大跨连续梁连续刚构桥常见病害

浅析大跨预应力混凝土连续刚构常见病害摘要从设计和施工以及材料方面,简要分析大跨预应力混凝土连续刚构的一些常见病害及其原因。

关键词连续刚构;病害;主跨下挠;裂缝预应力混凝土梁式桥是公路桥梁中最常用的桥型。

其跨径大小是技术水平的重要指标,一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。

随着我国桥梁建设技术的不断发展,建造大跨径梁式桥已成必然趋势。

但是,这些大跨径的梁式桥建成之后,难免会出现挠度,包括弹性挠度、徐变挠度,以及预应力损失、松弛引起的下挠。

一旦挠度过大,特别是下挠与开裂同时出现时,病害就产生了。

跨度越大,病害就越多。

跨径80~100m以下梁桥,病害较少;跨径100~160m的桥梁病害多些;跨径160m以上的梁桥,病害严重。

预应力混凝土土梁式桥,主要是指连续梁、连续刚构和刚构—连续组合体系桥梁。

自20世纪初80年代末以来,我国梁式桥的发展迅速,形势喜人。

虎门大桥辅航道桥连续刚构主跨270m,于1997年建成通车,曾居世界首位达一年半之久。

我国在预应力混凝土连续刚构桥梁的建设中,已步入了世界先进行列。

在肯定成绩的同时,也应当看到有一部分梁式桥存在一些缺陷,甚至可以说问题不少,在建成后不长时间即损坏,甚至成为危桥。

当前运营中的大跨连续刚构桥梁存在的两大缺陷:一是跨中下挠,二是梁上裂缝。

对于后者,主要为斜裂缝和纵向裂缝,也涉及垂直裂缝和底板保护层裂缝。

1常见病害及原因分析1.1主跨中下挠主跨跨中下挠在大跨预应力混凝土连续刚构中普遍存在。

国内已建的众多大跨预应力混凝土连续刚构均存在不同程度的跨中下挠现象(见表1)。

主跨270m 的虎门大桥辅航道桥,至2003年,已下挠22cm。

该桥立模高程的确定,没有逐节段地计入混凝土收缩徐变的影响,而是参照了洛溪大桥建成后3年下挠6cm的实测数据,预留了10cm的徐变预拱度。

大跨预应力混凝土连续刚构主跨下挠的主要原因有:1)对混凝土收缩徐变的影响程度及长期性估计不足。

高墩大跨连续刚构桥的病害及其对策措施摘要：本文将针对这些出现的常见问题进行阐述分析，并对造成的桥体危害提出相应的对策措施。

关键词：连续刚构桥；危害；对策措施Abstract: This article described these common problem and point out some countermeasures for bridge and caused harm.Key words: continuous rigid frame bridge; hazards; countermeasures中图分类号：U448.23 文献标识码：A文章编号：连续刚构桥的常见问题产生的原因及其病害目前，国内连续刚构桥的发展迅速，相关技术也比较成熟。

在桥梁工程领域广泛应用预应力计算体系，使得桥梁在性能、造价成本、安全系数等各方面都相对优于其他桥梁体系。

但在实际使用中仍出现诸多显著的病害。

（一）桥体跨中下挠。

1.对混凝土的收缩认识不到位。

很多桥梁在施工完成后，主梁的混凝土收缩造成桥体跨中下挠。

但现役的连续刚构桥出现，正常下挠后，再出现严重的下挠。

在桥梁建设前期，没有充分认识到混凝土的徐变性具有极大的随机性，造成混凝土预应力的损失使得桥梁的刚度下降。

从而桥梁出现桥体下挠的病害。

在连续刚构桥的设计之初，设计者一般为了减轻主桥梁的自重，都会在桥梁施工时使用高强度的薄板作为主梁。

而其实，在实际的数据中可以知道，加载的时间限制对桥梁混凝土的徐变度也有非常大的影响，桥梁的主梁一般在3天后就开始桥体预应力的加载，形成桥梁的整体。

于是由于浇筑凝固期时间缩短的缘故，使得混凝土的徐变的量增大，桥体的主梁下挠严重。

2.桥梁在前期设计中，计算的模型不够完善。

对桥梁在不同部位温差的考虑也是影响预应力的损失的因素。

目前国内在温差模型上采用三角模型，而该模型在理论值和实际测量值存在较大差距。

经一些国外桥梁专家分析：桥梁的温度分布呈现出非线性的分布，箱梁出现顶板的温度高于底板的温度现象。

大跨径连续梁桥病害成因分析及加固设计探讨摘要：随着我国经济的飞速发展，我国的桥梁事业也得到发展，桥梁作为我国重要的交通枢纽之一，越来越被人们所重视。

连续梁桥技术因其具有的受力均匀、整体性好、节省材料,安全度高等优点广泛应用于我国中跨径和大跨径的桥梁建设项目中。

本文分析了大跨径连续梁桥的一些常见病害及其加固措施。

关键词：连续梁；病害分析；桥梁加固一、常见病害1、主跨跨中下挠预应力混凝土连续梁式桥运营阶段所产生的持续下挠是一个较普遍的现象,尤其是大跨径梁式桥,如表l所示。

这主要是由预应力损失和混凝土收缩徐变估计不足引起的,严重时甚至会发生跨桥。

如科罗.巴岛桥是一座跨中带铰的3跨连续预应力混凝土刚架桥,其跨径组合为72m+24lm+72m,是当时世界上同类桥梁中跨径最大者。

1978年建成通车,通车后不久就产生了较大的挠度,到1990年,其挠度达到1.2m。

后来采用体外索施加预应力,使主跨中央挠度减小。

1996年7月加固结束,加固处理后不到3个月就发生了倒塌事故。

表1国内外典型连续钢构桥长期变形表2、梁体开裂预应力混凝土连续梁式桥的梁体开裂也是一个很严重的问题，主要表现在施工过程中的裂缝及运营阶段产生的裂缝，两者机理稍有差别。

在施工过程中，裂缝的产生主要是由于混凝土收缩或构造不合理产生，一般有两种情况：不同龄期混凝土收缩裂缝以及预应力布置不合理或者施工偏差造成的裂缝。

由于各个构件混凝土浇注时间不同，早期浇注的混凝土将对新浇注混凝土的收缩产生约束从而引起裂缝。

这类裂缝一般有以下几种：①墩身与承台交界处的竖向裂缝；②1号块与0号块之间接缝附近的纵桥向裂缝（主要在顶底板）；③腹板分层浇筑接合面处竖向接缝；④人孔附近等。

预应力布置不合理或者施工偏差造成的裂缝主要有：①顶板横向裂缝；②预应力锚头附近的裂缝；③曲线底板的分层劈裂等。

运营阶段所产生的裂缝主要有顶板纵向裂缝、腹板斜向裂缝、底板横向裂缝和底板纵向裂缝等。

大跨度混凝土连续梁桥的病害成因分析连续体系桥梁又可以分为连续梁桥与连续刚构桥，但是由于两者在跨越能力、受力特点与施工方法上较为接近，因而表现的病害形式也具有一定共性。

在我国，对于单跨跨度超过60 m的混凝土连续桥梁，经常采用滑移支架或挂蓝逐段浇筑成形，利用这两种方法施工的桥梁不仅施工过程中的结构体系与成桥时有明显区别，而且在施工过程中结构体系、荷载类型与量值等反复变化，加之施工周期较长，不确定性因素多，因而在大跨度混凝土连续桥梁上出现了变形过大、混凝土开裂等病害现象。

相关单位对180座已经出现病害的该类桥梁进行了统计分析，发现该类桥梁病害现象较为严重。

为此，针对国内数十座出现病害桥梁的相关资料进行了分析，进一步总结了病害在时间与空间上的发展规律与趋势，分析了病害形成机理，提出若干控制病害发生的措施。

1、跨中挠度过大与腹板斜向开裂大跨度连续体系桥梁的长期变形一般较大，在我国的桥梁设计规范中规定：当预应力导致的长期变形小于结构自重以及部分活荷载导致的长期变形时，需要事先设置一定的预拱度来抵消这种变形，从而保证桥梁长期运营后的线形平顺。

但根据报道，我国大量该类桥梁在建成通车一段时间后，跨中出现严重的梁体下挠，L/4跨径附近的箱梁腹板出现斜向裂缝，桥梁线形不顺，刚度降低，给行车带来麻烦，造成安全隐患(见表1)。

从表1可见，出现挠度过大的预应力桥梁一般具有以下几个特点：a．桥梁实际挠度一般远远大于按照规范计算的预测值，表2为国内某咨询单位对多座桥梁长期变形计算得到的预测值，对比表1与表2可见，主跨在120～230m之间跨中挠度最大值不超过8cm，而实测值均在16cm以上；b.挠度过大与腹板斜向裂缝具有共生性，即在出现挠度过大的桥梁无一例外地出现腹板开裂现象，部分桥梁也出现底板横向裂缝与纵向裂缝；c．大多数桥梁L/8到3L/4之间腹板斜向裂缝呈现上宽下窄特征，位置靠近腹板的上托板，裂缝与水平夹角一般为15～35，靠近跨中部位腹板裂缝则基本呈水平形状。

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。

博士研究生专业讲座大跨度预应力混凝土连续梁、连续刚构桥常见病害及防治对策主讲：石雪飞教授学号：0510020141姓名：陈伟学院：土木工程学院桥梁工程系时间：2006，122006年12月16日下午，桥梁工程系石雪飞教授在桥梁馆一楼会议厅做了大跨度预应力混凝土连续梁、连续刚构桥常见病害及防治对策的专业学术报告，石老师渊博的学识、风趣的谈吐深深地吸引了大家，他把比较复杂的专业问题深入浅出地向大家娓娓道来，觉得受益颇深，下面是对石老师所讲的主要内容的回顾，并结合石老师所讲问题，谈一些自己的想法。

报告主要分为五个部分：PC连续梁（刚构）桥的发展、PC连续梁桥常见病害、病害的原因、处治对策和待研究的问题。

1．PC连续梁（刚构）桥的发展PC连续梁（刚构）桥是桥梁众多结构形式中运用最广泛的桥型之一，下面分别给出在世界上和中国具有里程碑意义的桥梁名称及建成年代：（1）世界上具有里程碑意义的桥梁及建成年代Worms Bridge 首创悬臂浇注施工方法1964年 Bendorf Bridge 208米1985年 Gateway Bridge 260米1998年 Stolma Bridge 301米2006年石板坡复线 340米（2）中国具有里程碑意义的桥梁及建成年代1982年重庆长江大桥 178米最大T型刚构1985年沙洋汉江桥111米连续梁首次过百1988年洛溪桥180米，第一座连续刚构1997年虎门大桥辅航道桥270米世界纪录2006年石板坡复线 340米在国内，随着经济的强大，交通工程得到前所未有的高速发展，最近20年来，修建了大量的连续梁桥和连续刚构桥，对促进交通事业的发展有重要意义。

但随着这些桥梁的建成，越来越多的问题暴露了出来。

2．PC连续梁桥常见病害PC连续梁桥中最常见的病害可分为两类：一类是裂缝，另一类是挠度。

它们存在于施工过程中，也存在于建成后的长期运营过程中。

另外还有一类病害是预应力连续梁特大桥梁体横移与支座偏位病害，以及对于连续梁桥、拱桥及悬臂梁桥等桥型结构,由于荷载的作用而产生负弯矩或拉力,使桥面铺装层受到拉力的作用而产生负弯矩区裂缝,从而造成桥面铺装的损坏。

大跨径连续刚构桥梁的常见病害及控制措施通过调查，我国已成的大跨径连续刚构桥梁中，出现的病害主要有以下几种情况：(1）跨中挠度过大;（2) 箱梁腹板、底板产生裂缝;(3）墩顶0 # 梁段开裂;（4) 桥墩墩身裂缝。

1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，减少饶度。

竖向接缝存在，可以采用把接缝作成斜接缝,阶梯接缝，销槽式接缝等。

增加截面的配筋率减小徐变对结构的影响。

我国施工质量水平总体不高, 管理不完善,.采用预抛高的方法，即在建造期间通过设置预拱度来抵消桥梁长期下挠变形.是对高标号混凝土的收缩、徐变的考虑不足，且在施工中预拱度的设置存在偏差。

顶板悬臂施工束有效性降低对主梁下挠有较大的影响2混凝土开裂, 如箱梁竖向开裂、箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝等;箱梁裂缝主要表现为纵向裂缝、弯曲裂缝、弯曲剪应力裂缝和主拉应力裂缝，(1) 选择合适的箱梁下缘曲线.大跨径连续刚构桥多采用变截面箱梁,底板下缘曲线常采用半立方抛物线和二次抛物线(2）预应力筋过于集中及预应力吨位过大导致混凝土开裂.设计合适可靠的竖向预应力。

箱梁施加竖向预应力的主要目的是克服腹板主拉应力过大（3）在中跨跨中及悬臂中部设置横隔板,提高箱梁畸变刚度，(4) 增设腹板纵向预应力下弯束(5) 适当增加边跨现浇段的底板和腹板厚度,并设置足够的防崩钢筋(6) 合拢段的混凝土标号提高半级或一级（7)合理布置桥梁跨径.箱梁腹板截面几何尺寸偏小，为了减少结构自重，对于宽箱梁,多数桥梁腹板仅仅是由构造决定其厚度，这导致截面抗剪能力储备不足。

连续刚构梁桥主要病害原因分析自1988年主跨188 m的大跨连续刚构洛溪桥建成以来，20年间我国修建了大量的连续刚构梁桥，成为180 m～300 in跨径中最有竞争力的桥型。

然而修建的连续刚构梁桥在施工和运营过程中出现了一些较为常见的病害：跨中下挠过大和腹板出现斜裂缝，箱梁底板顶板出现纵向裂缝等。

通过对现有桥梁的病害分析，不仅能对以后的设计提供借鉴，对施工中应注意的问题提早警觉和预防，而且可以为桥梁的维修提供依据。

引起连续刚构桥的病害是多重因素引起的，包括材料方面的原因和设计方面、施工方面的原因。

1、材料方面的原因近年来，使用了高效减水剂、水灰比低于0．3并且掺入了硅粉或者粉煤灰等超细矿物掺合料的混凝土即高性能混凝土应用于连续刚构桥。

高性能混凝土早期有高弹性模量和强度，而且实验室试件具有优良的抗渗透性能，因此得到了广泛应用。

高性能混凝土运用在桥梁上已经在国际上引起巨大的争议。

实际调查表明，使用这种混凝土的桥梁往往在箱梁顶板会出现沿桥梁纵向间隔1 m～3 m的横向温度裂缝。

顶板裂缝使混凝土受到腐蚀而加速劣化，预应力钢筋受到腐蚀，造成不利影响，优良的抗渗透性能更无从谈起。

这证明实验室的数据用于实际工程中并不可靠。

因为混凝土的开裂与结构物的体积大小、养护历史和周边环境有着密切的联系。

实验室试件一般体积很小，而且边界条件不受约束，不受冷热、干湿、冻融的循环作用，而且现在实验室所做的试验重点只集中在试件的7 d，28 d或者90 d的强度，收缩徐变性质的研究，而对高性能混凝土更长时间如1年，5年，1O年或者更长时间的性质，如强度，收缩徐变和大体积混凝土的抗裂性能缺乏研究。

良好的养护对形成混凝土强度和耐久性是非常重要的，工地不具备像实验室那样恒温恒湿的养护条件，同样配合比的混凝土在工地的养护条件下和在实验室的养护条件下表现出来的性质可能有巨大的差别。

2、设计理论及计算方法的原因2．1 平面的分析方法早期设计的桥梁由于计算手段有限，采用的都是平面理论的分析方法。