橋梁體外預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)技術(shù)

前言

　　由德國工程師Dischinger于1936年建造的第一座體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁采用的是比當(dāng)今傳統(tǒng)的后張?bào)w內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁更早出現(xiàn)的一種預(yù)應(yīng)力技術(shù)。由于在20世紀(jì)30年代尚不能解決體外索的防腐問題，因而實(shí)際應(yīng)用很少，很快就被以法國工程師Freyssinet為代表的后張?bào)w內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)所取代?！　?0世紀(jì)70年代初，歐洲各國相繼發(fā)現(xiàn)了體內(nèi)預(yù)應(yīng)力技術(shù)存在的缺陷，即密集的管道造成混凝土灌注的困難；管道申的預(yù)應(yīng)力束因壓漿不密而產(chǎn)生腐蝕，又難以檢測和更換。同時(shí)，斜拉橋的發(fā)展使拉索的防腐技術(shù)日益進(jìn)步，在這一形勢下，體外預(yù)應(yīng)力又重新登上了舞臺。這種施工快捷，養(yǎng)護(hù)方便，又易于檢測和更換的新技術(shù)逐步成為國際上最常用的混凝土橋梁形式，并且也符合全壽命和可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)代設(shè)計(jì)理念。　　30多年來，體外預(yù)應(yīng)力橋梁在國外大型橋梁工程的引橋、城市高架以及輕軌橋梁中得到了廣泛應(yīng)用，取得了很好的社會經(jīng)濟(jì)效益。然而，遺憾的是，在國內(nèi)近20年的橋梁建設(shè)高潮中，由于體制、材料、設(shè)計(jì)規(guī)范、施工設(shè)備等方面的滯后，這種先進(jìn)的體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)并未得到重視和推廣。直到在2008年建成的蘇通大橋的引橋中，才第一次較大規(guī)模地采用了體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，落后了國外近30年。　　徐棟教授是同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系混凝土研究室副主任，他在我的指導(dǎo)下完成了體外預(yù)應(yīng)力橋梁設(shè)計(jì)理論的博士學(xué)業(yè)，后又和同濟(jì)OVM預(yù)應(yīng)力研究中心合作開發(fā)了體外預(yù)應(yīng)力工藝設(shè)備，為蘇通大橋成功實(shí)施體外預(yù)應(yīng)力建設(shè)方案創(chuàng)造了條件?！　≈袊且粋€(gè)橋梁大國，每年橋梁建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量巨大，其中混凝土橋梁占總數(shù)90％以上?；炷翗蛄旱哪途眯允侨澜绻餐P(guān)注的問題，而中國的混凝土橋梁的早期劣化又比較嚴(yán)重，體外預(yù)應(yīng)力的發(fā)展有可能成為解決耐久性問題的重要手段。本書是徐棟教授多年來研究成果的匯總，希望能在國內(nèi)進(jìn)一步推廣體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的進(jìn)程中發(fā)揮重要的作用?！　∥移谕袊鴺蛄航缒鼙M快推廣體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)，以提高混凝土橋梁的品質(zhì)和耐久性，保障其正常使用壽命，同時(shí)也為國際預(yù)應(yīng)力事業(yè)的發(fā)展作出中國橋梁界的一份貢獻(xiàn)。

內(nèi)容概要

　　《橋梁體外預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)技術(shù)》共分九章，包括體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁概論、體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁彈性階段的設(shè)計(jì)計(jì)算方法、體外預(yù)應(yīng)力鋼束的疲勞評價(jià)、體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁極限狀態(tài)的力學(xué)性能、體外預(yù)應(yīng)力鋼束體系與鋼束設(shè)計(jì)、體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中非預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋設(shè)計(jì)新概念、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋空間分析與開裂下?lián)蠁栴}、設(shè)計(jì)建議和發(fā)展展望?！　　稑蛄后w外預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)技術(shù)》可供橋梁科研、設(shè)計(jì)及施工人員使用，也可供高等院校高年級本科生及研究生教學(xué)參考。

書籍目錄

第一章　緒論第一節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用第二節(jié)　預(yù)制節(jié)段施工方法概述第三節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)與預(yù)制節(jié)段施工方法在我國的運(yùn)用第四節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁評述本章參考文獻(xiàn)第二章　體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁彈性階段的設(shè)計(jì)計(jì)算方法第一節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在彈性階段的計(jì)算特點(diǎn)第二節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算第三節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力鋼束在轉(zhuǎn)向處的滑移研究第四節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力鋼束的二次效應(yīng)本章參考文獻(xiàn)第三章　體外預(yù)應(yīng)力鋼束的疲勞評價(jià)第一節(jié)　概述和研究方法第二節(jié)　疲勞荷載描述第三節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力鋼束疲勞特性研究第四節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力鋼束在轉(zhuǎn)向處局部磨損研究本章參考文獻(xiàn)第四章　體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁極限狀態(tài)的力學(xué)性能第一節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁極限狀態(tài)受彎力學(xué)性能第二節(jié)　基于《04橋規(guī)》的體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁極限狀態(tài)抗剪設(shè)計(jì)方法本章參考文獻(xiàn)第五章　體外預(yù)應(yīng)力鋼束體系與鋼束設(shè)計(jì)第一節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力鋼束體系第二節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)計(jì)第三節(jié)　旨在取消豎向預(yù)應(yīng)力的體內(nèi)體外混合配束設(shè)計(jì)本章參考文獻(xiàn)第六章　體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)和錨固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié)　轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)受力性能的參數(shù)化分析第二節(jié)　轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)簡化計(jì)算方法第三節(jié)　基于應(yīng)力的錨固橫梁配筋方法第四節(jié)　拉壓桿模型配筋設(shè)計(jì)法第五節(jié)　計(jì)算結(jié)果的比較本章參考文獻(xiàn)第七章　預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中非預(yù)應(yīng)力配筋設(shè)計(jì)新概念第一節(jié)　引言第二節(jié)　應(yīng)力的來源及其交付配筋的基本構(gòu)件第三節(jié)　國內(nèi)外現(xiàn)行規(guī)范抗剪配筋設(shè)計(jì)方法綜述第四節(jié)　基于應(yīng)力的混凝土結(jié)構(gòu)抗剪配筋設(shè)計(jì)原理本章參考文獻(xiàn)第八章　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋空間分析與開裂下?lián)蠁栴}第一節(jié)　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋發(fā)展現(xiàn)狀及分析方法綜述第二節(jié)　混凝土箱梁截面上的關(guān)注位置與活載剪應(yīng)力放大系數(shù)第三節(jié)　采用七自由度算法分析病害橋梁第四節(jié)　基于空間網(wǎng)格模型的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋開裂下?lián)喜『馕霰菊聟⒖嘉墨I(xiàn)第九章　設(shè)計(jì)建議及發(fā)展展望

章節(jié)摘錄

　　第一章　緒論　　第一節(jié)　體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用　　二、再發(fā)展的原因　　體外束得以再發(fā)的原因主要有四點(diǎn)。一是加固維修原有預(yù)應(yīng)力混凝土體內(nèi)配束橋梁及鋼筋混凝土橋梁得到的經(jīng)驗(yàn)；二是斜拉橋的復(fù)興促進(jìn)了體外索的發(fā)展；三是伴隨著節(jié)希施工法大量運(yùn)用的施工技術(shù)的進(jìn)展；四是對體內(nèi)預(yù)應(yīng)力“自然防腐”的再認(rèn)識?！　?0世紀(jì)70年代，歐洲各國相繼發(fā)現(xiàn)用體內(nèi)布筋建造的預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁，由于建造時(shí)對摩擦造成的預(yù)應(yīng)力損失及混凝土徐變、溫度影響估計(jì)不足，破損嚴(yán)重，致使多數(shù)需要補(bǔ)強(qiáng)。荷載等級的提高也需要對原有橋梁進(jìn)行加固。加固時(shí)通常都不得不在原橋結(jié)構(gòu)外部進(jìn)行，即必須把預(yù)應(yīng)力束布置在混凝土截面以外，使體外束補(bǔ)強(qiáng)措施成為一種主要的也是最積極的橋梁加固方法。在橋梁加固方面的經(jīng)驗(yàn)使工程師們認(rèn)識了體外預(yù)應(yīng)力的諸多好處，如預(yù)應(yīng)力束布置大大簡化，操作與追加新束方便，并大大減少了由于管道摩擦造成的預(yù)應(yīng)力損失。同時(shí)，高強(qiáng)度鋼絞線的發(fā)展及應(yīng)用導(dǎo)致了體外束數(shù)量減少，使體外束橋梁的設(shè)計(jì)、施工更為簡易。　　隨著20世紀(jì)60年代以來斜拉橋的發(fā)展，同樣也促進(jìn)了與其屬于同一范疇的體外預(yù)應(yīng)力的發(fā)展。斜拉索的防護(hù)問題在不斷得以解決和完善的同時(shí)，其相關(guān)技術(shù)也被大量應(yīng)用于解決體外預(yù)應(yīng)力束的防腐問題，從而使制約體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)展幾十年的關(guān)鍵因素——鋼束防腐蝕問題得到了很大程度的解決，從而大大促進(jìn)了因腐蝕問題而停滯不前的體外預(yù)應(yīng)力橋梁的發(fā)展?！　?0世紀(jì)70年代以來，節(jié)段施工法成為橋梁建設(shè)的主流，這使橋梁的設(shè)計(jì)、施工和管理成為相互緊密關(guān)聯(lián)的因素，橋梁的經(jīng)濟(jì)性不再僅僅由橋梁結(jié)構(gòu)本身所耗費(fèi)的材料指標(biāo)所決定。在施工速度、施工費(fèi)用、對施工質(zhì)量的把握以及將來對橋梁的管理和維護(hù)方面，多數(shù)條件下體外預(yù)應(yīng)力具有體內(nèi)預(yù)應(yīng)力難以比擬的優(yōu)勢。美國和法國是現(xiàn)代體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)應(yīng)用的先驅(qū)者。在美國，考慮橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性是首要的，其工程合同一般總是給最低標(biāo)價(jià)的承包人，采用體外束因能減小腹板厚度而使其成為減輕結(jié)構(gòu)重量的一種方法，而且在不考慮替換鋼束的情況下，這種預(yù)應(yīng)力技術(shù)在多跨長橋中是最簡單和最經(jīng)濟(jì)的。

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