大跨度PC连续梁桥

大跨径连续桥梁施工技术探究一、大跨径连续桥梁的技术特点大跨径连续桥梁一般指跨度在100米以上的桥梁，其技术特点主要表现在结构形式、施工难度和安全要求等方面。

1. 结构形式：大跨径连续桥梁的结构形式一般采用钢筋混凝土连续梁或钢桁梁，较短跨度的桥梁多为简支梁或连续刚构梁。

这些结构形式在工程实践中被证明具有较好的承载能力和变形性能，能够满足大跨度桥梁对于承载和变形的要求。

2. 施工难度：由于大跨径连续桥梁跨度较大、结构复杂，所以其施工难度较大。

首先是梁体施工的难度，由于梁体体积大、重量重，需要采用大型起重设备进行梁体吊装，同时对于梁体的预应力张拉、模板支撑等工序也需要高度的施工技术水平。

其次是梁体的整体拼装难度，梁体的拼装需要保证拼缝的准确度和施工质量，在条件限制下提高施工效率。

再次是梁体的预应力施工，对于梁体的预应力张拉、锚固等工序需要保证预应力的准确性和安全性，确保梁体的受力性能。

3. 安全要求：大跨径连续桥梁作为重要的交通设施，其安全性要求极高。

在施工过程中需要保证梁体的承载能力、变形性能和耐久性能，同时需要保证施工的安全性和施工人员的安全。

大跨径连续桥梁的施工工艺主要包括梁体制作、梁体吊装、梁体拼装、预应力施工等工序。

1. 梁体制作：梁体制作是大跨径连续桥梁施工的首要工序，包括混凝土梁体的浇筑、预应力筋的设置、模板拆除等工序。

在梁体制作过程中需要保证梁体的质量和几何尺寸，严格控制混凝土的配合比和浇筑质量。

同时需要保证梁体的预应力筋张拉和锚固工序的准确性，提高梁体的受力性能。

2. 梁体吊装：梁体吊装是大跨径连续桥梁施工的关键环节，需要采用大型起重设备进行梁体的吊装作业。

在梁体吊装过程中需要保证梁体的稳定性和安全性，严格控制吊装工艺，确保梁体的准确安装到设计位置。

3. 梁体拼装：梁体的拼装是大跨径连续桥梁施工的重要工序，需要保证梁体的拼缝的准确度和施工质量，并且需要在条件限制下提高施工效率。

在梁体拼装过程中需要保证梁体的几何尺寸和受力性能。

２ ２ 建模 对 象 ．
零号块 （ ２×１ ６＝３ 采 用 三维 实体 单元 。考虑 圣维 南原 ２ ｍ） 理， 建立① ， ， 号块 ， 同样采用 三维 实体 单元进 行模 拟 。分 ② ③ 并
析 范 围见 图 １ 。
９ ． ３ ２ ９
纵向正应 力上 下缘剪滞 系数见表 １ 。
第３ ６卷 第 ３ ６期
２０ ｌ０年 １２月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ ． ６ Ｎｏ ３ １３ ． ６
Ｄ ｃ ２ ０ ｅ ． ０１
・３ ２９ ・
文章 编 号 ：０ ９６ ２ （０ ０ ３ —３９ ０ １０ —８ ５ ２ １ ）６ ０ ２ —２
２ １ 分析 的 目的及要 求 ．
大 跨 度 连 续 梁 桥 的 零 号 块 部 位 ， 力 状 态 复 杂 ， 部 甚 至 存 应 局
在三 向受拉的情况 ， 对抗 裂性要求 较高 ， 而梁 单元 的分析 结果 在 该部位不够准确 ， 有必要进行空间实体分析。 该部位梁高达到近 １ ｌ顶板宽度 为 ２ ｌ因此 有必要研 究 ０ｎ， ４ｒ， ｆ 分析箱粱剪滞 效应 ， 以便于指导设计 和施 工。实体分 析模型应 该
某大 跨 Ｐ Ｃ连 续 梁桥 零 号 块 实体 分 析
吴 用 贤
摘 要 ： 以某 大 跨 预 应 力 混凝 土 连 续 梁桥 为 背 景 工 程 ， 虑 悬 臂 最 不 利 状 态 下 零 号 块 受 力 ， 用 大 型 有 限 元 程 序 Ｍｉ ｓ 考 采 ｄ ａ Ｆ Ａ 进 行 分 析 ， 结 了预 应 力 混 凝 土 箱 梁 在 复 杂 受 力 状 态下 的应 力 分 布 特 点 及 建 模 方 法 。 Ｅ 总 关键 词 ： 续 梁 桥 ， 滞效 应 ， 向应 力 连 剪 纵 中 图分 类 号 ： ４ ８２ ５ Ｕ ４ ． １

墩梁 固结等特 征于 一身 。由于 结 构 的复杂 性 ， 影 响 结构 内力和变 形 的 因素 主 要有“ 。 结 构特 征 ： 主 要有
墩高、 圆心 角等 参 数 ； 荷载 作用 ： 主要 有结 构 自重 、 预应 力 、 温度 作 用 、 混 凝 土收 缩徐 变 。
１ 各影 响因素 分析
１ ． ２圆 心角 对 于 曲线 梁桥 ， 仅 采用平 曲线半 径不 能全 面反
映 曲线桥 的弯 曲程度 。当 曲线 半径 相 同时 ， 跨径 越
大弯 曲程 度越 大 。实 际上 ， 采用 跨 径和 平 曲线 半径 的 比值 ， 即主跨 径所 对应 的圆心 角才 能真 实 的反映
曲线 梁 的弯 曲程度 ， 即 圆心角 综合 反 映 了跨 径和 曲
文应用结构有限元分析软件 ＭＩ Ｄ Ａ Ｓ ／ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ 对 某大桥施 工过程进行 了分析， 在此基础上改变平弯半径对不
同半径 曲线连 续 刚构桥 施 工过程 进行 分析 ， 对 比分析 了墩 高、 圆心 角 、 结构 自重 、 预应 力 、 温度 效应 、 混凝 土
收缩徐变等 因素对 高墩曲线连续刚构桥的 内力和变形的影响。
向变 形最 大 ， 最大 悬臂 端横 向变 形较 小 。墩 顶处 扭 转角位 移 为零 ， 悬 臂 中部扭 转角位 移 最大 ， 最大 悬
臂端扭 转角 位移 较小 ， 预应 力对 箱梁 ｎ
用 修 制
线半 径 两个 参数 。圆 心角越 大 ， 曲线桥 的力 学特 性
就 越 明显 。大 多数文 献表 明：当 圆心角 超 过 ３ ８。
小混凝 土 的徐变 影响 。
预应 力混凝 土箱梁 腹板 发生 开裂 的主 要原 因之一 。 温度 作 用会 对 连 续 刚构 悬臂 箱 梁 的变 形产 生 很 大影 响 。曲线 连续 箱梁 在温度 荷 载作用 下 ， 会产 生 竖 向挠 曲、 平 面 内弯 曲变形 和扭 转变 形 。曲线箱

大跨PC连续梁桥施工监控摘要:以石武客专西南下行联络线特大桥为例,介绍了连续梁桥施工监控的目的、内容和方法,论述了在施工监控中线形与应力监测的一些理论与方法,经工程实践验证作为大跨度连续梁桥的施工监控方法是可行的,为同类桥梁的施工与监控提供参考。

关键词:连续梁桥线形监控应力监控桥梁的施工监控实质上是一个信息的采集、处理和反馈的控制过程。

在信息采集之后,按照控制理论对施工信息进行分析处理,对施工过程中的施工误差进行评价分析,并根据实际情况提出控制的目标量以及调整、修正的对策,反馈给施工单位指导下阶段施工,从而完成监控工作。

施工监控主要由实时测量、现场测试和施工控制计算组成。

1 施工监控的目的和内容为了确保施工过程中的结构安全,以及成形后结构的线形、内力状态能够符合设计要求,所以在施工过程中采用桥梁施工监控。

对于悬臂施工的预应力混凝土连续梁桥来说,施工监控就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段的仿真分析,确定出每个悬臂浇筑阶段的立模标高,并在施工过程中根据施工监测的结果对误差进行分析、预测和对下一立模标高进行调整,以此来保证成桥后桥面线形、合龙段两悬臂端标高的相对偏差不大于规定值,以及结构内力状态符合设计要求。

2 工程概况石武客专西南下行联络线特大桥(70 m＋120 m＋70 m),全长261.5 m。

该梁为变截面变高度直腹板单箱单室箱梁,梁底下缘按1.6次抛物线变化;中支点梁高8.2m,边支点及跨中梁高4.6 m,全桥箱梁底板箱宽6.1 m,桥面板宽8.5 m,腹板厚分别为0.45 m、0.7 m、0.9 m,底板厚由跨中的0.38 m按抛物线变化至中支点梁根部的1.0 m,顶板厚0.5 m;箱p4 监控内容4.1 结构设计参数结构内力和位移如果采用规范设计参数计算得出,和实测值相比较将会产生一定偏差,这些偏差将会对成桥后结构的线形和内力是不是符合设计的要求产生直接影响,所以施工监控一定不能忽视。

科学技术创新2021.07大跨度连续梁桥预拱度设置研究成凯（中铁四院集团广州设计院有限公司，广东广州510600）1概述大跨度连续梁桥施工监控中常需进行线形监控，预拱度的设置是线形监控的基础，设置合理的预拱度是桥梁成桥线形的关键，它直接影响合拢质量、成桥线形以及后期运营状况。

预拱度的设置常分为施工预拱度和成桥预拱度。

施工预拱度是为了消除施工过程中荷载对桥梁线形的影响，考虑的荷载有梁体自重、施工临时荷载、预应力、温度、混凝土前期收缩徐变。

成桥预拱度主要为了消除成桥后活载、混凝土后期的收缩徐变对桥梁线形的影响。

成桥预拱度中汽车荷载产生的变形不确定性，后期混凝土徐变产生的变形影响复杂性，运营期间各种因素共同作用下的耦合性，故在实际设置成桥预拱度中，依据理论计算得到主跨最大变形值后,按跨中最大、墩顶为零的某种曲线分配。

常常采用二次曲线或者余弦曲线来分配成桥预拱度，但易在墩顶处产生尖点，造成行车的不平顺。

本文应用高次正弦曲线分配某连续梁施工监控中成桥预拱度，为预拱度的设置提供一种参考方法。

2影响因素分析2.1工程背景某连续梁桥全长176m ，桥跨布置为（48+80+48）m 的预应力砼连续梁，上部结构采用单箱双室直腹板箱形截面，主墩中心梁高4.8m ，边跨端部及主梁跨中梁高2.2m ，梁底线性按圆曲线变化。

根据设计资料以及使用的施工工艺和工序，挂篮的结构形式和临时施工荷载等数据，按照实际的桥梁结构状态对桥梁节点进行合理约束，采用MIDAS 进行建模分析，有限元模型见图1。

图1有限元模型2.2施工阶段施工阶段预拱度取二期恒载完成后结构累计挠度的反拱值。

在恒载、预应力、徐变、收缩各影响因素下挠度对比分析见图2。

图2施工阶段各影响因素挠度对比图从图2可以看出恒载和预应力作用下的挠度对预拱度的影响最大，而混凝土的收缩徐变对预拱度的影响较小。

预应力使结构产生向上的挠度，基本可以抵消恒载作用下结构的挠度。

2.3成桥阶段成桥阶段预拱度取十年后收缩徐变结构累计挠度的反拱值。

近年各国修建PC连续刚构特点
修建PC连续刚构桥的数量增多； 广泛采用薄壁柔性墩；
（利用柔性以适应各种外力引起的纵向 位移，对梁的嵌固作用小，梁的受力情 况接近连续梁） 用空间桁构体系代替箱梁体系。 （以减轻梁体自重）
连续刚构桥
虎门大桥辅航道桥（主跨270m）
我国修建连续刚构概况
1988年广东洛溪大桥（主跨 180m）开创先例。 1997年虎门大桥辅航道桥（主跨270m)，夺得世
中国1997年虎门大桥辅航道桥（主跨270m）， 曾打破该项纪录。
挪威1998年建成世界第一的斯托尔马桥（主跨 301m）和世界第二的拉夫特桥（主跨298m）， 将该桥跨度发展到顶点。
我国建桥技术整体仍居世界领先水平。
PC连续刚构桥的结体系，特别适用于大跨度、
高桥墩的情况，具有更大的跨越能力。 具备连续梁变形小、伸缩缝少、行车平
顺、抗震能力强和T型刚构无支座的优点； 克服连续梁巨型支座制造、养护困难和T
型刚构桥墩粗大、静定等缺点。
福建乌龙江大桥
福建乌龙江二桥
界第一，保持纪录一年。 近几年，我国相继建成：泸州长江二桥（主跨
252m），重庆黄花园大桥（主跨250m），黄石 长江大桥（主跨245m），重庆高家花园桥（主 跨240m），贵州六广河桥（主跨240m），福建 下白石大桥（双孔260m，PC连续刚构)。
世界PC连续刚构发展的制高点
澳大利亚1985年给特威桥（主跨260m），创造 PC连续刚构跨度世界纪录。

的 重 要 原 因 ，其 效 应 与 结 构 的 内 力 状 态 密 切 相 关 。 对 于 一 般 的 公 路 桥 梁
徐 变 是 根 据 恒 载 内 力 状 态 计 算 不 考 虑 活 载 的 影 响 。 对 于 本 桥 由于 车 流
ｂ 下缘 ） 图 ９ 汽 车 超 载 作 用 时 主 梁 截 面 上 下 缘 正 应 力 包 络 图
量 大 ．任 何 时 候 桥 面 上 都 有 定 的 车 辆 ， 可 以 ： 部 分 活 载 换 算 均 布 荷 载 ｌ 每该
用于计算 徐变 。
结 合 本 桥 的 实 际 病 害 特 征 ，计 算
ａ 上 缘 （ 度 损 伤 ＋超 载 ） ） 低
徐 变 时还 考 虑 了 ２ ０ 年 桥 面 铺 装 和 纵 ０３ 向 预应 力折 减 ２ ％ ｌ影 响 。 （ 响 结 果 ０ ￣ ０ ， 影
学 参 数 见 表 １ 。
荷 载 参数 及工 况组 合
计 算 模 型 共 考 虑 了 恒 载 、 汽 车 活 载 、预 应 力 、 支 座沉 降 温 度 梯 度 五 种 荷载工况。 结 构 恒 载
结 构 自重 ：根 据 材 料 参 数 与 单 元 截 面特 性计 算 ： 二 期 恒 载 ：根 据 设 计 图 纸 ，原 桥
，
预 应 力 损 失 、徐 变收 缩 、 汽车 超 载 三 个 方 面 。其 中 ：竖 向预 应 力 损 失 对 主 梁 的
中跨 Ｌ４～３ ／范 围 ） ，剪 切 刚 度 折 减 阶 段 ．在 多 次 加 载 重 复 作 用 下 变 形 不 断 ／ Ｌ４
６ ％使 得 主 跨 跨 中下 挠± 《 ０１ ３ ７ ） 交通世界 １７７ 月
薯童 曩
桥 梁 隧道

2、车辆荷载：车辆在桥梁上行驶时，会对结构产生一定的冲击效应，应考虑 车辆荷载对结构稳定性的影响。
3、风荷载：风荷载对高墩大跨径连续刚构弯桥的稳定性产生较大影响，需对 风载引起的倾翻力矩进行计算和分析。
结论
通过对高墩大跨径连续刚构弯桥的全过程稳定性进行分析，可以得出以下结论：
1、合理的材料选择和结构设计是保证高墩大跨径连续刚构弯桥稳定性的关键 因素。
2、墩身尺寸：墩身的设计应考虑桥梁的整体造型和稳定性，选用合理的截面 形状和尺寸。
3、支座布置：支座是保证桥梁稳定性的重要组成部分，需根据主梁和墩身的 布置，选择合适的支座形式和数量。
稳定性分析
针对高墩大跨径连续刚构弯桥的全过程，应进行以下稳定性分析：
1、施工阶段：在施工过程中，应考虑混凝土收缩、徐变以及预应力对结构稳 定性的影响。同时，对临时支撑体系进行稳定性分析，以避免施工过程中的安 全事故。
大跨刚构—连续梁桥的基本结构由上部结构的刚架和下部结构的连续梁组成。 刚架作为主要承重结构，具有较大的抗弯和抗剪能力；连续梁则具有较好的承 受压力和分布荷载的能力。这种组合结构可以满足大跨度、高荷载的要求，适 应现代交通发展的需要。
为了及时掌握大跨刚构—连续梁桥的性能状况，需要对以下关键性能指标进行 监测：
3、异常检测：通过比较监测数据与历史数据或预设阈值，及时发现异常情况。 当数据超过预设阈值时，发出警报提示，以便采取相应的处理措施。
4、模型拟合：利用数学模型对监测数据进行拟合，以了解结构的实际工作状 态。例如，可以采用有限元分析、神经网络等模型对数据进行拟合，以更准确 地评估结构的性能。
在实际案例中，可以结合具体桥梁工程进行全寿命性能监测与分析。例如，某 地一座大跨刚构—连续梁桥在经过多年的运营后，出现了明显的挠曲变形和应 力异常。通过安装传感器和数据采集系统，对该桥的挠度、应力和应变进行了 长期监测。

跨中挠度（mm）
3.7
8.5
9.4 3
4
潭洲大桥(125m)挠度、裂缝相关分析
开裂程度
5.0 5.6
2
2.1 施工过程中的病害

裂缝
– – – – – 顶板横向、纵向 腹板接缝处竖向 底板纵向 预应力锚头附近 底板分层劈裂（事故）

下挠
– 纵向 – 横向
底板分层劈裂事故
2.2 成桥后的病害

裂缝

针对运营阶段的长期问题
– – – – – – 提高预应力度、改变徐变次内力 施加体外预应力 限制荷载 减轻桥梁重量 组合结构桥梁 改变结构体系
4.1针对施工阶段的问题
– 提高预应力施加的可靠性 – 合理配筋 – 科学施工、提高施工精度
4.1针对施工阶段的问题

提高预应力施加的可靠性
– 纵向预应力
3.3 施工质量问题、措施不当

预应力灌浆质量
– 灌浆不饱满 – 忘记灌浆 – 管道内存在水分，造成预应力钢筋锈蚀
3.3 施工质量问题、措施不当

模板刚度
– 挂篮变形无规律

节段之间高低不平 阶段内高低不平，横坡误差大
– 内模刚度不足

– 大范围超重，达到恒载4~5%，抵消 1~2Mpa预应力
3.3 施工质量问题、措施不当
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
桥梁工程系研究生专业讲座
ФФФ 2006年12月
1 PC连续梁（刚构）桥的发展

世界
– 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

３ ． ２观 察 鉴 定
⑩施工 中如发现喷浆量不 足 ， 应按监理工程师要求整桩复
搅， 复喷的喷浆量不小于设计用量。 如遇停 电、 机 械故 障导致喷
浆 中断时 ， 在１ ２ ｈ内采取补喷处理措施 ， 并将 补喷情况填 报于
施 工记 录内 ， 补 喷重叠段应 大于 １ ０ ０ ｃ ｍ， 超过 １ ２ ｈ应采取 补桩 措施 。
１ ． ５ ％。
米掺灰量 ４ ６ ． ２ ５ ｋ ｇ 、 高效减水剂 ０ ． ５ ％。
⑦水泥搅拌桩施工采用二喷四搅工艺 。 第一次下钻时为避 究 与 免堵管可带浆下 钻 ， 喷浆量 应小于总量 的 １ ／ ２ ， 严禁带水 下钻。
应
用
第一次下钻 和提钻时一律采用低档操作 ， 复搅 时可提 高一个挡 位 。每根桩 的正常成桩 时间应不少于 ４ ０ ｍｉ ｎ ， 喷浆压力不小 于
量小于上述重量时 ， 不得进行下一根桩 的施工 。
④对搅拌桩取 芯后 留下 的空 间， 应采用同等强度 的水 泥砂
浆 回灌密实。
⑤在特大桥桥 台或软土层深厚 的地方 ， 或对施工质量有怀
疑时， 可在成桩 ２ ８ ｄ 后， 由监理 工程师随机指 定抽检单桩 或复
合地基承载力。随机抽查的桩数不宜少于桩数 的 Ｏ ． ２ ％， 且不得 少于 ３ 根 。试验用最大载荷 量为单桩或复合地基设计荷载 的 ２ 倍。
②水 泥搅拌桩成桩 ２ ８ ｄ 后， 用钻孑 Ｌ 取芯 的方法检查其完整
性、 桩土搅拌均匀程度及桩 的施工长度 。每根桩取 出的芯样 由 监理工程师现场指定相对均匀部位 ，送实验 室做 （ ３ 个 一组 ） ２ ８ ｄ龄期 的无侧 限抗压 强度试验 ， 留一组 试件做 ３个月龄期 的 无侧 限抗压 实验 ，以测 定桩身强 度 。钻 孑 Ｌ 取芯 频率 为 １ ％～

大跨PC连续刚构桥跨中下挠控制技术研究摘要：针对PC连续刚构桥普遍存在跨中下挠的问题，本文提出了预防主梁跨中过量下挠的措施，包括施工阶段张拉临时体外束和运营期张拉备用束。

有限元分析结果表明，施工阶段张拉临时体外束能够使PC连续刚构桥跨中下挠减小41.21%，运营期张拉顶板、跨中底板备用束分别减小跨中挠度25.29%、13.61%，改善结构跨中下挠的效果十分明显。

关键词：PC连续刚构桥；下挠；预应力损失；徐变；临时体外束；备用束1 引言PC连续刚构桥由于受力性能好、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型简洁美观、养护工程量小等优点，已成为100～300m范围内富有竞争力的桥型。

但现有PC连续刚构桥在运营过程中出现了一些的病害，其中跨中过量下挠就是PC连续刚构桥的主要病害之一，至今未得到有效解决。

总结国内外对PC连续刚构桥跨中下挠成因研究成果，表明预应力损失及混凝土收缩徐变是大跨PC连续刚构桥跨中下挠主要成因[2]。

本文针对PC连续刚构桥跨中过量下挠这一病害，围绕临时体外束和备用束的设置，提出了改善PC连续刚构桥后期过量下挠的控制措施。

2 PC连续刚构桥跨中过量下挠的预防措施本文依托跨径布置为（116+220+116m）的某三跨PC连续刚构桥，该桥左、右双幅分离。

主梁为单箱单室箱形截面，混凝土标号C55，分30个梁段，0～26号梁段为T构梁段；27、28和29梁段分别为中跨合龙段、边跨合龙段和边跨现浇段，合龙顺序为先边跨后中跨。

梁高按1.8次抛物线从箱梁根部的13.40m变化到跨中截面的4m。

箱梁顶板的宽度为12m，底板宽度为6.5m。

主墩为空心薄壁墩，混凝土标号为C50。

主梁顶板束（T1～T26）、跨中底板束（D1～D10）采用Φs15.2-27低松弛钢绞线，张拉控制应力σcon=1395Mpa。

运用Midas/Civil计算软件建立了全桥平面杆系模型，有限元划分如图1所示。

全桥共定义了5种材料参数、267个节点和206个单元（主梁部分136个单元，桥墩基础部分70个单元）。

设计建造大跨度PC简支梁关键技术讨论摘要：预应力混凝土简支梁（Pre-stressed Concrete simply supported Beam）具有受力简单明确、技术成熟、施工简单、施工周期短、对环境要求低、易于控制等优点，以其良好的实用性被广泛应用。

研究设计建造大跨度简支梁的关键技术对于工程建设具有重要意义。

本文将从多方面对设计建造大跨度PC简支梁的关键技术进行介绍。

关键词：大跨度; PC简支梁; 设计建造Key Technologies of Design and Construction of Long-span PC SimplySupported BeamAbstract:Pre-stressed Concrete Simply Supported Beam has advantages of simple stress, mature technology, simple construction, short construction period and low requirements for environment, its good practicability makes it widely used.Study of design and construction technologies of long span PC simply supported beam is of great significance for the engineering construction.This article will introduce the key technologies of PC SSB from various perspectives.Keywords: Long-span; PC SSB; Design and Construction引言预应力混凝土简支梁具有诸多优点，以其良好的实用性被广泛应用。

１ 裂 缝 成 因 分析
．
＝Ｔ ＝ ＝
～
～
一
图 ２ 桥 面 单 向纵 坡 对 箱 梁 底 缘 曲线 的影 响
引起箱梁底板开裂 的因素很多 ， 有预应力因素 （ 向、 向 、 纵 竖 横 向）箱梁 因素 （ 、 剪力滞 、 曲 、 翘 畸变 、 扭转 ）荷载 因素 （ 、 收缩徐变 、 支 座沉降 、 温度梯度 、 动荷载 ）构造 因素 （ 、 梁高 、 孔跨布置 、 腹板厚度 、 横隔板设置 ） ， 等 归纳起来不外乎是箱 梁底 板纵 向预应力束 张拉过 程中产 生的径 向外崩力造成的 ， 而设计和施工两个方面往往都容易
工 程 科 技
・９ ． ２ １
Ｐ Ｃ连 续箱 梁桥桥 面纵坡 对预 应力外 崩力的影响
梁安东 黄亦何 ｔ 周 鹏
（ 、 京 市公 路 建 设 处 ， 苏 南 京 ２０ ０ ２ 江 苏 省 交通 规 划 设 计 院 ， 苏 南 京 ２ ０ ０） １南 江 １０８ 、 江 １０ ５
摘 要： 结合工程 实桥桥 面纵坡线形的布置情 况， 系统研 究了预应力混凝 土连 续箱 梁桥 中跨合拢段 附近底板 因桥面纵坡线形布置产 生 的预 应 力 外崩 力 ， 而提 出 了底 板 防 裂 设 计 改进 建 议 。 进 关键词 ： 预应力混凝 土连续箱梁桥 ； 面纵坡 ； 桥 底板裂缝 ； 防裂设计 预应力混凝土连续箱梁桥 以其结构 刚度大 、行车平顺性好 、 伸 缩缝少 和养护简单等特点 ，已成为公路建设 中最 主要 的桥 型之一 。 但随着 预应力混凝土连续梁式 桥（ 包括连续 梁 、 连续刚构 、 刚构 一连 续组合体 系）特别是大跨度连续梁式桥 的大量修建 ， ， 实际中 已暴露 了一系列问题 。 国内类似的变高度预应力混凝土箱 梁跨 中节段腹板 底部及底板底面纵向严重开裂 ， 底板束下的钢筋混凝土与上层混凝 图 １折点处钢束径 向 集 中力计算示意图 土崩离 的事故屡有发生 ， 中混凝土结构 面削弱太大等问题。 由图 ２ 可见， 对于合拢段左侧和右测（ 上坡和下坡侧） １ ： ２ 第 个折点有 ｏ ＇ ｃ连续刚构在设计时对底板没有进行局 部受力分析 ， ． 因而也忽 所以根据图 ｌ 所得 Ｐ 式子， 。 桥面单坡对折点 ｎ 的径 视了底 板防崩钢筋 的应力计算 ， 不能给底板上下层横 向钢筋和防崩 向集 中力没有影响 。由此 可见 ， 单坡 对 径向力集 中没 影响。 桥面 钢筋的设计提供理论依据 。 ２１ ．． ２跨 内桥面为带竖 曲线和双向纵坡 １ 施 工 方 面 原 因 ． ２ 由前面分析 可见 ， 单坡段纵坡对 预应力径 向力 没有影响 ， 以 所 ａ波纹管定位偏差 ， ． 或定 位钢筋 固定不牢 固而造 成因混凝土浇 只需要 考虑竖 曲线段 ， 一般情况下竖曲线为圆弧 ， 假设半径为 Ｒ 。 注振捣引起 的波纹 管偏 位 ， 均会引起波纹管变成 曲线 状 ， 而造成 从 以ｎ 号折点为例 ，ｏ ＋ ｏ 径向力增加 。 所以对于第 ｎ 折点有 － 个 一 一 一 根据图 ３所得 Ｐ ｊ ＋ａ＿ ｏ） 。 ｖ ｎ ａ ｂ底板 闭合箍筋没有按设计要求箍住横 向钢 筋 ； ． 再加 上底板预 式 子 ， 一Ｊ （ 一 应力束容易与 防崩钢筋冲突 ， 导致少放甚至不放 防崩钢筋 。 由图 ３可见 ，ｌｌ％＞ ， 以， Ｏ 一 Ｕ ｎ ＋ 所 考虑桥面竖曲线后折点 的径 向集 ｃ底板 附近混凝土振 捣不密实 ， ． 特别 在波纹管 下部 ， 由于波纹 中力 比桥面平坡时大 ， 考虑桥面竖曲线 的影 响是有必要 的。 管较密 以及普通钢筋 的存在 ，波纹管底下混凝土不 易浇注密实 ， 造 ２１ ．． ３跨 内桥面设置预拱度 成局部混凝 土强度不足［ ５ １ 。 为了克服桥梁后期持续变形 和活载变形 ， 连续刚构桥梁跨 中一 ２桥 面纵 坡 线 型 和 底 板 预 应 力外 崩 力 的关 系 般设置竖 向预拱度 ， 在跨 中合拢后 ， 该预拱度仍然存在。理论上 ， 该 连续箱梁桥底板纵向预应力筋沿变高度箱梁 布置 时， 产生的径 预拱度沿跨径从墩顶到跨 中按二次抛物线分配 ， 如图 ４所示 。 向外崩力是底板开 裂最主要 的因素 ，这被 国内许多桥梁专 家所验 以ｎ 号折点为例 ， 一 ＋ ， 对于第 ｎ 个折点有 ｏ ＇ 证 。因此 ， 现在很 多关 于底板的防裂设计都是围绕着减小底板钢束 ＝ 一 一 考虑桥面设 置预拱度后折点 ｎ的径 向集 ＋ ， 的径向外崩力展开的 ， 对于桥面纵坡线型和底板预应力外崩力的关 中力 为 ： （＿ ＋ 一 由图 ４可 见 ， 一 ０ 所 以， １ ‰ ） 成≥ ， 考虑 系研究得较少 。 本文将结合工程 中连续箱梁桥桥面纵坡线型 的各种 桥 面预拱度后折点的径向集 中力 比桥面平坡时大 ， 考虑桥 面预拱度 布置 ， 究底板 预应力外崩力的变化关 系。 研 的 影 响是 有 必 要 的。 ２１考 虑 桥 梁 纵坡 对预 应 力 外 崩 力 的 影 响 ． ２２工程实桥桥面纵坡对底板径向外崩力 的数值计算 ． 连 续 刚 构桥 桥 面 纵 向 线 形 大 致 可 分 以下 几 种 形 式 ：． 面 形 成 ａ桥 某 连续 刚构桥悬臂 根部梁高 １ｍ， 中梁高 ３７ 底 板底缘 曲 ｌ 跨 ． ｍ， 单 向纵坡 ； ． 面形成 以中跨跨 中为竖 曲线顶点 的双 向对称纵坡 ；． 线采用 １ ｂ桥 Ｃ ． ５次抛物线。 底板束预应力张拉力为 ５ ６ Ｋ 。 梁节段长 １０ Ｎ 箱 桥面形成 以带竖 曲线 的双向纵坡 ，但竖 曲线顶 点未在桥梁 中跨跨 度为 ｌ ６×３ ＋ ４ ＋ １ ４５ 合拢段长 ３ ｍ＋ ． ｍ ５× ｍ １ × ．ｍ， ５ ｍ。 中。 由于箱梁顶面线形变化时 ， 箱梁绝对高度没有变化 ， 所以箱梁底 ２２１不考虑桥面纵坡和竖曲线影响时的 Ｐ ．． 。 缘 曲线线形必然 出现变化 ， 下面将分ｌ 一种情况分析顶板纵坡对箱梁 不考虑桥 面纵坡影响 时， 箱梁节段 折点处的集中钢束径向力按 底板预应力筋 的径 向外崩力的影 响。 图１ 所得公式计算， 各折点位置的计算结果见表 １ 。 ２１１跨 内桥 面为单 向纵坡 ．． 由表 １ 计算结果 可见 ， 越接近合拢段 ， 箱梁 节段折点处 的集 中 当全桥单 向纵坡或桥跨 内不设 竖 曲线时 ，跨 内桥面 为单 向纵 钢束径 向力越大 。 坡， 设其纵坡 坡度为 ｉ图 １为钢束折点处的径 向集 中力 的示意 ， ， 图 ２２２考虑桥面纵坡和竖曲线影响时的 Ｐ ．． 。 ２所示为合拢段及合拢左右各 ２个节段的示意。 假定桥 面采用 以下纵坡和竖 曲线 ， 双向 ２ ％纵坡 ， 中设置半 ． ５ 跨 由图 １ 所示 ， 钢束沿底板 曲线弯曲时 ， 往往 以折代 曲 ， 于是在折 径为 ２０ ０ ０米的竖 曲线 。箱梁节段折点处 的集中钢 （ 下转 １ ９页 ） ３

第41卷第2期 2 0 2 1年4月中外公路87(b )右幅桥图1桥梁立面图（单位：mm )右幅桥(下行线)左幅桥(上行线）(a )左幅桥梁长543 900DOI ：10. 14048/j . issn . 1671 — 2579. 2021.02.017目前世界最大跨度波形钢腹板P C 箱梁桥----安威川大桥的设计特点张建勋、赵谙笛2编译(1.郑州市交通规划勘察设计研究院，河南郑州450008;2.新疆建设职业技术学院）摘要：日本安威川大桥是一座横跨一级河道安威川和茨木一龟冈线县道的大跨径波形钢 腹板P C 箱梁桥。

该桥主跨179 m ，主梁最大高度达11. 5 m 。

该文通过非线性有限元分析法 和模型试验手段对桥梁的抗剪强度进行了测试研究，验证了波形钢腹板对高腹桥的适用性。

文中对比了 4.8 m 标准节段和6.4 m 长节段两种悬臂施工方法的特点，强调了设计中应注 意的事项以及悬臂施工的具体步骤，并对大跨径波形钢腹板P C 箱梁桥的扭转性能和悬臂施 工的屈曲风险两个关键问题进行了重点论述。

关键词：波形钢腹板；快速施工；剪切屈曲；横向屈曲1 概述曰本新名神（名古屋至神户）高速公路安威川特大 桥位于大阪府茨木市的北部，横跨一级河道安威川和 茨木一龟冈市县道。

上行线（即左幅）采用8跨预应力 混凝土箱梁桥（4孔波形钢腹板组合箱梁+ 4孔预应力 混凝土组合箱梁）；下行线（即右幅）采用5跨波形钢腹 板预应力混凝土组合箱梁桥。

左幅桥梁最大跨度179.0 m (图1)，是目前世界上最大跨径的波形钢腹板预应力混凝土组合箱梁桥，其主梁最大高度为11. 5m ，横断面图见图2。

针对现有设计方法能否适用于如此高的波形钢腹板组合箱梁问题，设计组通过非线 性有限元分析法和缩尺模型试验对波形钢腹板的抗剪 承载力进行了测试。

结果表明：现有设计方法具有一 定适用性。

波形钢腹板按两种悬臂方法施工：第一种 方法适用于右幅P 2墩，将节段长度划为6. 4 m ，使用 特殊移动挂篮；第二种方法适用于标准段，将节段设置^00^~"梁长634 4008〇3]120 000，丨_179 000，丨，99 500,|r50 00Q|fS0 00(\|r 50 000,.,:8«o «n 寸〕收稿日期：2020 — 07 —0688中外公路第41卷为4.8 m ，采用波形钢腹板与底板混凝土共同受力的 架设方法。

PC连续刚构桥PC连续刚构桥比PC连续梁桥和PCT型刚构桥有更大的跨越能力。

近年来，各国修建PC连续刚构桥很多，随着世界经济发展，PC连续刚构桥将得到更快发展。

1998年挪威建成了世界第一stolma桥（主跨301米）和世界第二拉夫特桥（主跨298米），将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。

我国于1988年建成的广东洛溪大桥（主跨180米），开创了我国修建大跨径PC连续刚构桥的先例，十多年来，PC梁桥在全国范围内已建成跨径大于120米的有74座。

世界已建成跨度大于240米PC 梁桥17座，中国占7座，其中西部地区占5座（表五）。

1997年建成的虎门大桥副航道桥（主跨270米）为当时PC连续刚构世界第一。

近几年相继建成了泸州长江二桥（主跨252米）、重庆黄花园大桥（主跨250米）、黄石长江大桥（主跨245米）、重庆高家花园桥（主跨240米）、贵州六广河大桥（主跨240米），近期还将建成一大批大跨径PC连续刚构桥。

我国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术，已居世界领先水平。

表五：世界大跨度预应力混凝土梁桥连续刚构桥。

分主跨为连续梁的多跨刚构桥和多跨连续-刚构桥，均采用预应力混凝土结构，有两个以上主墩采用墩梁固结，具有T形刚构桥的优点。

但与同类桥（如连续梁桥、T形刚构桥）相比：多跨刚构桥保持了上部构造连续梁的属性，跨越能力大，施工难度小，行车舒顺，养护简便，造价较低。

多跨连续-刚构桥则在主跨跨中设铰，两侧跨径为连续体系，可利用边跨连续梁的重量使T构做成不等长悬臂，以加大主跨的跨径。

典型的连续刚构体系对称布置，并采用平衡悬臂施工方法修建。

漫谈大跨径连续刚构桥预应力损失大，有效预应力不易得到保证，教训是斜裂缝大量出现。

目前已认识到取消弯起束是不妥当的！于是重新回到设弯起束的正确轨道上来。

但为此已付出了代价。

设计中通常仅从纵向和竖向二维来分析主拉应力，但很不够，没有考虑横向的影响。

不考虑横向应力的影响，必然使计算的主拉应力值偏小。

i-1}和自
[[∆ K ]i , ζ i −1,i ] • {∆ σ i , p i ,i −1 } = {∆ p}i
而{pi，
i-1}对前
i－1 个节段结构状态改变量 ∆{σ }i−1 可通过
[ K ]i −1 • ∆{σ }i −1 = −{ pi ,
i −1
1 i
ζ
{△p}i
i
}
进而求得 ∆{δ }i−1 。 所以可得第 i 个施工阶段前 i 个节段的结构状态：
当前大型土木工程的施工是一个耗时比较久， 操作工艺复杂， 环境不断变化的过程。 它不同于设计完成后的受力状态，为了研究建造物在施工期间的力学行为，而发展起来 的专门学科——施工力学。施工力学是结合施工工艺，研究几何形状和内部参数随时间 变异结构的力学特性与规律。对大跨度 PC 桥而言，由于广泛采用自架设悬臂体系施工 方法，使得施工过程中的梁体结构产生较为复杂的内力和位移变化，为保施工质量和安 全，有必要对其进行施工力学仿真分析。 土木工程分析的施工力学效应可分为下面三种情况：一是”时效”。若材料特性含有 时间因素，将和几何、边界的时变发生耦联，产生施工力学”时效”，即同一结构，不同 工序历时，其最终力学状态不同。二是”路效”。若材料具有非线性或考虑几何非线性， 边界非线性（接触） ，产生施工力学”路效”，即同一结构，不同施工途径，其最终力学 状态不同。第三种情况，即不考虑以上诸因素，只是计入几何或边界时变，而材料是线 弹性的，则不存在”时效”，”路效”，施工力学的分析过程只进行多次常规分析(各次间不 再耦联) ，再简单组合形成施工过程力学状态时空分布，只是增加施工过程不同阶段的 分析计算。在 PC 连续桥梁工程中，材料的应力水平多处于弹性阶段，其施工力学效应 不关注施工力学的”路效”。 取而代之考虑施工工序的不同或边界条件变化在结构中会产 生内力的变化。如在体系转换过程中，合拢段的浇注必然使得箱梁结构的边界条件发生 改变，导致梁内内力重分布。如等截面（L＋2L＋L）三跨连续梁，此处仅比较在最后 阶段施工由于边界条件变化而产生的影响（静定体系转超静定体系）。假设以均布荷载 q 为设计成桥状态荷载时，以一次落架方式形成的三跨连续梁结构，相当于将等截面桥 跨结构的设计状态，求解超静定结构的内力。墩顶负弯矩为 0.28qL2 ，中跨正弯矩为

从 某 大跨 Ｐ Ｃ连 续 刚构 桥 中取 出一 微 段 ｄ ， ｘ
图 １ 弯 构 件 微 图 ２轴心受压构 图 ３纯弯构件微 压 件微应变图 应 变 图 段 受 力 简 图
嘧 。 啬南
作者简介 ： 廖小文 （９ １ ）男 ， １８ 一 ， 湖南衡南人 ， 工程师 ， 硕士 ， 研究方向为桥梁 与隧道工程
第３ 期
廖小文 。崔相奎 ：大跨 Ｐ Ｃ连续刚构桥跨 中持续下挠成 因分析
７ ３
由式 ＝ ｐ ＭＥａ ／＝ ／ ｘ及式 ｅ汹＋： 出 ｃ Ｉ ： ｃ ｆ ＋
：
！ 二
可得 ，影 响微 段 ｄ 转 角 ｄ０ 的 因素 具 体表 现 在 ｘ 截 面 弯矩 Ｍ 和截 面抗 弯 刚度 Ｅ 。截 面弯矩 Ｍ 越 Ｉ
别 为 ６ Ｅ ６下 、 ，如 图 ４ （ 所示 。 ｃ ） 由图 １到图 ４可得 ，
△ ￡＝￡ 下一￡
＝
主 梁 跨 中 下 挠 达 ３ ．０ｍ… ； 虎 门 大 桥 辅 ０ ５ｃ 航 道 桥 （５ ．０ ２００ ＋５ ．０ 左 幅 桥 主 跨 １００＋ ７ ．０ １００ ｍ）
跨 中 下 挠 达 ２ ． ｃ ； 重庆 江 津长 江 大 桥 ２ ０ｍ ２
拥 ： ！ 二
ｅ： ＋ｃ ＝ ＝ ＞
： ： ！
大 ，截 面抗 弯 刚 度 Ｅ 越 小 ，微 段 转 角 ｄ０ 就越 Ｉ 大 ，任 意截 面转角 ０也 就越 大 。 预应力 混凝土结 构截 面弯矩 Ｍ＝ ｇＭ ，Ｍ 为 Ｍ－ 结 构 自重产 生 的弯 矩 ，Ｍ 为 预应 力产 生 的弯 矩 。
桥 （ ２ ０ １ ３ ０ ６ ５ ｍ 主 跨 跨 中 挠 度 超 过 ６５ ＋ ４３ ＋ ２ ０ ）
（ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ￡ ￡ 一２ ２ ±