预应力混凝土桥梁结构设计.ppt

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1、预应力混凝土桥梁结构设计若干问题的商搉与探讨,预应力混凝土是20世纪最具有 革命性的结构构思，已广泛用于 土木和建筑工程,是当今乃至以后 的主要建桥材料.,一 规范解读分析与商榷,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)己使用近6年,2009年6月规范编制单位又出版了公路桥梁设计规范答疑汇编,对规范执行中带有普遍性的问题进行了解答.现仅就预应力混凝土结构设计的有关问题做进一步解读分析与商榷.,1 正截面抗弯承载力计算公式的适用条件,预应力混凝土受弯构件正截面抗弯承载力计算以适筋梁塑性破坏为基础,其配筋率应控制在最大配筋率和最小配筋率之间.,1.1 预应力混凝土受弯构

2、件的最大配筋率限制，一般是通过混凝土受压区高度来加以控制。.式中：相对于“界限破坏”时的混凝土受压区高度；相对界限受压高度，又称为混凝土受压区高度界限系数，,？问题（答疑汇编148页问题1、150页问题4）：应力验算和承载力计算结果均滿足规范，但不滿足 的要求，可否不考虑此项要求？应如何解决？,xb h0的限制即为最大配筋率限制，不滿足此项要求为超筋设计，构件将发生脆性破坏，设计中不允许采用的。承载力计算是涉及结构安全的核心问题，必须滿足 xb h0的限制条件。,不滿足xb h0时，如何解决？增加梁的高度 梁的有效高度h0是影响梁的正截面工作性能的最主要因素。一般以 x0.7b h0为控制条件

3、求得梁的合理梁高。,增加受压腹板(梁肋)宽度.连续梁支点附近截面下缘受压,由于受压区宽度較小,导致受压区高度过大,可能出现不滿足 xb h0的情况.为此,应适当加大连续梁支点附近截面的腹板(梁肋)宽度.增加受压钢筋,构成双筋截面,减小混凝土受压区高度.提高混凝土设计强度等级,减小混凝土受压区高度。,公路桥梁设计规范答疑汇编 148页提出“由于抗裂引起的预应力钢筋的增多,按规范5.2.4条规定可不计在以 控制的配筋面 积之内”,并以此作为解决受压区高度过大的办法的建议是值得商榷的.,对规范5.2.4的不同理解 规范5.2.4:受弯构件在应用公式(5.2.2-3)的条件时,可不考虑按正常使极限状态

4、计算可能增加的纵向受拉钢筋截面面积和按构造要求配置均纵向钢筋截面面积.笔者认为后增加纵向受拉钢筋是客观存在的,必将对混凝土受压区高度和正截面抗弯承载力产生影响.,如果在承载力计算求得的混凝土受压区相对高度較小(b),将后增加的纵向受拉钢筋的供献做为承载力的儲备是无可非议的.如果在承载力计算求得的混凝土受压区相对高度接近界限值b,考虑后增加的纵向受拉钢筋的作用，就有可能出现b 的情况,这在设计上是不允许的.,1.2 预应力混凝土受弯构件 最小配筋率限值,桥规JTG D62第9.1.12条规定：预应力混凝土受弯构件最小配筋率应满足下列条件：（即规范公式9.1.12）式中,为正截面抗弯承载力设计值，

5、为正截面开裂弯矩值。,很多设计者反应（公路桥梁设计规范答疑汇编325页）：设计时经常出现“按全预应力要求设计的预应力混凝土连续梁桥，正截面承载力满足规范要求，使用阶段应力验算结果也都符合规范的规定，但是抗裂弯矩过大，不满足规范第9.1.12条公式（9.1.12）的限制条件”的情况，并提出下列疑问：,正截面承载力和使用阶段应力验算均已满足规范要求，从理论上讲就可以保证结构的安全工作，在这种情况下，还要限制开裂弯矩有什么实际意义？规范中给出的开裂弯矩计算公（6.5.26）是针对部分预应力混凝土B类结构提出的，对全预应力混凝土和部分预应力混凝土A类构件不存在开裂问题，是否可以不受规范9.1.12条限

6、制？在实际设计工作中经常出现开裂弯矩大于承载力设计值的反常现象的原因是什么？应如何解决？,1.2.1预应力混凝土受弯构件最小配筋率限值（）的物理意义。,在桥规JTG D62编制说明中对受弯构件的最小配筋率的物理意义是这样解释的“受弯构件的受拉钢筋最小配筋率是根据混凝土的开裂弯矩与同尺寸的钢筋混凝土梁所有承担的弯矩相等而确定的，其目的是当混凝土受拉边缘出现裂缝时，梁不致因配筋过少而脆性破坏。公式（9.1.12）对于预应力混凝土最小配筋的要求，其性质与上述钢筋混凝土受弯构件类似，可表达为”。,混凝土结构设计规范GB50010-2002对这一问题的解释是规范9.5.3条规定了预应力构件中各类预应力筋

7、的最小配筋率，其基本思路为截面开裂后受力钢筋不致立即失效的原则，目的是为了使构件具有起码的延性性质，避免无预兆的脆性破坏。桥规JTG D629.1.12条做强制性条文是必须执行的，例外，其目的是控制受拉钢筋总量不能过少，以保证梁的塑性破坏性质。,笔者认为实际设计中经常出现“不满足下列规范公式9.1.12()最小配率要求”的主要原因是:受传统的全预应力设计思想的影响，预加应力过大;规范给出后张法构件开裂弯矩计算公式（6.5.2-6）计算结果偏大.,1.2.2开裂弯矩计算公式的讨,桥规JTG D62第9.1.12条规定,开裂弯矩按规范公式（6.5.2-6）计算：（6.5.2-6）（6.5.2-7）

8、,式中：扣除全部预应力损失后预应力钢筋和普通钢筋合 力在构件抗裂验算边缘产生的混凝土预压力；换算截面抗裂验算边缘的弹性抵抗矩。,笔者认为对后张法构件而言，计算开裂弯矩时应考虑不同受力阶段截面几何特征值取值的不同。开裂弯矩 系为抵消下边缘压应力储备（）所需的总弯矩，其中自重弯矩产生的拉应力应按净截面几何特征值计算；（）部分弯矩产生的拉应力应按换算截面几何特征值计算。,（,）,（,）,这样，后张法构件开裂弯矩计算表达式应改写为下列形式：,1.2.3 是根本不可能出现 的计算“幻影”,若所加预应力过大，在排除计算上的错误后仍可能出现 的反常现象。众所周知，一个配筋适当的应力混凝土梁从施加预加力至构件

9、的最后破坏要经历：预施应力阶段，从承受使用荷载到构件出现裂缝的整体工作阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段等四个过程。换句话说，一个正常配筋的预应力混凝土只有先开裂，随着变形的不断发展，才能达到最后的塑性破坏状态。,从预应力混凝土梁的破坏机理分析可以判断，计算中出现 的预应力混凝土梁的变形很小，一旦构件承担的内力值接近或达到抗弯承载力设计值时，梁会立即发生脆性破坏这种无任何预兆的脆性破坏是很危险的，设计中是绝对不能采用的。,1.2.4解决这一问题的积极办法是适当降低预压应力水平，优先采用混合配筋方案。,由于受传统的全预应力设计思想的影响，很多设计者习惯于“从正截面承载力需要出发（即强度条件），选择预

10、应力筋的数量，然后进行抗裂性及使用阶段的应力验算的设计方法，只要抗裂性及使用阶段的应力满足规范要求,不管有多大的富余量，即认为可以保证结构安全工作。,例如，桥规JTG D62规定对特大桥和重要大桥在承载力计算中引入了结构重要性系数=1.1，即将荷载效应组合设计值提高10%。这样，按着上述根据强度条件选择预应力筋数量，要比过去增加10%，而抗裂性及使用阶段应力验算时，荷载效应组合设计值与以前设计相比并没有增加。这样势必会造成预压应力增加，致使在短期效应组合或使用荷载作用下梁的下缘保持较大的压应力富余量。,例如，桥规JTG D62规定对特大桥和重要大桥在承载力计算中引入了结构重要性系数=1.1，即

11、将荷载效应组合设计值提高10%。这样，按着上述根据强度条件选择预应力筋数量，要比过去增加10%，而抗裂性及使用阶段应力验算时，荷载效应组合设计值与以前设计相比并没有增加。这样势必会造成预压应力增加，致使在短期效应组合或使用荷载作用下梁的下缘保持较大的压应力富余量。,预应力混凝土梁的配筋设计应满足不同设计状况下规范规定控制条件要求（例如：承载力、抗裂性、裂缝宽度、变形及应力等）。在这些控制条件中最重要的是满足结构在正常使用极限状态下使用功能要求（抗裂性和裂缝宽度）和保证结构对达到承载力极限状态时具有一定的安全储备.在截面尺寸已知的情况下，结构的抗裂性和裂缝宽度主要与预加力的大小有关，而构件的极限

12、承载力则与预应力筋和普通钢筋的总量有关。,预应力混凝土梁钢筋数量估算的一般方法是：首先根据结构使用性能要求（即抗裂性和裂缝宽度）确定预应力筋数量，然后再由构件的承载力极限状态要求，确定普通钢筋的数量。换句话说，预应力混凝土梁钢筋数量估算的基本原则是首先按结构使用性能要求确定预应力筋数量，极限承载力的不足部分由普通钢筋补充。积极倡导混合配筋方案，即使是全预应力混凝土结构也应配置足够的普通钢筋，以增强结构的延性，确保结构的塑性破坏性质。,1.3 双筋截面受压区高度最小值的限制 桥规 JTG D62在计算双筋截面时，引入了混凝土受压区高度最小值的限制条件（或）这条限制的实质是对极限状态下受压钢筋应变

13、的限制，其目的是为了保证在极限状态下受压钢筋应力能达到其抗压强度设计值。,普通钢筋和预应力钢筋的抗压强度设计值，是以受压区混凝土达到极限破坏时，受压钢筋的应变 为 0.002为取值条件确定的。若（或），表明受压钢筋离截面中性轴太近，梁破坏时受压钢筋的应变不能充分发挥，其应力达不到抗拉强度设计值。,计算表明，上述规定是针对普通热轧钢筋给出的，对高强度的预应力钢筋取值偏小。混凝土受压区高度 时,受压钢筋的压应变为 笔者认为将双筋截面受压区高度最小值 改为 为宜.,桥规 JTG D62规定，对于（或）的情况，构件的正截面抗弯承载力可由下列近似公式求得：当受压区配有纵向普通钢筋和预应力钢筋，且预应力

14、钢受压时（）为正，（5.2。5-1）当受压区仅配有纵向普通钢筋或配有普通钢筋和预应 力钢筋，且预应力钢筋受拉时（）为负，（5.2。5-2）公式（5.2-10）是由对受压区普通钢筋和预应力钢筋 合力作用取矩的平衡条件求得的,（5.2-11）是由对受压区普通 钢筋合力作用取矩的平衡条件求得的，计算时均忽略了混凝土 受压区的影响.,问题(152页)规范公式5.2.5-1)与钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理公式的符号不同(a 还是as),到底那个对,为什么?前以指出:如果不滿足混凝土受压区高度最小值的限制条件(),表明受压钢筋离截面中性轴太近，梁破坏时受压钢筋的应变不能充分发挥，其应力达不到抗

15、拉强度设计值。换句话说,精确确定极限状态下受压普通钢筋和预应力钢筋的实际应力是很麻烦的.受压普通钢筋和预应力钢筋合力作用点至边缘的距离a也无法精确确定.在这种情况下精确地区分()的正或负也是不可能的.,笔者建议,对于 的情况(可以不用区分 的正或负),其正截面抗弯承载力可采用下式近似公式计算:或 上式是由对受压普通钢筋(或受压预应力钢筋)合力作用点取矩的平衡条件求得的近似公式,公式中忽略了受压区混凝土和受压预应力筋(或受压普通钢筋)的作用,因为这两项合力对受压普通钢筋(或受压预应力钢筋)合力作用点的距离(即力臂)很小,对正截面抗弯承载力的影响是微不足到的.,2 斜截面抗剪承载力计算,斜截面抗剪

16、承载力计算的基本表达式为：（5.2.7-1）式中：斜截面受压端正截面处由作用（或荷载）产生 的最大剪力组合设计值；斜截面顶端受压区混凝土箍筋的综合抗剪承 载力；与斜截面相交的普通弯起钢筋的抗剪承力；与斜截面相交的预应力弯起钢筋的抗剪承 载力。,混凝土和箍筋共同的抗剪承载力（5.2.7-2）普通弯起钢筋的抗剪承载力（5.2.7-3）预应力弯起钢筋的抗剪承载力（5.2.7-4）,。计算截面的剪力组合设计值应满足 下式要求：（5.2.9）若不满足上式要求时，则需加大截面尺寸或提高混凝土强度等级。,应用上式计算时遇到的主要问题：（1）h0如何计算（答疑汇编158、159、161页）?（2）应用公式5.

17、2.9复核抗剪截面尺寸时是否考虑预加力竖直分力(即预剪力)的影响?（3）配有竖向预应力筋时抗剪承载力如何计算?,.2.1 h0如何计算?桥规JTG D62明确指出了斜截面抗剪承载力计算及抗剪强度上、下限复核时，梁的有效高度 h0 为纵向受拉钢筋截面重心至截面受压边缘的距离，即在计算 时不应考虑弯起钢筋的影响。笔者认为这里的h0 是反映梁高对抗剪承载力的影响。对于在支点处所有预应力筋均弯起的情况，验算支点的附近斜截面抗剪承载力和复核抗剪强度上、下限值时，可从跨中截面钢筋重心或底排纵向普通钢筋重心算起。,2.2 应用公式5.2.9复核抗剪截面尺寸是否考虑预加力竖直分力(即预剪力)的影响?笔者认为公

18、式5.2.9的实质是控制截面的主压应力,防止发生脆性斜压破坏.此时预加力应作为外力处理,考虑预加力竖直分力(即预剪力)的影响.公式5.2.9应改为:,2.3 设有竖向预应力筋时抗剪承载力计算 对于配有竖向预应力筋的预应力混凝土梁进行斜截面抗剪承载力复核时，桥规JTG D62规定(5.2.7条注1)，可将计算公式（5.2.7-2）中的箍筋配筋率 和抗拉强度设计值，以竖向预应力筋配筋率 和抗拉强度设计值 代替。这样规定的实质是将竖向预应力钢筋的作用视为箍筋一样处理。,笔者认为:竖向预应力钢筋和箍筋的作用机理不同,两者不能互相代替;在实际工程中，通常的作法是采用竖向预应力钢筋时，也还要配置一定数量的

19、箍筋。对于同时配有竖向预应力筋和箍筋的情况也无法代替.,笔者建议:对于同时配有竖向预应力筋和箍筋的情况,将竖向预应力钢筋的抗剪承载力单独计算.斜截面抗剪承载力计算的基本方程改为下形式：式中，为与斜截面相交的竖向预应力钢筋的抗剪承载力，其数值可按下式计算：式中，0.75为考虑竖向预应力钢筋应力不均匀分布的影响系数；为与斜裂缝相交的竖向预应力钢筋的截面面积；为竖向预应力钢筋的抗拉强度设计值。,3 使用阶段应力验算时荷载效应组合的探讨 预应力混凝土使用阶段的应力验算做承载能力极限状态的补充，应考虑结构上可能同时出现的作用（或荷载），取其最不利效应组合进行计算，并应考虑多种可变作用（或荷载）效应组合的

20、影响。例如，在预应力连续箱梁使用阶段应力计算时，除了考虑车辆荷载和人群荷载等可变荷载作用的基本组合情况外，通常还要考虑车辆荷载，人群荷载，温度作用，支座不均匀沉陷等多种可变作用（或荷载）效应组合。,众所周知，桥规JTG023-85规定的使用阶段应力限值，是按不同荷载组合情况分别列出的，即应符合下列规定：受压区混凝土最大压应力 荷载组合，荷载组合或，预应力钢筋的最大拉应力 荷载组合，对钢绞线、钢丝，对冷拉粗钢筋，荷载组合或，对钢绞线、钢丝，对冷拉粗钢筋，。,桥规JTG023-85中的荷载组合，系指基本可 变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种与永 久荷载的一种或几种与其他可变荷载的一种或几种

21、相 组合的情况；桥规JTJ023在计算预应力混凝土构 件使用阶段应力时，将荷载组合或作用下的混凝 土最大压应力限值提高12%，预应力钢筋最大拉应力 限值提高10.7%。这样处理粗略地反应了多种可变荷 载组合作用的影响。,桥规JTG D62给出的使用阶段应力限值，不再区分作用(或荷载)效应组合情况，采用了相同的数值。这一限值相当于桥规JTJ023荷载组合I的水平。换句话说，在进行预应力混凝土梁使用阶段应力验算时，如何考虑多种可变作用(或荷载)效应组合的影响，在桥规JTG D62中没有更明确的规定。,笔者建议：在预应力混凝土梁使用阶段应力验算中，引入作用(或荷载)效应组合系数c，考虑多种可变作用(

22、或荷载)效应组合的影响。作用(或荷载)效应组合系数c，可参照通用规范JTG D60给出的承载能力极限状态计算的基本组合中的规范取值。,这样，用于使用阶段应力验算时，作用(或荷载)效应组合标准值可表达为下列形式：(10.1-12)式中Sk 使用阶段作用基本组合的效应组合标准值；SGik 第i个永久作用效应的标准值；SQ1k 汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)的标准值；SQjk 在作用效应组合中，除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他第j个可变作用效应的标准值；,c 在作用效应组合中除汽车荷载效应(含汽车冲击力、离心力)外的其他可变作用效应的组合系数；当永久作用与汽车荷载和人群荷载(或其

23、他一种可变作用)组合时，人群荷载(或其他一种可变作用)的组合系数取c=0.8；当除汽车荷载(含汽车冲击力、离心力)外尚有两种其他可变作用参与组合时，其组合系数取c=0.70；尚有三种可变作用参与组合时，其组合系数取c=0.60；尚有四种及多于四种的可变作用参与组合时，取c=0.50。,例如：除汽车荷载效应外，只有一种可变作用参与组合，取c=0.8 除汽车荷载效应外，尚有两种可变作用参与组合，取c=0.7 除汽车荷载效应外，尚有三种可变作用参与组合，取c=0.6,应该指出，组合效应系数c是承载能力计算的基本组合中，考虑多个可变作用时，对综合作用效应的影响，在保持可靠指标及恒载和汽车荷载分项系数不

24、变的前提下，引入一个小于1.0的组合效应系数，对作用(或荷载)效应标准值作等效折减。这里将其用于使用阶段应力计算的多种可变作用(或荷载)效应组合的处理方法是近似的。,二 预应力混凝土桥梁的耐久性问题引起了国内外的广泛关注,长期以来，人们受混凝土是一种耐久性能良好的建筑材料这一认识的影响，忽视了钢筋混凝土结构性问题，造成了混凝土结构耐久性研究的相对滞后，并为此付出了巨大的代价。,1985年英国威尔士一座预应力混凝土桥梁的破坏，导致英国运输部在1992年曾颁布命令“在新的标准颁布之前，不得再采用孔道灌浆的后张法预应力混凝土桥梁”。英国运输部指令在英国掀起了不小的冲击波，引导 人们更多的去考虑预应力

25、混凝土结构的耐久性问题。,2.1 后张法预应力孔道灌浆质量是影响结构耐久性的薄弱环节。国内外的工程实践表明，后张法预应力孔道灌浆不饱满，灌浆材料强度过低，质量得不到保证是较为普遍的现象。尤其是在孔道弯起处钢丝束张拉后紧贴孔道的凸出处，即使灌浆再饱满也不可能将紧贴孔壁的钢丝束与混凝土粘结为一体。水份的侵入造成预应力筋的腐蚀是不可避免。,解决预应力混凝土桥耐久性问题，首先是要采用多重防护措施，防止预应力筋腐蚀。采用具有良好密封性能的高密度塑料波纹钢代替金属波纹管；积极推广真空吸浆技术，提高灌浆材料的密实度；在灌浆材料中掺入适量的阻锈剂，提高预应力筋的抗腐蚀能力；对于可能遭受氯盐侵蚀的预应力混凝土结

26、构的预应力筋、锚具及连接器等钢材组件宜采用环氧涂层或涂锌防锈处理；预应力筋的锚头应采用无收缩高性能混凝土封端等。,2.2 采取综合治理措施控制裂缝是耐久性设计的重要内容,2.2.1 预应力混凝土的结构性裂缝(正截面弯曲裂缝和斜截面剪切裂缝)可以通过抗裂性验算来加以控制.在实际工程中,大多数设计者仍习惯传统的全预应力的设计思想,通过加大预应力的办法提高结构的抗裂性.有些设计甚至以使用荷载作用下,保持一定压应力控制设计.工程实践表明,对于正常设计和施工的桥梁而言,结构性裂缝对结构耐久性的影响不大.,2.2.2 非结构性裂缝对耐久性结构的影响是不可忽视的,工程实践表明,预混凝土应力常见非结构性裂缝有

27、：箱梁腹板收缩裂缝；纵向(或顺筋)裂缝。,2.2.2.1 预防腹板收缩裂缝的措施,深圳泥岗立交匝道桥腹板收缩裂缝示意图,腹板收缩裂缝产生原因分析：箱梁顶板和底故的嵌固约束作用,腹板混凝土收缩变形将受到限制,若腹板内设置的防收缩钢筋的间距过大,或拌和混凝土中水泥用量过大,初期养护不当,都可能造成腹板岀现收缩裂缝.,预防腹板收缩裂缝的措施：合理配置水平防收缩钢筋(采用带肋钢筋、间距不宜过大、放在箍筋的外侧)加强混凝土的早期养护,2.2.2.2 预防纵向（顺筋）裂缝的措施 混凝土结构的纵向（顺筋）裂缝，控其产生的原因可分为“先锈后裂”和“先裂后锈”两大类。“先锈后裂”系指钢筋腐蚀后，由于腐蚀体积物体

28、积膨胀作用，产生顺筋锈胀裂缝。顺筋胀裂缝的出现是钢筋腐蚀的标志，如不及时处理，将会加速钢筋腐蚀，影响结构的耐久性，危及结构安全。从设计角度，应从造成钢筋腐蚀的源头上采取措施，预防此类问题的发生。,“先裂后锈”系指由于某种原因结构出现局部纵向裂缝，由于水分和有害介质的侵入，造成钢筋腐蚀，腐蚀物锈胀，又会使裂缝进一步扩展。混凝土结构出现“先裂后锈”纵向（顺筋）裂缝的原因是极其复杂的，多数是由于设计和施工处理不当造成的意外伤害。,预应力混凝土空心板底板纵向裂缝,红光跨线桥 3-6号底板纵向、横向裂缝,依路匝道桥1-2号空心板板底纵向裂缝,分析认为预应力混凝土空心板梁桥底板出现的纵向裂缝是由于纵向预压

29、应力过大而引起的受力裂缝。众所周知,由于材料泊桑比的影响,构件纵向受压时必将产生相应的横向拉应力。若荷载长期组合作用下底板承受的预压应力过大，相应产生横向拉应力达到混凝土的抗拉强度極限值时就会在某个混凝土抗拉薄弱处(一般为钢筋削弱后的最小板厚处)出现纵向裂缝。纵向裂缝出现后向拉应力得到释放,一般不会出现第二条纵向裂缝。,某桥为46m+80m+80m+46m预应力混凝土现浇箱梁,在预应力张拉施工过程中出现合拢段底板纵向开裂的现象。(审稿材料).“电算分析认为径向力引起的拉应力过大造成合拢段底板开裂的主要原因”,笔者认为合拢段底板纵向开裂与设计和施工多种因素有关:下凹曲线束半径过小、抗拉拔箍间过大

30、、纵向预应力束布置过于集中(局部预压应力过大),都会造成合拢段底板开裂(顺筋裂缝),应针对原桥的设计和施工情况,给出更具体的病害诊断意见.,解决纵向（顺筋）裂缝问题的基本思路是从总结分析产生纵向（顺筋）裂缝的原因入手，对症下药，“防裂于未然”。,(1)改进结构设计适当降低 混凝土的压应力水平 众所周知，考虑材料泊松比的影响，混凝土承受纵向压应力 时，必将产生 横向拉应力，两者的关系 为，此处 即为材料的泊松比，规定取。,混凝土的横向拉应力达到其抗拉强度标准值（）为即将出现纵向裂缝的临界状态，此时混凝土实际承受的纵向压应力 与其抗压强度标准值 的比值为：对C40混凝土 对C50混凝土 对C60混

31、凝土,计算结果表明，对预应力混凝土桥梁常用的C40、C50和C60混凝土而言，若实际承受的混凝土纵向压应力大于其抗压强度标准值的0.4477、4089和0.3701倍时，从理论上讲就会出现纵向裂缝。,适当降低荷载长期效应组合作用下混凝土压应力限值，对防止纵向裂缝具有重要意义。对荷载长期效应组合作用下的混凝土压应力限值 没有明确规定。笔者建议:为了防止纵向裂缝，构件自重及恒载效应和有效预加力的作用下，混凝土的压应力宜取。,规定:暂短状态应力验算时预施应力作用阶段混凝土压应力限值为，此处 为与制造、运输、安装各施工阶段混凝土立方体抗压强度相应的抗压强度标准值。笔者建议:从预防施工期间出现纵向裂缝

32、考虑，应适当施工期间压力限值，以（0.5-0.6）为宜。,(.2)精心组织孔道灌浆施工，防止灌浆材料胀裂。某城市立交的后张法预应力混凝土空心板梁桥由于孔道灌浆工艺操作不当，灌浆孔出口阀门关闭过早，孔道内存有多余的游离水，受冻后孔道几乎全部胀裂，出现严重的纵向顺筋裂缝。某预应力混凝土连续箱梁桥，由于布置在腹板上的竖向预应力筋孔道设有及时灌浆封闭，下雨后孔道进水，冬季孔道积水冻胀，使箱梁腹板出现严重的竖向裂缝。,4.3 严格控制孔道的局部尺寸偏差，防止张拉时混凝土崩裂。若施工时预应力筋孔道定位不准、局部向上弯曲（弯折）或下凹曲线形（或平面弯曲）预应力筋的径向锚固钢筋设置较少，都会因张拉时形成的径向

33、力作用，引起混凝土拉裂（崩裂），局部出现纵向顺筋裂缝。若预应力混凝土桥施工时，孔道支承垫块放置间距过大，浇筑混凝土时孔道局部下弯，在支承垫块处孔道上折，浇筑混凝土后实际形成的孔道形状为多点单向波型，预应力筋张拉时势必在设置垫块处产生向下的拉应力，折模后发现底板下表面出现多条沿预应力筋方向的纵向裂缝。,(.3)严格控制孔道的局部尺寸偏差，防止张拉时混凝土崩裂。若施工时预应力筋孔道定位不准、局部向上弯曲（弯折）或下凹曲线形（或平面弯曲）预应力筋的径向锚固钢筋设置较少，都会因张拉时形成的径向力作用，引起混凝土拉裂（崩裂），局部出现纵向顺筋裂缝。若预应力混凝土桥施工时，孔道支承垫块放置间距过大，浇筑混

34、凝土时孔道局部下弯，在支承垫块处孔道上折，浇筑混凝土后实际形成的孔道形状为多点单向波型，预应力筋张拉时势必在设置垫块处产生向下的拉应力，折模后发现底板下表面出现多条沿预应力筋方向的纵向裂缝。,三 改进预应力混凝土结构设计的基本思想,目前我国公路预应力混凝土桥梁绝大部分为采用孔道灌浆的后张法预应力混凝土。面对孔道灌浆后张法预应力混凝土结构在耐久性方面的先天不足，很多学者和工程界的同行都在积极思考，从提高结构耐久性的战略高度出发，改进预应力混凝土结构设计的新思路。,3.1.中小跨径桥梁应优先采用先张法预应力混凝土 先张法构件由于省去构造复杂的锚头和繁琐的制孔及孔道灌浆工艺，施工方便，成本低；先张法

35、构件靠混凝土的粘着力锚固钢筋，提高了结构的耐久性。先张法构件适用于建设项目相对集中，运输条件方便的城市桥梁和高速公路桥梁。对于项目分散的公路桥梁，应研制开发适应于现场施工的拼装式加力台座。,3.2 摆脱传统设计思想的约束，积极推广混合配筋的部分预应力混凝土是预应力混凝土结构的发展方向 众所周知，按照预应力度的大小，可将预应力混凝土结构划分为：不允许出拉应力的全预应力混凝土、允许出现有限拉应力的部分预应力混凝土A类构件和允许开裂的部分预应力混凝土B类构件。,预应力混凝土设计的传统思想是在任何作用组合下都不允许出现拉应力的全预应力混凝土。但是，工程实践表明，全预应力混凝土由预加力过大，存在易造成梁

36、反拱过大和出现顺筋裂缝等问题。适当地降低预应力度，采用预应力筋和普通钢筋混合配筋的部分预应力混凝土，已成为当今预应力混凝土结构的设计的趋势。,3.3 体外预应力技术将成为21世纪大跨径 预应力混凝土桥梁的主要结构形式之一 体外预应力做为一门古老的新生技术其突出的优点是：采用具有防腐保护的体外预应力筋，解决了预应力筋腐蚀问题，提高了结构的耐久性。由于取消了孔道设置，避免了截面削弱，使腹板厚度减少，结构自重减轻，提高了承受活载的能力。由于取消了繁杂的灌浆工序，为大跨径预应力混凝土梁实现不受季节性限制的快速拼装施工提供了可能。体外预应力混凝土桥梁以其耐久性好，结构自重小，施工速度快的综合优势，具很强

37、的方案竞争力。,体外预应力混凝土简支梁实际上是一个带柔性拉杆的内部超静定混合体系。这种体系的最大特点是预应力筋与梁体简凝土之间无粘结。同一截面内的预应力筋与混凝土之间不存在简单的变形协调关系。在外荷作用下，体外预应力筋的伸长取决于两个锚固点间梁体的总变形。体外预应力筋的应力，取决于梁体混凝土变形的发挥程度。一般情况下，在极限状态时体外预应力筋的应力达不到材料强度设计值。体外预应力混凝土设计的很多特殊问题都是从这一点引发的。,著名桥梁专家列翁哈特教授在1990年预言“可以毫不怀疑地说，外部预应力技术将伴随高强度混凝土的发展而成为技术上的必需品。更进一步说，在下个世纪初，将开始把复合材料与外部预应力结合起来，从而使土木工程从钢筋锈蚀的困惑中解救出来”。,