【正文】 不同張拉順序的有限元分析結(jié)果，求得最佳的張拉順序。,15,4 通過(guò)對(duì)不同的錨下有效張拉力下的有限元仿真，得出超張拉、欠張拉以及不均勻張拉等情況下梁體的變化規(guī)律。并根據(jù)大量的有限元分析，求得梁的錨下有效預(yù)應(yīng)力的偏差在多大程度上施工質(zhì)量能保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 5 根據(jù)大量計(jì)算生成人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)樣本及人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)模型，得出對(duì)梁體在不同有效張拉力作用下各關(guān)鍵點(diǎn)處的變形規(guī)律。通過(guò)編制人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制箱型梁張拉施工的程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉的施工控制。 6 實(shí)現(xiàn)對(duì)T型梁的有限元仿真，將上述成果推廣。通過(guò)對(duì)馬嘯溪大橋、雷神店大橋的有限元分析及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)映射施工控制，將成果應(yīng)用于工程實(shí)踐中。 研究中通過(guò)對(duì)空心板梁的材料試驗(yàn)和預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程中的應(yīng)力、變形、有效預(yù)應(yīng)力進(jìn)行全過(guò)程的跟蹤觀(guān)測(cè)以保證試驗(yàn)梁體用材的可靠性，獲得理論分析和計(jì)算的基本參數(shù)，最重要的是通過(guò)試驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)分析和驗(yàn)證理論分析和計(jì)算，使本課題的研究建立在理論分析、試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，以保證研究的正確性、可靠性。,16,三、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁病害分析與施工現(xiàn)狀,3.1 病害分析 3.1.1 梁體下?lián)?全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件，預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的作用是比較大的，其提供的消壓彎矩能有效保證構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力度。根據(jù)分析，150m的全預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，預(yù)應(yīng)力對(duì)撓度的效應(yīng)是7cm。如果預(yù)應(yīng)力施工不當(dāng)，梁體內(nèi)不能建立有效的預(yù)應(yīng)力，在混凝土徐變的共同作用下，梁體必將發(fā)生嚴(yán)重的下?lián)?。撓度過(guò)大不但會(huì)使跨中主梁下凹，破壞橋面的鋪裝層，影響橋梁的使用壽命和行車(chē)舒適性，甚至危及高速行車(chē)時(shí)的安全。,17,跨中持續(xù)下?lián)系挠绊懸蛩赜校侯A(yù)應(yīng)力的損失、結(jié)構(gòu)的剛度、超重、混凝土的收縮徐變、溫度的影響，而最主要的因素是預(yù)應(yīng)力的損失。造成預(yù)應(yīng)力損失的原因有：預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁間摩擦引起的應(yīng)力損失；錨具變形、預(yù)應(yīng)力筋回縮和接縫壓縮引起的應(yīng)力損失；彈性壓縮引起的應(yīng)力損失；預(yù)應(yīng)力筋松弛引起的應(yīng)力損失；混凝土收縮和徐變引起的應(yīng)力損失；還有最重要的原因有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過(guò)大。有效預(yù)應(yīng)力不均勻度過(guò)大，在橋梁剛建成時(shí)問(wèn)題不會(huì)顯現(xiàn)出來(lái)，但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間有效預(yù)應(yīng)力大的預(yù)應(yīng)力筋出現(xiàn)早期疲勞，橋梁跨中的持續(xù)下?lián)弦灿纱水a(chǎn)生。 3.1.2 開(kāi)裂 在預(yù)應(yīng)力橋梁使用中發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)數(shù)量的箱梁在頂板、腹板、底板、橫隔板以及齒塊等部位出現(xiàn)了各種不同形式的裂縫，其中箱梁腹板裂縫最為普遍和嚴(yán)重。腹板裂縫一般集中在1/8跨至3/4跨之間，其中距支座L/4附近腹板斜裂縫數(shù)量較多，裂縫開(kāi)展寬度一般在0.15～0.5mm之間；通常腹板內(nèi)側(cè)的裂縫數(shù)量較多，夏季縫寬較冬季有所增大，較寬的裂縫貫透腹板，在結(jié)構(gòu)上呈一定的對(duì)稱(chēng)性。 經(jīng)分析，箱梁腹板開(kāi)裂產(chǎn)生的主要原因有：設(shè)計(jì)計(jì)算方法的影響、混凝土收縮徐變的影響、溫度的影響、施工因素的影響和混凝土應(yīng)力限值的影響。,18,3.1.3 梁體斷裂 由于預(yù)應(yīng)力筋的有效預(yù)應(yīng)力失效或梁體裂縫，特別是縱向預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大引起下?lián)虾偷装鍣M向裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)發(fā)展到一定程度，由量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變，使梁體發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞。,3.1.4 病害實(shí)例 1）鐘祥漢江大橋 鐘祥漢江大橋設(shè)計(jì)使用壽命50年，1993年竣工驗(yàn)收時(shí)工程質(zhì)量等級(jí)優(yōu)良，但僅運(yùn)行10年便成為危橋。2001年檢測(cè)，省交通部門(mén)就發(fā)現(xiàn)梁體有裂縫。2004年，大橋“病癥”加劇，主橋箱梁腹板開(kāi)裂，中間三跨跨中底板橫向貫穿開(kāi)裂，且仍在發(fā)展；兩個(gè)次邊跨下?lián)蠂?yán)重；混凝土劣化嚴(yán)重；箱梁接段質(zhì)量較差，箱梁頂板開(kāi)裂滲水；抽查的底板縱向預(yù)應(yīng)力管道未見(jiàn)壓漿；預(yù)應(yīng)力鋼束有斷絲、滑絲現(xiàn)象，部分鋼筋銹蝕嚴(yán)重。大橋荷載等級(jí)遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不能滿(mǎn)足使用要求，被定性為“危橋”。最終與2005年封閉（圖3.1.1）。,19,圖3.1.1 拆除中的鐘祥漢江大橋,20,2）三門(mén)峽黃河公路大橋 三門(mén)峽黃河公路大橋主橋?yàn)橐蛔?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，長(zhǎng)1310.09米，跨徑布置為105m+4160m+105m，于1993年建成通車(chē)（圖3.1.2）。2002年6月對(duì)該橋的檢查發(fā)現(xiàn)，跨中區(qū)域下?lián)献畲筮_(dá)到22cm，另外箱梁腹板出現(xiàn)大量斜裂縫，且裂縫長(zhǎng)度數(shù)量不斷增加，結(jié)構(gòu)承載力有下降趨勢(shì)。為確保橋梁正常安全地使用，2003年7月對(duì)其主橋上部進(jìn)行加固。主要加固項(xiàng)目：①增設(shè)體外縱向預(yù)應(yīng)力鋼束提高承載力；②處理裂縫，用壓漿、封閉法及粘貼鋼板修補(bǔ)裂縫。③處理蜂窩、麻面和空洞；④處理掉塊、漏筋部位?？偼顿Y達(dá)2408萬(wàn)元，2005年底進(jìn)行了竣工驗(yàn)收。為防止大橋出現(xiàn)二次病害，確保大橋安全，自本次工程竣工之日起，在橋兩端設(shè)立超載、超限監(jiān)控室，對(duì)過(guò)橋車(chē)輛進(jìn)行限速、限距、限載控制，禁止55噸以上車(chē)輛過(guò)橋。,21,圖3.1.2 三門(mén)峽黃河公路大橋,22,3）廣東南海金沙大橋 主橋結(jié)構(gòu)形式為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)，跨度為66m+120m+66m。斷面形式為單室箱梁，跨中梁高2.5 m，墩頂梁高6.0 m，于1994年建成通車(chē)（圖3.1.3.1.4）。 該橋在1999年10月發(fā)現(xiàn)主跨跨中出現(xiàn)明顯下?lián)?，截?000年底，跨中撓度已達(dá)22 cm左右。2001年4月檢測(cè)單位對(duì)該橋進(jìn)行全面檢查和靜動(dòng)載試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如下：主橋的中跨跨中嚴(yán)重下?lián)弦堰_(dá)23.8 cm；箱梁兩側(cè)腹板出現(xiàn)大量的斜剪裂縫，最大裂縫達(dá)到1 mm；靜載試驗(yàn)檢測(cè)的應(yīng)力及撓度的效驗(yàn)系數(shù)大于1.05，橋梁總體承載能力下降；靜載試驗(yàn)時(shí)腹板斜裂縫寬度均有加寬，最大增量達(dá)0.5 mm；動(dòng)載試驗(yàn)結(jié)果顯示主橋整體剛度降低，結(jié)構(gòu)品質(zhì)下降。 從該橋的試驗(yàn)檢測(cè)資料來(lái)看，該橋跨中下?lián)洗螅盒奔袅芽p多，其抗彎和抗剪承載能力都存在不足。,23,4）黃石長(zhǎng)江大橋 黃石大橋?yàn)橐蛔?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為162.5m+3245m+162.5m，于1995年建成（圖3.1.3.1.4）。,圖3.1.3 黃石長(zhǎng)江大橋,24,圖3.1.4 黃石長(zhǎng)江大橋立面布置,該橋通車(chē)運(yùn)營(yíng)3年后，跨中仍然持續(xù)下?lián)稀Ｔ摌蜻\(yùn)營(yíng)7年后，各跨跨中均有明顯下?lián)希c成橋時(shí)相比，大橋北岸次邊跨2號(hào)墩和3號(hào)墩之間主梁跨中下?lián)侠塾?jì)已達(dá)30.5cm，中跨3號(hào)墩和4號(hào)墩之間主梁跨中下?lián)弦堰_(dá)21.2cm，南岸次邊跨4號(hào)墩和5號(hào)墩之間主梁跨中下?lián)侠塾?jì)已達(dá)22.6cm。,25,5）虎門(mén)大橋輔航道橋 虎門(mén)大橋輔航道橋?yàn)橐蛔?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑布置為150m+270m+150m，于1997年建成通車(chē)，是當(dāng)時(shí)世界上最大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。連續(xù)7年的觀(guān)測(cè)表明，承臺(tái)豎直變位和墩頂角位移很小，但主跨跨中下?lián)蠐隙戎鹉暝鲩L(zhǎng)，而且尚未停止。2003年11月測(cè)量數(shù)據(jù)表明，與成橋時(shí)相比，左幅橋跨中累計(jì)下?lián)线_(dá)22.2cm，右幅橋跨中累計(jì)下?lián)线_(dá)20.7cm。,圖3.1.5 虎門(mén)大橋輔航道橋跨中撓度發(fā)展,26,6）潭州大橋,圖3.1.6 潭州大橋撓度與裂縫分析,27,7）廣州洛溪大橋 洛溪大橋主橋箱梁的頂板、腹板、底板局部地區(qū)出現(xiàn)不同程度的裂縫和破損，腹板裂痕77條，橫隔板裂痕99條，最長(zhǎng)的一條裂縫位于主橋1號(hào)箱梁右側(cè)腹板上，寬0.56mm，長(zhǎng)2.15m。這些絕不允許出現(xiàn)的裂縫，說(shuō)明大橋結(jié)構(gòu)方面已存在安全隱患。同時(shí)，橋梁局部區(qū)域砼保護(hù)層不足，滿(mǎn)足不了現(xiàn)行《砼規(guī)》的規(guī)定。南北引橋梁體砼已有部分裂縫超標(biāo)，支座出現(xiàn)剪切變形或傾斜及老化，需立即整修、更換，部分橋墩蓋梁局部鋼筋外露、銹蝕，蓋梁出現(xiàn)較多裂縫，部分超標(biāo)。,圖3.1.7 裂縫和破損,28,8）江津長(zhǎng)江公路大橋 江津長(zhǎng)江公路大橋建成于1997年，主橋?yàn)椋?40+240+140）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋（圖3.1.8），主橋箱梁運(yùn)營(yíng)9年后，出現(xiàn)主跨跨中下?lián)?，箱梁頂、底、腹板開(kāi)裂等病害。2007年，對(duì)該橋采取箱梁頂、底板粘貼纖維布和鋼板、箱梁腹板布置體外預(yù)應(yīng)力索的方式對(duì)裂縫和梁體下?lián)线M(jìn)行加固處理。,圖3.1.8 江津長(zhǎng)江公路大橋,29,9）高家花園大橋 重慶高家花園嘉陵江大橋，橋型為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋（圖3.1.8）。主跨240米，主橋跨徑組合：140m+240m+140m。橋?qū)?1.5m。主梁為兩幅單室箱型梁，采用三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。1996年1月開(kāi)工，1998年12月竣工。 由于箱梁腹板、頂板等部位開(kāi)裂、跨中下?lián)蠂?yán)重等原因，今年進(jìn)行主橋箱梁加固，9月3日，箱梁內(nèi)加固施工起火，對(duì)重慶內(nèi)環(huán)高速公路的交通造成嚴(yán)重影響。,圖3.1.9 高家花園大橋,30,10）2009年7月15日，津晉高速公路港塘收費(fèi)站800米外匝道連續(xù)箱梁橋垮塌，5輛載貨車(chē)墜落，造成6人死亡，4人受傷。,圖3.1.10 津晉高速公路連續(xù)梁橋,31,11）錫澄高速公路江陰互通式立交主線(xiàn)橋 錫澄高速公路是同江至三亞、北京至上海國(guó)道主干線(xiàn)的一段，北起江陰長(zhǎng)江大橋，南接滬寧高速公路。江陰高架橋是錫澄高速公路連接江陰長(zhǎng)江大橋的主要橋梁，全長(zhǎng)3.97km。自2003年2月起，發(fā)現(xiàn)江陰高架橋箱梁底板產(chǎn)生不同程度的裂縫，經(jīng)分析，該裂縫是由于預(yù)應(yīng)力不足導(dǎo)致梁底開(kāi)裂，結(jié)構(gòu)承載能力下降，從而使梁體不滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)正常使用要求。2006年，對(duì)江陰高架橋上的六座橋梁采用在梁底板粘貼碳纖維布和鋼板、梁內(nèi)布置體外預(yù)應(yīng)力索的方式對(duì)進(jìn)行加固處理。,圖3.1.11 錫澄高速公路江陰互通式立交主線(xiàn)橋,32,12）重慶某高速路空心板底部大量裂縫,圖3.1.12 空心板底部裂縫,33,13）科羅巴島(Koror—Babeldaob)橋 科羅巴島(Koror—Babeldaob)橋是一座跨中帶鉸的3跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土剛架橋，其跨徑組合為72m+241m+72m，是當(dāng)時(shí)世界上同類(lèi)橋梁中跨徑最大者。1978年建成通車(chē)，通車(chē)后不久就產(chǎn)生了較大的撓度，到1990年，其撓度達(dá)到1.2m。后來(lái)采用體外束施加預(yù)應(yīng)力，是主跨中央撓度減小。1996年加固結(jié)束，加固不到3個(gè)月又發(fā)生倒塌事故。,圖3.1.13 科羅巴島(Koror—Babeldaob)橋,34,14）美國(guó)明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市的一座橋梁于當(dāng)?shù)貢r(shí)間2007年8月1日晚發(fā)生坍塌。,圖3.1.14 美國(guó)某城市橋梁,35,15）2007年9月