下载文档原格式
浅析大跨径预应力混凝土连续刚构桥的常见病害及控制措施摘要：本文对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的常见病害及成因进行了分析，针对各病害提出了可行的控制方法。
或可为该类桥梁的设计施工提供参考。
关键词：预应力混凝土，连续刚构，病害，控制措施。
1常见病害通过调查,我国已建成的大跨径连续刚构桥梁中，常见的病害主要有以下几种:(1) 跨中挠度过大；(2) 箱梁梁体产生裂缝；(3) 墩顶0#块开裂；(4)桥墩(或塔墩)靠承台区段的竖向裂缝。
2跨中挠度过大的成因分析及控制措施跨中挠度过大，通常是由于梁体本身刚度不足所致，而梁体由混凝土、普通钢筋和预应力钢筋组合而成，故梁高过小、腹板厚度不足、混凝土标号不足、普通钢筋配置不足、预应力不足都会导致梁体刚度不足，进而导致跨中挠度过大。
其中，预应力配置不足可以由设计中预应力配置不足或者预应力筋应力松弛过大、混凝土收缩徐变导致预应力损失过大引起。
此外，如设置的预拱度不足，也会导致桥梁合龙后跨中挠度过大。
可通过以下方法降低跨中挠度：(1) 适当增加梁高,提高结构的承载能力(2) 设置足够的施工预拱度(3) 应力松弛的影响，增加底板预应力束,并采用分批张拉,部分底板预应力束可滞后1 年左右的时间,待混凝土完成一定的收缩、徐变后再张拉。
(4) 在中跨底板适当设置体外备用钢束,待需要时进行张拉。
(5) 延长混凝土的加载龄期,减少徐变对结构的影响(6)利用高墩的柔度来适应结构由预应力混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移，减少挠度。
3箱梁梁体裂缝的成因分析及控制措施3.1箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝处于两施工节段之间，严重的缝宽1-2mm甚至更宽。
开裂原因：(1)悬臂浇注移动支架的整体刚度不够，浇注过程中变形大；(2)混凝土浇注程序不对：先浇注后端(紧靠前一浇注节段)，然后逐步向前端浇注，前端的荷载引起悬臂支架变形，导致后端混凝土裂开。
控制措施：(1)支架的刚度和强度必须满足施工要求，必须采用相当于实际荷载的荷载预压，除强度满足需要外，其最大挠度应小于或等于2.0cm。
1山区桥梁特点在我国云南、贵州、四川、重庆、广西等西南山区修建高速公路时，有以下特点：常常需要跨越横断山脉、纵向坡度较大、桥隧比高、造价高昂。
山区高速桥梁常常需要跨越深谷，桥墩高度很高，对抗震性能要求高，大型施工机械设备进场困难。
结合以上特点及连续刚构桥梁本身的力学特性，在80~200m 跨径范围内，连续刚构桥梁成为目前西南山区高速最广泛采用的结构形式之一。
连续刚构桥梁的桥墩与主梁进行刚性连接，上部常常为变截面箱式梁结构，下部墩高较高，常采用较柔的双薄壁桥墩来吸收上部结构由温度、收缩、徐变等产生的变形。
在设计过程中，要进行承载力分析、耐久性分析、施工阶段分析，保证在整个使用寿命周期范围内结构的安全耐久性满足要求。
另外大跨PC 梁桥跨中下挠已经成为该类桥型的普遍共性问题，前期应预留后期补强所需构造。
2云南某大跨连续刚构桥梁结构计算、设计案例2.1工程概况该桥位于云南西部某高速公路，为跨越澜沧江而设，是该高速的控制性工程。
该桥部分位于整体式的路线段，部分位于分离式的路线段上，单幅桥宽为12.5m ，桥跨布置为：左幅57+主桥（140+180+140）m+57m+（4孔30）m 连续T 梁，桥长697m ；右幅57+主桥（140+180+140）m+57m+（3孔30）m 连续T 梁，主桥墩梁固结，桥长667m 。
本桥平面主要位于直线段。
2.2主要技术标准①公路等级：高速公路；②设计速度：80公里/小时；③桥面布置：净11.5m+2×0.5m=12.5m ；④活载为公路一级荷载；⑤地震基本烈度：Ⅶ度。
本地区地震动峰值水平加速度为0.15g ，场地类别为Ⅱ类。
3主要结构尺寸3.1主桥上部结构———————————————————————作者简介:任朝辉（1990-），男，贵州盘州人，工程师，硕士，主要从浅谈山区大跨连续刚构桥梁结构计算和设计Elementary Discussion on Structural Calculation and Design of Long-span Continuous Rigid Frame Bridgein Mountainous Area任朝辉REN Chao-hui ;张皓ZHANG Hao ;王安民WANG An-min（云南省交通规划设计研究院有限公司，昆明650041）（Broadvision Engineering Consultants ，Kunming 650041，China ）摘要:大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁由于其特有结构类型,采用墩梁固结可以适用于山区高速公路的峡谷地形。
东大23年秋《桥梁工程（二）》在线平时作业3
试卷总分:100 得分:100
第1题,对于既承受正弯矩、又承受负弯矩的大跨径连续梁桥，其上部结构往往采用( )。
【A.项】梁桥；
【B.项】拱桥；
【C.项】斜拉桥；
【D.项】悬索桥
[正确答案]:D
第2题,荷载横向分布计算方法中的( )法把横向结构视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。
【A.项】杠杆原理；
【B.项】偏心压力；
【C.项】横向铰接板(梁)法；
【D.项】比拟正交异性板法
[正确答案]:A
第3题,连续梁桥的主梁纵向预应力抵抗（）。
【A.项】车辆荷载、车道荷载；
【B.项】车道荷载、车辆荷载；
【C.项】车辆荷载、车辆荷载；
【D.项】车道荷载、车道荷载
[正确答案]:D
第4题,预应力混凝土T形梁的下马蹄的作用是（）。
【A.项】小桥；
【B.项】中桥；
【C.项】大桥；
【D.项】特大桥
[正确答案]:C
第5题,汽车制动力和温度影响力按公路桥涵标准荷载分类表中的作用分类应为（）。
【A.项】永久作用；
【B.项】施工荷载；
【C.项】可变作用；
【D.项】偶然作用
[正确答案]:C
第6题,对于预制装配式简支T形梁桥，从运输和安装的稳定性考虑，关于端横隔梁高度描述正确的是（）。
【A.项】多孔跨径总长L=500m，单孔跨径Lk=50m；
【B.项】多孔跨径总长L=600m，单孔跨径Lk=200m；
【C.项】多孔跨径总长L=800m，单孔跨径Lk=80m；。
连续刚构桥梁预拱度影响因素分析及控制摘要本文结合252省道阚口京杭运河大桥施工经验，简单介绍了连续刚构桥梁预拱度影响因素，分析了影响预拱度准确性各种因素的成因，在此基础上提出了相应的控制措施和方法关键词连续刚构；预拱度；影响因素；分析；控制大跨径预应力混凝土连续刚构桥梁在悬臂施工过程中，最困难的任务之一就是预拱度的控制，科学合理的确定悬臂每一待浇梁段的预拱度至关重要。
只有合理设置，严格控制预拱度，才能保证同一跨径内将要合龙的两个悬臂端处于同一水平面上，才能使桥梁上部结构在经历施工和运营状态后，达到设计期望的标高线形。
因此，在施工过程中应严格控制桥梁的预拱度。
案例分析：主桥采用（56+100+56）米三跨变截面预应力混凝土连续箱梁。
引桥采用25m装配式部分预应力混凝土连续箱梁，主桥采用平衡对称悬臂逐段浇注施工，各单“T”箱除0、1号块外分为13个对称悬浇梁段，纵向长度分别为4*3.0+4*3.4+5*4.0m，其中0号块长6.8m。
悬臂现浇梁最大140.3t，挂篮自重按70t考虑。
悬臂浇注完成后，相邻两悬臂端的相对竖向挠度差不大于2cm，根据观测，实际控制结果小于3mm，达到预期效果。
1 预拱度的确定主梁悬浇段的各节段立模标高可按下式确定Hi=H0+fi+（-fi预）+f篮+fx（1）式中：Hi为待浇筑段主梁底板前端底模标高;H0为该点设计标高；fi为本施工段及以后浇筑的各段对该点的影响值；fi预为本施工段顶板纵向预应力束张拉后对该点的影响值;f篮为挂篮弹性变形对该施工段的影响值；fx为由徐变、收缩、温度、结构体系转换、二期恒载、活载等影响值。
设计图纸一般根据规范规定参数进行计算给出预拱度值，在实际施工过程中应对计算预拱度进行调整和预测，确定最佳预拱度。
依据该原则获得设计预拱度如下表：主桥设计预拱度表2预拱度的影响因素影响梁体预拱度的因素根据施工过程主要有以下几种：1）单T形成阶段由以下因素产生的悬臂挠度梁段混凝土自重；挂篮及梁上其它施工荷载作用；张拉悬臂预应力筋的作用。
预应力混凝土连续刚构箱梁桥设计施工指导意见鉴于连续刚构箱梁桥，尤其是大跨径连续刚构箱梁桥，较普遍地存在着混凝土箱梁开裂和跨中下挠等质量通病。
为吸取教训，提高我省大跨度预应力混凝土连续刚构箱梁桥建设质量和使用寿命，对预应力混凝土连续刚构箱梁桥的设计与施工提出如下指导意见：一、一般要求预应力混凝土连续刚构箱梁桥的设计与施工应遵循交通部现行设计与施工相关技术标准和规范的要求。
项目业主、设计、施工、监理、监控等单位要高度重视预应力混凝土连续刚构箱梁桥的设计与施工质量，加强对设计和施工方案的审查把关，从严控制。
二、设计1、总体布置（1）预应力混凝土连续刚构箱梁桥主跨一般不宜大于200米，主跨大于200米时应与其他桥型进行充分的比选论证。
（2）预应力混凝土连续刚构箱梁桥一联跨数不应超过五跨。
（3）预应力混凝土连续刚构箱梁桥边中跨之比宜在0.53~0.62的范围内，并使结构在最不利荷载作用下边墩支座有一定的压力。
（4）预应力混凝土连续刚构箱梁桥墩高不宜小于跨度的五分之一，且不宜小于20米。
（5）有条件时，桥面纵向宜设置纵坡不小于0.5%凸形竖曲线；应避免桥面设置凹形竖曲线。
2、构造设计混凝土箱梁和墩身的构造尺寸应统一考虑，确保体系刚度满足规范要求。
（1）箱梁梁高为提高梁体的抗剪能力，改善主梁应力状态，箱梁应有足够的高度。
根部箱梁高度宜控制在主跨跨度的1/16~1/18，梁高变化的抛物线次数宜在1.8-2.0的范围内选择，跨径大时取小值，跨径小时取大值。
（2）箱梁腹板箱梁腹板最小厚度不宜小于40 cm，箱梁腹板与顶底板间承托最小边长应大于50cm。
（3）箱梁根部0#块应对箱梁根部0#块进行空间应力分析，认真分析各种工况的应力分布状态，可通过消除局部应力集中和在拉应力区布设足够数量的普通钢筋等措施改善0#块局部受力，减少0#块裂缝的产生。
（4）桥墩抗推刚度在体系刚度满足规范要求的前提下，宜尽量减小桥墩的抗推刚度，以减小混凝土收缩徐变、温度等因素对结构受力的不利影响。
目录第一章绪论 (1)§1.1 预应力混凝土连续刚构桥发展概况 (1)§1.2 PC连续刚构桥设计参数优化的目的和意义 (6)§1.3 主要研究内容 (7)第二章工程结构优化基础 (8)§2.1 概述 (8)§2.2 优化分析原理与方法 (9)§2.3 本章小结 (13)第三章PC连续刚构桥双薄壁墩设计参数优化 (14)§3.1 数值分析 (14)§3.2 参数优化分析 (26)§3.3 比较分析 (37)§3.4 本章小结 (38)第四章箱梁优化分析 (39)§4.1 箱梁截面概述 (39)§4.2 箱梁细部优化分析 (42)§4.2 箱梁高度优化分析 (43)§4.3 本章小结 (51)第五章PC连续刚构经济分孔 (52)§5.1 既有PC连续刚构桥孔跨比分析 (52)§5.2 经济分孔分析 (54)§5.3 本章小结 (55)第六章连续刚构桥预应力优化设计 (56)§6.1 概述 (56)§6.2 预应力优化设计 (56)§6.3 算例分析 (62)§6.4 本章小结 (64)第七章结论与讨论 (65)§7.1 主要结论 (65)§7.2 讨论 (65)参考文献 (66)致谢 (68)第一章绪论§1.1 预应力混凝土连续刚构桥发展概况一、概述随着国民经济及现代化交通运输事业的快速发展，大跨度桥梁日益增多。
大跨径预应力连续刚构桥正适应了桥梁建设的需要。
预应力混凝土连续刚构桥在体系上属于连续梁桥。
连续梁桥是一种古老的结构体系，它具有变形小，结构刚度好，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护简单，抗震能力强等优点。
但由于施工方法限制，50年前的连续梁跨径均在百米以下，随着悬臂、悬拼等施工方法的出现，产生了T型刚构。
大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状和发展趋势周军生楼庄鸿摘要：阐述了连续刚构桥是大跨径梁桥发展的必然趋势，以及要解决的防止过大温度应力及防止船撞的措施；收集和分析了国内外大跨径连续刚构桥的数据和资料，论述了上部构造轻型化和取消落地支架合拢边跨等趋势。
关键词：连续刚构；双壁墩身；上部构造轻型化分类号：U448.23文献标识码：A文章编号：1001-7372(2000)01-0031-07The status quo and developing trends of large-span prestressed concrete bridges with continuous rigid frame structureZHOU Jun-sheng LOU Zhuang-hong（Beijing Jianda Road & Bridge Consulting Company, Beijing 100101,China）Abstract：Adopting the structure of continuous rigid frame in construction of large-span beam bridge is an inevitable developing trend. The measures for decreasing temperature stress and protecting piers from vessel impacting are described. The data from some of domestic and overseas large-span beam bridges with continuous rigid frame structure are given and analyzed. The superstruture-lightening and non-drop-construction for closing-up of side span are discussed in the paper.Key words：continuous rigid fram; pier with double wall;superstructure-lightening1 大跨径混凝土梁式桥的发展趋势随着高速交通的迅速发展，要求行车平顺舒适，多伸缩缝的T型刚构也不能很好满足要求，因此连续梁得到了迅速的发展。
悬臂施工时，梁墩临时固结，合拢后梁墩处改设支座，转换体系而成连续梁。
连续梁除两端外其他无伸缩缝，有利于行车，但需梁墩临时固结和转换体系；同时需设大吨位盆式支座，费用高，养护工作量大。
于是连续刚构应运而生，近年来得到较快的发展。
其结构特点是梁体连续、梁墩固结，既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点，又保持了T型刚构不设支座、不需转换体系的优点，方便施工，且有很大的顺桥向抗弯刚度和横向抗扭刚度，能满足特大跨径桥梁的受力要求。
国内外一些大跨径的连续刚构桥，详见表1、2。
表1 国外大跨径混凝土连续刚构桥(L≥190 m)表2 中国大跨径混凝土连续刚构桥(L≥120 m)2连续刚构桥要解决的两个特殊问题2.1 减小温度内力2.1.1 减小墩的抗推刚度墩的抗推刚度小，温度内力就小。
一般连续刚构适用于高墩的场合；如果墩身不够高，也可设计成柔性的桩基，使墩具有较小的抗推刚度。
在墩身的布置上，一般采用双壁墩身，其抗推刚度仅为墩身绕自身形心轴抗推刚度之和，而不是绕桥墩中心线的抗推刚度，因而较小。
双壁墩也可减小梁的负弯矩峰值，而且又有较大的抗弯刚度，除墩身绕自身形心轴的抗弯刚度之和外，还有更大的双壁形成的抗弯刚度，可以保持桥面的平整。
双壁墩身一般为箱形截面，近来有往单室箱方向发展的趋势(图1)。
在跨径小于120 m，双壁墩身可为工字形截面，或矩形截面。
国外跨径228.6 m的美国Houston运河桥，则采用了刚性墩，是比较少有的连续刚构墩身形式。
图1 双壁墩身截面/cm2.1.2 连续刚构总长不宜过大随着设计水平的提高，连续刚构长度不断增大，目前国内最长的连续刚构是黄石长江大桥，跨径是162.5 m+3×245 m+162.5 m，全长1 060 m。
在条件适宜下，总长可以进一步增大到1 200 m或更长。
为了防止温度内力过大，连续刚构总长不宜过大。
在某些场合下，可以采用连续刚构与连续梁桥相结合的结构体系。
中国东明黄河大桥跨径75 m+7×120 m+75 m，由于墩高仅9.1 m，8个主墩中，中间4个墩梁墩固结，为连续刚构；两侧各2个墩上设滑动支座，为连续梁，成为连续刚构和连续梁相结合的结构体系，可以减小温度内力。
2.2 防止船只碰撞江河中的连续刚构双壁墩，通常不能承受船撞力的直接撞击，必须采取措施，防止船只碰撞。
中国的连续刚构桥，曾采用以下几种防撞措施：2.2.1 墩周设人工刚性防撞岛中国洛溪大桥采用这种防撞措施，用Y形沉井，下沉后封底，内部填土，既作为桩基的施工场地，又作为防撞结构，确保主墩墩身不直接承受船撞。
其缺点是沉井下沉要有一定的时间，桩基施工必须在沉井封底填土后进行，工期较长，而且费用较大。
2.2.2 墩周设柔性消能防撞设施中国黄石长江大桥采用这种防撞措施，在墩周设钢架，放置护舷，依靠护舷和钢架的局部损坏来消能，使消能后作用在主墩上的力能为其承受。
2.2.3 分离式防撞岛中国虎门大桥辅航道桥采用这种防撞措施。
在墩的上下游处设人工防撞岛，为直径25 m的钢围堰，下沉到风化岩面，壁内用填石压浆混凝土。
与主墩距离55 m。
分离式防撞岛在承受设计船撞力时，允许出现一定程度的破坏，日后再行修复，以减少费用。
这种防撞措施最大的优点是桩基施工与防撞岛无关，可以独立施工，加快工期，但费用仍较贵，可以考虑在某些场合下，仅在墩上游设防撞岛，而使墩的设计能承受逆流而上的较小船撞力，以减低防撞结构的造价。
3 几座著名的连续刚构桥简介国外澳大利亚修建了2座跨径200 m以上的连续刚构桥，其中最著名的是1985年建成的门道(Gateway)桥(图2)，跨径145 m+260 m+145 m，保持世界第一达12年之久。
该桥墩高47.5 m，双壁墩身为三室箱，宽2.5 m，壁厚纵向0.5 m，横向中壁厚0.5 m，外壁厚1 m；主梁为单室箱，箱高跨中5.2 m，根部15.68 m，箱顶宽21.93 m，底宽12 m；顶板厚0.25 m，底板厚跨中0.3 m，根部1.8，腹板厚0.65～0.75 m，用C-40圆柱体抗压强度混凝土(折合标号50#混凝土)。
连续刚构边跨悬臂与引桥悬出部分(16 m)之间，以不约束水平变位的钢箱装置连接。
该装置不能传递轴向力，而能承受剪力与弯矩，施工具有相当难度。
图2 澳门道(Gateway)桥/cm1998年底建成的挪威Raft Sundet桥(图3)，结合地形地质布置桥型，4跨，跨径86 m+202 m+298 m+125 m，全长711 m。
跨径现居世界首位。
位于R=3 000 m的平曲线上。
该桥有以下两个特点：图3 挪威Raft Sundet桥/mm3.1 采用轻质高强混凝土主梁采用C60～C65(根部)高强混凝土；主跨298 m的梁，其中部224m采用轻质混凝土，以减轻自重。
3.2 截面非常轻型主跨梁为单室箱，箱高跨中为3.5 m，根部14.5 m，零号块14.9 m。
箱顶宽10.3 m，底宽7 m。
顶板跨中28 cm，L/4到跨中42 cm，零号块110 cm。
底板跨中26 cm，根部120 cm，零号块160 cm。
腹板厚30～40cm，零号块55 cm。
无论箱高、底腹板厚度，均比跨径稍小的门道(Gateway)桥小，显示了特大跨径连续刚构桥采用轻质混凝土的巨大优越性。
洛溪大桥(图4)是中国第一座大跨径连续刚构桥。
跨径65 m+125m+180 m+110 m。
双壁墩身，墩身箱形截面，宽2.2 m。
主梁为单室箱，箱高跨中3 m，根部10 m。
箱梁顶宽15.14 m，底宽8 m。
顶板厚28 cm，底板厚跨中32 cm，根部120 cm，腹板厚50～70 cm，在该桥上中国第一次采用大吨位预应力体系和平弯束，是中国连续刚构桥迅速发展的一个重要开端。
图4 广东洛溪大桥/cm虎门大桥辅航道桥(图5)是中国主跨最大的连续刚构桥，位于R=7 000 m的平曲线上，跨径150 m+270 m+150 m，1997年4月建成时为该桥型跨径世界之最。
但这个记录保持不到两年，就被上述的挪威Ratf Sundet桥所替代。
该桥分上、下行桥，墩高35 m，每幅桥双壁墩身中距9 m，墩身为单室箱，宽3 m，壁厚纵横向均为50 cm。
主梁为单室箱，箱高跨中5 m，根部14.8 m。
箱顶宽15 m，底宽7 m。
顶板厚25 cm，底板厚跨中32 cm，根部130 cm。
腹板厚40～60 cm，用C55混凝土。
无论箱高、底腹板厚度，均比跨径稍小的门道(Gateway)桥要小，显示了设计水平的提高。
在预应力束的布置上，彻底取消了弯起束和连续束，仅在边跨梁端有少量钢束因受力需要而部分弯起。
已运营两年，至今完好，没有裂缝。
图5 虎门大桥辅航道桥(单位/cm；净空、标号/m)虎门大桥辅航道桥是中国连续刚构桥发展中又一座重要的桥梁，无论设计、施工、科研上都取得了重要的成果，为中国修建跨径300 m以上的连续刚构作好较充分的技术准备。
4 连续刚构桥发展中的几个问题4.1 边、主跨跨径比从表1、表2可见，边、主跨跨径比值在0.5～0.692之间，但0.5仅在下部为刚性墩的美国Houston桥上应用，超过0.6的也仅是少数几座桥，大部分在0.55～0.58之间。
经研究分析表明，边、主跨跨径比在0.54～0.56之间，或再稍大一些时，有可能在边跨悬臂端以导梁支承于边墩上，合拢边跨，而取消落地支架。
今后连续刚构边、主跨跨径比，更可能趋向于这个范围。
4.2 梁的截面形式从表1、表2可见，箱顶宽在21.9 m(门道桥)以下时，基本都采用单室箱。
如果顶宽更大，则往往分上、下行，修成双幅桥，截面为两个分离单室箱，如虎门大桥辅航道桥。
4.3 梁高从表1、表2可见，连续刚构桥箱梁根部的高跨比为1/15.7～1/20.6，其中大部分为1/18左右，近年来已有一些桥达到甚至低于1/20。
主跨中部箱梁的高跨比为1/46.2～1/85.1，其中大部分为1/54～1/60，并有下降的趋势。
中国最小为南澳跨海大桥的1/73.7。
梁高跨比的下降，是上部构造趋于轻型化的表现。
最值得注意的是才建成的Raft Sundet桥，由于跨中采用了轻质混凝土，减轻了自重，并选用了较小的跨中高度，使该桥无论是跨中或根部的高跨比都达到了最低值的1/85.1和1/20.6，值得借鉴。
