连续刚构桥挠度问题分析及其控制措施综述

1、连续刚构桥挠度问题分析及其控制措施综述摘 要：大跨度连续刚构桥是桥梁工程中较为常见的 大跨度结构形式，特别在我国的西南部山区及南方交通发达 地区用于跨线居多，很适合修建连续刚构桥。但已建的这类 桥型面临着跨中下挠严重的通病，进而严重影响结构的正常 使用和安全。文章主要针对这类病害原因进行综述，并提出 便于实际工程中运用的控制措施。关键词：连续钢构桥；长期下挠；成因；控制措施 中图分 ?号： U448.23 文献标志码： A 文章编号： 2095-2945（2018）23-0147-02Abstract ： Long-span continuous rigid-frame bridge is a

2、 common long-span structural form in bridge engineering ， especially in the southwest mountainous areas and the southern traffic developed areas ， which is very suitable for the construction of continuous rigid-frame bridge. But this kind of bridge which has been built is faced with the common probl

3、em of mid-span deflection ， which seriously affects the normal use and safety of the structure. In this paper ， the causes of this kind of diseases are summarized， and the control measures are put forward which are convenient to be used in practical engineering.Keywords ： continuous steel bridge ； l

4、ong-term deflection ； cause of formation ； control measures引言 预应力混凝土连续刚构桥具有造价经济、受力合理、施 工方便、行车舒适和线型优美等特点，在桥梁工程中得到了 较为广泛的运用 1 。自上世纪 80 年代起，经过数十年的发 展，连续刚构桥已成为最常见的大跨度混凝土桥梁类型之 一。然而，随着桥梁跨度的不断增加，荷载的不断增大，连 续刚构桥在服役过程中逐渐被发现了不少病害，诸如预应力 筋预应力损失过大、腹板局部开裂等，其中特别值得注意的 是主梁跨中长期下挠的问题。 主梁过度下挠主要表现为： ( 1) 挠度长期增长，增长率随时间可能呈

5、加速、降低或者保持匀 速变化的趋势； ( 2)结构的长期挠度远大于设计计算的预计 值。主梁的过度下挠影响了桥梁的行驶舒适性和安全性，同 时对桥梁的景观效果产生危害。过大的挠度导致梁底板开 裂，而裂缝的增加减小了主梁刚度，进一步导致挠度增加， 形成恶性循环，导致维护成本飙升，甚至影响结构安全。国 内外的连续刚构桥较普遍面临这一问题，例如广东省虎门大 桥辅航道桥( 150m+270m+160m )于 1997 年通车，在 2003 年的检测中发现左幅跨中挠度达22.2cm，右幅跨中挠度达20.7cm,大大超过了徐变预拱度值设计的10cm;美国加利福尼亚州的Parrots Ferry桥(99m+19

6、5m+99m)在通车12年后，跨中挠度达到了惊人的 63.5cm国内外的学者针对大跨径预应力混凝土刚构桥长期下 挠的问题已经取得了一些研究成果 2 ，在长期的实践过程 中，工程界也累计了许多有益的经验。本文将总结长期下挠 病害的成因，并提出减小长期下挠的措施和对策。1 长期下挠的成因1.1 混凝土的收缩徐变 混凝土的收缩徐变被认为是长期下挠的主要原因。美国 混凝土学会第 209 委员会报告指出所有影响收缩徐变的因素 及结果本身都是随机变量，它们的变异系数最小达到15%。目前世界上存在多种徐变计算模式，选取的参数也有较大区 别，给工程设计中徐变挠度的预测计算带来了困难。同时， 大跨径连续刚构多采

7、用泵送混凝土悬臂浇注，混凝土强度 高、水灰比大、各种添加剂（减水剂、缓凝剂、早强剂等） 多；另一方面，随着超高强度混凝土的兴起以及混凝土外加 剂（减水剂、早强剂等）的成熟，混凝土刚构桥朝着“轻、 薄”方向不断发展， 对混凝土的收缩徐变特性有较大的影响。 构件理论厚度越小则徐变系数越大，加载龄期越早则徐变系 数越大。在实际工程中的工期控制中， 一般混凝土在浇筑 5 6 天左右后就开始了预应力张拉，造成了早龄持荷加剧长期 下挠的结果。因此，分析混凝土收缩和徐变机理，明确影响 混凝土收缩徐变的内外部因素，进而提出合理的收缩徐变预 测模式，并在此基础上指导工程设计与施工是大跨度刚构桥 长期挠度预测的重

8、要问题 3 。1.2 预应力度有研究表明：徐变变形还会随着预应力度的增大而呈现 出减少趋势，当混凝土的预应力度比较小时，就会导致主梁 出现过度下挠的情况，此外当混凝土徐变变形变大时，预应 力束增加，导致主梁下挠变形值加大。纵向预应力的损失还 将梁体降低抵御主拉应力的能力，导致腹板开裂，显著降低 主梁刚度，导致跨中挠度增大。在普遍采用的后张法预应力的连续刚构桥中，存在有瞬 时损失以及时间相关损失两种预应力损失类型，其中前者主 要是因为摩擦损失、锚具损失等构成的，在成桥阶段形成， 并不会给长期挠度造成影响。后者主要由收缩徐变、预应力 筋松弛等损失构成，其会对预应力筋的长期预应力造成影 响，从而影响

9、到整个混凝土结构的长期挠度。1.3 施工质量在目前的混凝土工程施工过程中，因为工人技能参差不 齐等因素的影响，导致容易出现由于施工的过程可能控制不 严大致的钢筋绑接不到位、混凝土拌合及振捣质量差、模板 安装不牢固等。连续刚构桥通常是采用挂篮悬臂施工，截段 拼接处的施工质量对结构刚度有重要影响。若该处存在拆模 过早、凿毛不规范、漏振、漏浆、错台等质量问题，会影响 主梁受力及截面特性，并且加速预应力筋的锈蚀，造成预应 力损失，从而导致长期下挠。预应力波纹管的位置偏差，会 改变预应力束的偏心距，从而导致实际预应力与设计不符。1.4 管理水平 近年来我国的国民经济得到了迅速发展，使得部分桥梁 在应用过

10、程中还出现了严重的超负荷运行情况，加之桥梁检 测维护体系不完善，对桥梁运营情况不能充分掌握，出现病 害不能及时修复，加剧了施工质量和超载运营问题 4 。2 长期下挠的解决办法 控制大跨径连续刚构桥成桥后长期挠度，应从设计、施 工、施工监控和管理等几方面加以考虑。2.1 设计方面 当梁体斜裂缝跟垂直裂缝出现之后，会导致主梁刚度降 低以及挠度加大的问题，而挠度增大则会导致梁体开裂情况 进一步增加， 并形成一种恶性循环。 这就要求在进行工程时， 保证梁具备有足够的强度。高跨比作为影响到一项主梁受力 重要因素，需要通过适度增加梁高以及主梁刚度的模式，优 化主梁的盈利状态。此外通过对主梁梁体线性进行优化

11、的模 式，也能够有效避免副板斜裂缝的出现，从而保障梁体的应 用性能。将在预应力跟竖向荷载共同作用下的预应力混凝土连 续刚构桥作为一种偏心受压结构时，能够将结构徐变分为弯 曲徐变跟轴向徐变两种类型，其中轴向徐变只会造成预应力 部分损失等不利影响，对于建筑质量的影响程度不大。但是 弯曲徐变则会直接影响到整个混凝土连续刚构桥的受压水 平，并多是因为截面高度的应力梯度引起的，需要通过增设 顶板弯矩预应力筋或者中支点区域底板厚度的模式来进行 处理。2.2 施工控制方面 施工控制方面以包茂高速公路信宜（桂粤界）至茂名公 路项目深田坑大桥为例，深田坑大桥上部结构采用 （43+70+43 ）米变截面预应力混凝

12、土连续刚构， 引桥采用（左 幅 40+40+30 米、右幅 30+40+40 米）等高预应力混凝土连续 箱梁，桥面先简支后连续。该工程中采取预抛高模式来进行大桥的线性控制，并需 要通过预拱度设置的模式来避免桥梁长期下挠变形情况的 发生。但是在大？蚴导适丄丁 ？程中还会受到混凝土材料变异、 收缩徐变无法准确计算以及预应力管道偏离设计不合理等 诸多因素的影响，预拱度也就难以进行准确的确定。在进行 深田坑大桥的施工过程中将预抛高值控制在L/1000L/1500。此外在施工过程之中还需要就混凝土容重、徐变系 数、弹性模量、预应力束孔道摩阻系数、温度变化等因素进 行充分的考虑 5 。在进行混凝土徐变模式

13、的选择时，需要先进行混凝土小 梁徐变实验，在立模标高放样过程中来对梁体变化情况进行密切的关注，并需要在结合了实际温度的基础上进行模板标高的合理修正处理。在主梁施工过程之中，需要先选取典型 预应力束来进行孔道模阻实验，来对预应力参数进行修正。 此外还需要保持预应力管道的定位准确性以及预应力的大 小合理性。在进行压降过程中，需要尽量采取真空压降工艺，来避 免长束管压降不密实等情况的出现。在具体施工过程之中还 需要重视新老混凝土结合处竖向接缝的凿毛，凿毛应有一定 的强度和深度，要凿除已完成节段接缝表面的浮浆。在施工 中要控制混凝土的坍落度在 18cm 以内，尽可能延长混凝土 初凝时间。另外，在中跨跨中合拢前，应采用劲性骨架对两岸箱梁 进行顶推作业，预先使主墩向两岸预偏，以减小混凝土收缩 徐变对主墩的不利影响。顶推量的大小按照收缩徐变完成后 的恒载状态下，主墩墩顶位移基本为 0 的原则确定，实施顶 推作业时，以主墩墩顶位移控制为主，顶推力控制为辅 6 。2.3 运营维护方面 应严格控制车辆的超速和超载，对大桥进行定期检测， 并建立桥梁检测档案，密切注视桥梁的使用情况。参考文献：1 张全阳，何丹.大跨度连续刚构桥裂缝成因分析J.交 通科技， 2014（04） .2 王巍，张春霞， 马少飞， 等.公路桥梁后评估指标体系 及方法研究 J. 现代交通技术， 2013（02）.3