù)應(yīng)力損失的因素多、離散性大,所以,不能指望用有效預(yù)應(yīng)力來“精確”平衡持久荷載的彎曲效應(yīng)。
連續(xù)梁橋的合理成橋狀態(tài)
在荷載平衡原理的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步設(shè)想:能否通過預(yù)應(yīng)力效應(yīng)去平衡其他荷載產(chǎn)生的效應(yīng),進(jìn)而抑制長期下?lián)?。這種以控制長期時效變形為目標(biāo)的成橋狀態(tài),稱之為合理成橋狀態(tài)。其定義為:在橋梁竣工時,預(yù)應(yīng)力在抵消恒載產(chǎn)生的彎曲和剪切效應(yīng)之后,使得梁體處于恰當(dāng)?shù)膬?nèi)力狀態(tài),使之平衡一定比例的活載、溫度等作用效應(yīng),實現(xiàn)抑制橋梁長期下?lián)系哪繕?biāo)。這里的合理成橋狀態(tài)主要包括三個方面,即:合理受彎狀態(tài)、合理受剪狀態(tài)和合理應(yīng)力狀態(tài)。
連續(xù)梁橋的合理受彎狀態(tài)
在合理受彎狀態(tài)下,要求梁體根部區(qū)域儲備一定量的正彎矩,用以抵抗活載(包括超載)、溫度等在根部截面產(chǎn)生的負(fù)彎矩;跨中部位儲備一定量的負(fù)彎矩,用以抵抗在長期運(yùn)營中因活載、溫度等可變荷載效應(yīng)造成的不利影響。現(xiàn)以三跨連續(xù)梁橋為例,說明合理成橋狀態(tài)下的彎矩分布。在成橋時,預(yù)應(yīng)力平衡恒載效應(yīng)后的彎矩分布,應(yīng)該與活載及其他可變荷載的彎曲效應(yīng)相反。即要求在成橋狀態(tài)下:梁體根部區(qū)域承受正彎矩,跨中區(qū)域承受負(fù)彎矩。反之,則為不合理的受彎狀態(tài)。換句話說,預(yù)應(yīng)力在平衡“一恒十二恒”后的剩余彎矩圖,應(yīng)該等于“反號后的活載包絡(luò)圖中值線”。于是,在合理成橋時,跨中截面儲備了一定的負(fù)彎矩,在主梁根部截面儲備了一定的正彎矩,以抵消活載的作用。
連續(xù)梁橋的合理受剪狀態(tài)
在合理受剪狀態(tài)下,有效預(yù)應(yīng)力引起的剪力應(yīng)該能夠抵消恒載產(chǎn)生的剪力,抵消后的剩余剪力分布圖,應(yīng)該與活載產(chǎn)生的剪力包絡(luò)圖大致相反,這樣,可以抑制橋梁運(yùn)營期因活載、溫度等產(chǎn)生的剪力。反之,如果抵消后的剩余剪力分布圖與活載剪力包絡(luò)圖形狀相似,則為不合理的受剪狀態(tài)。
剪切變形對大跨度箱梁橋的撓度是有貢獻(xiàn)的,盡管在數(shù)值上遠(yuǎn)小于彎曲變形對撓度的貢獻(xiàn)。之所以關(guān)注合理受剪狀態(tài),就是要讓預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的剪力去抵消恒載作用效應(yīng),最大限度消除后期剪切徐變的不利影響。
在合理應(yīng)力狀態(tài)下,要求梁體全截面保持一定的壓應(yīng)力,且梁體根部截面上緣壓應(yīng)力要大于下緣壓應(yīng)力,跨中截面下緣壓應(yīng)力大于上緣壓應(yīng)力,這種應(yīng)力狀態(tài)可以避免在長期運(yùn)營及最不利荷載下出現(xiàn)拉應(yīng)力。
以三跨連續(xù)梁為例,對于跨中截面,若竣工時上緣壓應(yīng)力大于下緣壓應(yīng)力,并在設(shè)計使用期內(nèi),上緣壓應(yīng)力始終大于下緣壓應(yīng)力,則這樣的應(yīng)力狀態(tài)不僅可以抵消活載產(chǎn)生的跨中正彎矩,還可以防止徐變的持續(xù)下?lián)?,因此被認(rèn)為是合理的。
文章出自橋梁動靜載荷試驗gyjrwz.cn,轉(zhuǎn)載請注明。