箱梁橋大跨徑預應力混凝土箱梁橋長期下?lián)蠁栴}

1950 年世界上第1座采用節(jié)段懸澆施工和后張預應力的箱梁橋，德國主跨62m的Balduisntein橋的竣工，標志著預應力混凝土箱梁橋進入大跨徑時期，大跨徑預應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用，主跨已達301m。但是近年來，隨著跨度增長，主梁的下?lián)蠁栴}日益突出，嚴重影響到這一橋型的繼續(xù)發(fā)展。其主梁下?lián)系奶攸c表現(xiàn)為：

（1）撓度長期增長增長率隨時間可能呈加速、降低或保持均速變化的趨勢；

（2）結(jié)構(gòu)的長期撓度遠大于設計計算的預計值。世界一些典型大跨徑預應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}，而且也從一個側(cè)面表明大跨徑預應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)件不同厚度導致的收縮差異影響、交通荷載和溫度變化引起的反復荷載效應、施工接縫的影響、環(huán)境溫度與濕度的變化等)；

（2）對預應力長期損失估計偏低；

（3）混凝土的開裂；

（4）施工方法 (特別是合龍方式)導致的不利的成橋應力狀態(tài)。

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，不僅抗風性能較好，且可構(gòu)成寬橋面 并可減小墩臺寬度和圬工數(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)造縫分開而獨自受力，可以構(gòu)成車 行道較多的寬橋(可達32m左右)。其構(gòu)造較單箱多 室梁橋簡單，用料經(jīng)濟，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)部凈空應滿足行車凈空的要求， 上、下層的車行道或人行道應分別有進出口和引道 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)濟效益。缺點是截面的形心 偏上，在承受負彎矩區(qū)域的底板，需要加厚，變高度 時不易處理。

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。常用預應力 混凝土建成，具有抗扭強度高和節(jié)省鋼材的優(yōu)點，但 工期較長。

在處理大跨徑預應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 、跨中預壓、主梁跨中部分梁段采用高強輕質(zhì)混凝土、鋼箱等。但由于對大跨徑預應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，特別是缺乏強健的長期撓度預測計算方法的支持，控制量度的準確難以把握，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，造成了極大的社會和經(jīng)濟損失。

（1）大跨徑預應力混凝土箱梁橋的設計要進一步完善，在計算方面要解決空間效應與長期變形的計算問題，在結(jié)構(gòu)布置上要加強對結(jié)構(gòu)剛度的控制，特別要加強對預應力合理布置的研究有意識地設置對結(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、溫度等交變荷載對預應力束的有效預應力、混凝土彈模、混凝土徐變的長期影響規(guī)律，提出大跨徑預應力混凝土箱梁橋常用高強混凝土合適的收縮徐變模型，并考慮環(huán)境變化、箱梁尺寸效應等影響因素對長期收縮徐變的修正。

（3）研究交變荷載下箱梁混凝土開裂、預應力效應與混凝土收縮徐變的強烈耦合效應對結(jié)構(gòu)長期撓度的影響機理與考慮方法。

（4）規(guī)范大跨徑預應力箱梁設計、施工和處治技術，制定相應的規(guī)范或技術指南。

《波形鋼腹板PC箱梁橋的動力特性分析與沖擊系數(shù)研究》深入系統(tǒng)地對波形鋼腹板PC箱梁橋的剪力滯效應、動力特性和基于車橋耦合振動下的沖擊系數(shù)進行理論分析和試驗研究。《波形鋼腹板PC箱梁橋的動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箱梁橋的試驗研究、剪力滯效應分析、剪力滯和剪切變形影響下的撓度、彎曲和扭轉(zhuǎn)振動頻率、車橋耦合振動下的動力沖擊性能分析方面，系統(tǒng)地對波形鋼腹板PC箱梁橋的靜、動力特性進行闡述。

《波形鋼腹板PC組合箱梁橋設計與應用》結(jié)合工程應用，對波形鋼腹板PC組合箱梁橋的設計進行了系統(tǒng)總結(jié)?！恫ㄐ武摳拱錚C組合箱梁橋設計與應用》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組合箱梁的力學特性，第4章總結(jié)了一些抗剪連接件的計算方法，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)了潑河大橋的設計與施工。

疲勞破壞是影響鋼箱梁橋安全的關鍵因素之一，已有的鋼箱梁橋疲勞性能評估方法忽略了長期監(jiān)測應力次序，造成疲勞評估結(jié)果常常偏離實際情況。本項目對“考慮長期監(jiān)測應力時序的鋼箱梁橋疲勞評估方法”的關鍵科學問題開展了深入研究，主要成果包括： 針對疲勞荷載效應（包括疲勞應力幅和循環(huán)次數(shù)）的多峰分布特性，建立了由多種統(tǒng)計模型加權和組成的多峰混合分布模型和模型參數(shù)估計方法，突破了單峰分布模型難以準確描述疲勞荷載效應統(tǒng)計特征的缺陷；提出了復雜概率模式下隨機樣本模擬的數(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)擴展至全空間；進一步引入超高周疲勞損傷累積因子和超低周疲勞強度調(diào)整因子，提出了鋼箱梁橋疲勞評估的全空間S-N曲線模型，并從幾何學角度明確了模型參數(shù)的意義。 建立了考慮長期監(jiān)測應力時序的鋼箱梁橋疲勞損傷累積計算模型和疲勞可靠度評估極限狀態(tài)方程。采用損傷應力作為疲勞損傷指標，結(jié)合鋼箱梁橋疲勞評估全空間S-N曲線模型，在上一次損傷應力的基礎上計算本次應力循環(huán)引起的損傷應力增量。此方法能夠有效考慮應力出現(xiàn)次序?qū)ζ趽p傷的影響。 集成了疲勞荷載效應多峰混合分布模型、隨機樣本數(shù)值逆變換抽樣方法和考慮長期監(jiān)測應力時序的鋼箱梁橋疲勞損傷計算模型和疲勞可靠度分析方法，對潤揚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行了計算，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估提供新的途徑，為鋼箱梁橋的維護和管理提供技術支持。 2100433B