大跨度连续梁连续刚构桥常见病害及防治对策

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

– 吻合索配索
一次落架连续梁，有徐变，无次内力 悬臂施工实现吻合索

悬臂施工实现吻合索
m
h(m) h t
(t)
图
塔高(h)和索力（S）优化
悬臂施工实现吻合索
4.2 针对运营阶段的长期问题

施加体外预应力
– 对于新桥
预留体外预应力转向块及张拉位置 成桥时压重，以后慢慢取出

– 对于旧桥
50
100 1996年1月
1998年1月
2000年1月
2002年1月
2004年1月
2006年1月
96～06年挠度变化对比 （以00年8月观测数据为参考点）
4.2 针对运营阶段的长期问题

限制荷载
– 设置称重系统，计重收费 – 全国已经有多个省实行
4.2 针对运营阶段的长期问题

减轻桥梁重量
– 减小跨中梁高

改变结构体系
– 新桥

矮塔斜拉桥？
– 已经下挠的桥梁
增加拉索体系 Puttesund Bridge

5 待研究的问题

徐变规律
– 实际情况与实验室的差异
裂缝、下挠的机理
– 先裂缝，再下挠？ – 先下挠，大应变造成裂缝？ – 开裂后的应力重分布，稳定吗？

已建桥梁的承载能力
– 下挠、开裂后的剩余承载能力 – 剩余寿命

构造设计错误
– 普通钢筋配筋问题
施工质量问题、措施不当
– – – – 预应力施加质量 模板刚度 预应力灌浆质量 分层分段问题

汽车超重
3.1 设计理念

预应力度
– 全预应力 – 变形用预拱度抵消 – 问题

预应力压力 1 外荷载拉力
徐变次内力难以估计 预应力损失难以估计
3.1 设计理念
– 没有设拉筋 – 拉筋设置错误 – 造成底板纵向裂缝 – 严重时底板崩溃
底板分层压溃
底板分层压溃
3.3 施工质量问题、措施不当

预应力施加质量
– 纵向预应力：摩阻损失
管道不平顺 管道内漏浆

– 竖向预应力：锚口损失
锚具不垂直 锚具与垫板间有杂物

– 横向预应力管道上浮

顶板横桥向裂缝
1 PC连续梁（刚构）桥的发展

中国
– 1982年 – 1985年 – 1988年 – 1997年 – 2006年 重庆长江大桥 178米 最大T型刚构 沙洋汉江桥111米 连续梁首次过百 洛溪桥180米，第一座连续刚构 虎门大桥辅航道桥270米 世界纪录 石板坡复线 340米
2 PC连续梁桥常见病害
塑料波纹管 真空压浆 严格双控

– 竖向预应力
采用带圆头的锚具 二次张拉

– 横向预应力

防止管道上浮，多设几道定位钢筋
4.1针对施工阶段的问题

合理配筋
– 齿板配筋

保证锚固长度
– 底板配筋
设置一定数量的拉筋 保证弧线内侧的保护层厚度

4.1针对施工阶段的问题

科学施工、提高施工精度
Time after been open to traffic ( Unit: Month )
虎门大桥辅航道桥跨中挠度
Parrotts Ferry Bridge 195米
Koror-Babeldaob 240米
3 病害的原因

设计理念
– 预应力只要使混凝土不出现拉应力 – 预应力抵消大部分恒载弯矩
植筋设转向块后，增加体外预应力 效果不好

– 体内预应力的效应无法判断 – 植筋进一步造成混凝土开裂
先预压，后取出
悬臂施压、成桥拆除
4.2 针对运营阶段的长期问题

施加体外预应力
– 对于新桥
预留体外预应力转向块及张拉位置 成桥时压重，转向块后，增加体外预应力 效果不好
– 接缝安排

竖向，横向，有接缝的位置适当增加防裂钢筋
– 工期安排
混凝土养生时间控制 合拢步骤的安排

– 施工机具操作
挂篮变形控制——锚杆的紧固 模板变形控制

4.2 针对运营阶段的长期问题

提高预应力度、改变徐变次内力
– 零弯矩配索、减小上下缘压应力差配索
问题，跨度超过200米几乎无法体内实现 体内，体外预应力同时？ 体外什么时间施加？

– 体内预应力的效应无法判断 – 植筋进一步造成混凝土开裂
佛开高速公路汾江大桥
-200 1996年12月成桥 -150
100m左幅 100m右幅 125m左幅 125m右幅
-100
跨中挠度(mm)
-50 2001年7月 2001年12月 2002年6月 2000年8月
0
2005年6月 2006年4月

预应力完全抵消外荷载弯矩
– 好处：梁处于轴心受压状态，只有纵向变 形 – 弱点：费材料
小跨径 大跨径？截面上无法布置

3.1 设计理念

后果
– 长期挠度大 – 梁体裂缝
腹板斜裂缝 底板横桥向裂缝

3.2 构造钢筋

齿板钢筋
– 锚固长度不够 – 钢筋有内折角
3.2 构造钢筋

受压板的拉筋
– 顶板纵向 – 腹板斜向 – 底板横向

下挠
– 纵向

垮桥
黄石长江大桥 245米

下挠32厘米 6000多条裂缝
虎门大桥辅航道桥跨中挠度
225 200 175
Right Left
Deformation ( Unit: mm )
150 125 100 75 50 25 0 -25 0 10 20 30 40 50 60 70 80

裂缝
– 施工过程中 – 长期

下挠
– 施工过程中 – 长期
汾江大桥裂缝与下挠图
0 (1996成桥) 2 0 3.9 40 1 80 120 160 200 240 5 跨中顶板裂缝 支点腹板裂缝 跨中底板裂缝 左幅挠度 跨中腹板裂缝 右幅挠度 4.6 6.8 7.7 4 桥龄(年) 6 8 10 0

跨中梁高：主跨的1/80 轻质混凝土
– Stolma Bridge和RaftSundet Bridge
– 跨中使用轻质材料


跨中段采用钢梁
– 石板坡复线桥
石板坡复线桥
4.2 针对运营阶段的长期问题

采用组合结构桥梁
– 腹板、底板钢板，顶板混凝土 – 波折腹板 – 桁架腹板
4.2 针对运营阶段的长期问题

分层分段问题
– 竖向分层间的不同步收缩

腹板后浇混凝土开裂，竖向裂缝 主要出现在0号与1号块，顶板纵向裂缝
– 纵向节段间的不同步收缩

3.4 汽车超重

总重量
– 增加总体下挠 – 薄弱截面经常出现临时裂缝，横向裂缝

轴重
– 桥面板局部开裂，纵缝
4 处治对策

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