箱梁橋

1950 年世界上第1座采用節(jié)段懸澆施工和后張預(yù)應(yīng)力的箱梁橋，德國主跨62m的Balduisntein橋的竣工，標(biāo)志著預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋進(jìn)入大跨徑時(shí)期，大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋以其良好的結(jié)構(gòu)性能和優(yōu)美的外形在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用，主跨已達(dá)301m。但是近年來，隨著跨度增長，主梁的下?lián)蠁栴}日益突出，嚴(yán)重影響到這一橋型的繼續(xù)發(fā)展。其主梁下?lián)系奶攸c(diǎn)表現(xiàn)為：

（1）撓度長期增長增長率隨時(shí)間可能呈加速、降低或保持均速變化的趨勢(shì)；

（2）結(jié)構(gòu)的長期撓度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)計(jì)算的預(yù)計(jì)值。世界一些典型大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的下?lián)锨闆r不但說明國內(nèi)外普遍性地存在主梁下?lián)系膯栴}，而且也從一個(gè)側(cè)面表明大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的長期下?lián)系拇_是體系上存在缺陷，不同地域造成的材料與環(huán)境的差別、施工質(zhì)量的差別等特定因素不是造成下?lián)系谋厝辉颉?

主要原因分析：

（1）混凝土收縮徐變 (包含箱梁斷面構(gòu)件不同厚度導(dǎo)致的收縮差異影響、交通荷載和溫度變化引起的反復(fù)荷載效應(yīng)、施工接縫的影響、環(huán)境溫度與濕度的變化等)；

（2）對(duì)預(yù)應(yīng)力長期損失估計(jì)偏低；

（3）混凝土的開裂；

（4）施工方法 (特別是合龍方式)導(dǎo)致的不利的成橋應(yīng)力狀態(tài)。

（1）大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的設(shè)計(jì)要進(jìn)一步完善，在計(jì)算方面要解決空間效應(yīng)與長期變形的計(jì)算問題，在結(jié)構(gòu)布置上要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的控制，特別要加強(qiáng)對(duì)預(yù)應(yīng)力合理布置的研究有意識(shí)地設(shè)置對(duì)結(jié)構(gòu)長期撓度有利的防下?lián)鲜?

（2）在材料方面，要明確交通、溫度等交變荷載對(duì)預(yù)應(yīng)力束的有效預(yù)應(yīng)力、混凝土彈模、混凝土徐變的長期影響規(guī)律，提出大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋常用高強(qiáng)混凝土合適的收縮徐變模型，并考慮環(huán)境變化、箱梁尺寸效應(yīng)等影響因素對(duì)長期收縮徐變的修正。

（3）研究交變荷載下箱梁混凝土開裂、預(yù)應(yīng)力效應(yīng)與混凝土收縮徐變的強(qiáng)烈耦合效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)長期撓度的影響機(jī)理與考慮方法。

（4）規(guī)范大跨徑預(yù)應(yīng)力箱梁設(shè)計(jì)、施工和處治技術(shù)，制定相應(yīng)的規(guī)范或技術(shù)指南。

箱梁橋倒梯形箱梁橋

梁的橫截面呈倒梯形的箱形梁橋。與矩形截面 的箱梁橋相比，不僅抗風(fēng)性能較好，且可構(gòu)成寬橋面 并可減小墩臺(tái)寬度和圬工數(shù)量。適用于城市橋梁。

箱梁橋分離式箱梁橋

具有兩個(gè)并列而不相連接箱梁的箱形梁橋。兩 橋之間用縱向構(gòu)造縫分開而獨(dú)自受力，可以構(gòu)成車 行道較多的寬橋(可達(dá)32m左右)。其構(gòu)造較單箱多 室梁橋簡單，用料經(jīng)濟(jì)，施工方便。

箱梁橋鋼橋面板箱梁橋

上部結(jié)構(gòu)采用由鋼板與縱、橫肋焊接組成的正 交異性板作橋面板的箱形梁橋。能減輕橋梁自重，可 獲經(jīng)濟(jì)效果，多用于大跨度鋼橋中。

箱梁橋雙層箱梁橋

在由頂板、底板及兩側(cè)腹板組成的箱型截面梁 中，頂板及底板分別供車輛和行人或自行車等通行 的架空建筑物。梁內(nèi)部凈空應(yīng)滿足行車凈空的要求， 上、下層的車行道或人行道應(yīng)分別有進(jìn)出口和引道 與原有線路銜接。如1980年建成的奧地利維也納帝 國橋，箱梁內(nèi)通行地下鐵路，箱梁外側(cè)設(shè)有懸臂板用 作人行道，而上層頂板橋面則為六車道的汽車路。

箱梁橋雙腹板箱梁橋

主梁每側(cè)腹板均由雙層腹板構(gòu)成的鋼箱梁橋。 它的特點(diǎn)是建筑高度可比一般的鋼箱梁橋小，但用 鋼量較多。

箱梁橋斜腹板箱梁橋

邊腹板向外傾斜形成倒梯形截面的箱形梁橋。 在多車道的寬橋中，采用這種截面，可以減小橋面板 的挑臂長度，同時(shí)可減小箱室底板寬度，橋墩寬度得 以減小，能獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是截面的形心 偏上，在承受負(fù)彎矩區(qū)域的底板，需要加厚，變高度 時(shí)不易處理。

箱梁橋組合箱梁橋

用槽形梁和橋面板組合而成的箱形梁橋。是公 路和城市橋梁中組合梁橋的一種類型。常用預(yù)應(yīng)力 混凝土建成，具有抗扭強(qiáng)度高和節(jié)省鋼材的優(yōu)點(diǎn)，但 工期較長。

在處理大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋長期撓度的措施方面，國內(nèi)外的確出現(xiàn)了許多具體的防治方法，如體外束 、跨中頂推 、跨中預(yù)壓、主梁跨中部分梁段采用高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土、鋼箱等。但由于對(duì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋長期撓度的原因仍然存在大量不明確的地方，特別是缺乏強(qiáng)健的長期撓度預(yù)測(cè)計(jì)算方法的支持，控制量度的準(zhǔn)確難以把握，許多橋在采取了措施后不久又開始繼續(xù)下?lián)?，甚至出現(xiàn)內(nèi)力過大造成梁體損傷等不利的狀況，最后不得不拆除了事，造成了極大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)損失。

《波形鋼腹板PC箱梁橋的動(dòng)力特性分析與沖擊系數(shù)研究》深入系統(tǒng)地對(duì)波形鋼腹板PC箱梁橋的剪力滯效應(yīng)、動(dòng)力特性和基于車橋耦合振動(dòng)下的沖擊系數(shù)進(jìn)行理論分析和試驗(yàn)研究?！恫ㄐ武摳拱錚C箱梁橋的動(dòng)力特性分析與沖擊系數(shù)研究》共10章，分別從波形鋼腹板PC箱梁橋的試驗(yàn)研究、剪力滯效應(yīng)分析、剪力滯和剪切變形影響下的撓度、彎曲和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率、車橋耦合振動(dòng)下的動(dòng)力沖擊性能分析方面，系統(tǒng)地對(duì)波形鋼腹板PC箱梁橋的靜、動(dòng)力特性進(jìn)行闡述。

《波形鋼腹板PC組合箱梁橋設(shè)計(jì)與應(yīng)用》結(jié)合工程應(yīng)用，對(duì)波形鋼腹板PC組合箱梁橋的設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)。《波形鋼腹板PC組合箱梁橋設(shè)計(jì)與應(yīng)用》共分6章。第1章為引言，第2章和第3章討論了波形鋼腹板PC組合箱梁的力學(xué)特性，第4章總結(jié)了一些抗剪連接件的計(jì)算方法，第5章分析了波形鋼板的剪切屈曲特性，給出了它的剪切屈曲界限圖，第6章總結(jié)了潑河大橋的設(shè)計(jì)與施工。

疲勞破壞是影響鋼箱梁橋安全的關(guān)鍵因素之一，已有的鋼箱梁橋疲勞性能評(píng)估方法忽略了長期監(jiān)測(cè)應(yīng)力次序，造成疲勞評(píng)估結(jié)果常常偏離實(shí)際情況。本項(xiàng)目對(duì)“考慮長期監(jiān)測(cè)應(yīng)力時(shí)序的鋼箱梁橋疲勞評(píng)估方法”的關(guān)鍵科學(xué)問題開展了深入研究，主要成果包括： 針對(duì)疲勞荷載效應(yīng)（包括疲勞應(yīng)力幅和循環(huán)次數(shù)）的多峰分布特性，建立了由多種統(tǒng)計(jì)模型加權(quán)和組成的多峰混合分布模型和模型參數(shù)估計(jì)方法，突破了單峰分布模型難以準(zhǔn)確描述疲勞荷載效應(yīng)統(tǒng)計(jì)特征的缺陷；提出了復(fù)雜概率模式下隨機(jī)樣本模擬的數(shù)值逆變換抽樣方法，解決了大跨橋梁全壽命期疲勞性能評(píng)估數(shù)據(jù)不足的難題。 基于規(guī)范給出的S-N曲線，從理論上推導(dǎo)了覆蓋低周疲勞壽命區(qū)、有限疲勞壽命區(qū)和高周疲勞壽命區(qū)的全空間S-N曲線模型，將S-N曲線由有限疲勞壽命區(qū)擴(kuò)展至全空間；進(jìn)一步引入超高周疲勞損傷累積因子和超低周疲勞強(qiáng)度調(diào)整因子，提出了鋼箱梁橋疲勞評(píng)估的全空間S-N曲線模型，并從幾何學(xué)角度明確了模型參數(shù)的意義。 建立了考慮長期監(jiān)測(cè)應(yīng)力時(shí)序的鋼箱梁橋疲勞損傷累積計(jì)算模型和疲勞可靠度評(píng)估極限狀態(tài)方程。采用損傷應(yīng)力作為疲勞損傷指標(biāo)，結(jié)合鋼箱梁橋疲勞評(píng)估全空間S-N曲線模型，在上一次損傷應(yīng)力的基礎(chǔ)上計(jì)算本次應(yīng)力循環(huán)引起的損傷應(yīng)力增量。此方法能夠有效考慮應(yīng)力出現(xiàn)次序?qū)ζ趽p傷的影響。 集成了疲勞荷載效應(yīng)多峰混合分布模型、隨機(jī)樣本數(shù)值逆變換抽樣方法和考慮長期監(jiān)測(cè)應(yīng)力時(shí)序的鋼箱梁橋疲勞損傷計(jì)算模型和疲勞可靠度分析方法，對(duì)潤揚(yáng)大橋斜拉橋鋼箱梁正交異性橋面板在不同工況下的疲勞可靠度進(jìn)行了計(jì)算，探討了鋼箱梁橋疲勞可靠度的退化規(guī)律。 研究結(jié)果可為鋼箱梁橋的疲勞性能評(píng)估提供新的途徑，為鋼箱梁橋的維護(hù)和管理提供技術(shù)支持。 2100433B