连续梁桥常见病害及对策

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：2006，12

2006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。

2.1 施工过程中的病害

（1）施工过程中易出现裂缝的部位：

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）。

（2）施工过程中的下挠

施工过程中桥梁会出现纵向和横向的下挠，严重影响了桥梁结构的线型。

2.2 成桥后的病害

成桥后出现的病害有裂缝、下挠和桥梁跨塌事故。成桥后的裂缝易出现在：顶板纵向、腹板斜向和底板横向。而下挠则全部是纵向的。若病害严重时，有时会发生桥梁跨塌事故，给人民群众的生命财产安全带来巨大损失。1977年建成的跨度为241米的Koror-Babeldaob 桥，在当时是世界是最大跨度的后张法混凝土箱形梁桥，在建成19年后，即1996年9月，发生了跨塌事故，带来巨大损失。在跨塌之前，桥梁刚进行过桥面铺装的更换，并对逐渐增大的中跨的挠度进行调整。

在国内，设计使用寿命50年、竣工验收时“工程质量等级优良”的湖北钟祥汉江大桥，仅运行10年便成为“危桥”，2005年9月不得不拆除重建。它是湖北省级公路皂当线上的特大桥梁。1990年10月28日正式奠基，1993年11月18日竣工通车。桥梁总长1584米，宽12米，造价5650万元。交通部公路科研所的检测报告表明，大桥主桥箱梁腹板开裂，中间三跨跨中底板横向贯穿开裂，且仍在发展；两个次边跨下挠严重；混凝土劣化严重；箱梁接段质量较差，箱梁顶板开裂渗水；抽查的底板纵向预应力管道未见压浆；预应力钢束有断丝、滑丝现象，部分钢筋锈蚀严重。大桥目前荷载等级远低于原设计标准，不能满足使用要求。

图1 钟祥大桥桥面部分箱梁被切割运走

而根据监测，武汉长江二桥连续梁和刚构也存在结构上的三大病害：连续梁和连续刚构箱梁腹板、横隔板、顶板发现较多裂纹；二是连续梁和连续刚构梁体跨中下挠（向下弯曲）较大；三是存在的裂缝仍在继续扩展，梁体下挠变形持续加大。

经桥梁专家反复论证认为，目前武汉长江二桥连续箱梁和连续刚构出现的病害在全国同类型桥梁中具有一定共性，超载是导致跨中下挠和梁体开裂的最主要原因。一方面，长江二桥设计流量为日均6万辆，在实行单双号限制前，该桥日均流量最高达18余万辆。另一方面，由于货车的通行时间为晚9时至次日早晨7时，大量的重载车在此时段内集中

过桥，对桥梁结构安全造成极大伤害。

3 PC 连续梁病害的原因

PC 连续梁病害的原因应从设计理念、构造设计、施工质量问题及运营中的问题来进行分析。

3.1 PC 连续梁设计理念及存在的问题：

PC 连续梁设计理念是：（1）预应力只要使混凝土不出现拉应力，（2）预应力抵消大部分恒载弯矩。但在设计时，预应力施加的大小可用预应力度来表示，若预应力度大于1，则是全预应力混凝土。即：1≥=外荷载拉力

预应力压力λ。要使混凝土不出现拉应力，必须保证预应力度大于1。桥梁结构的变形则用预拱度来抵消。但在实际过程中存在下面的问题：（1）徐变次内力难以估计（2）预应力损失难以估计，因此，施加预应力的大小并不能十分准确地确定出来。

对另外一个设计理念即：预应力完全抵消外荷载弯矩，其好处是梁处于轴心受压状态，只有纵向变形，但其也存在弱点：费材料。对小路径设计时还比较好办，对于大路径，设计时，预应力刚束在截面上无法布置。

由于存在上述问题，其带来的后果是梁的长期挠度大，同时也会带来箱梁的开裂，由于这种原因而形成的裂缝通常是：腹板斜裂缝和底板横桥向裂缝。

3.2 构造设计错误

PC 连续梁设计中，通常会存在普通钢筋配筋问题。

对于齿板钢筋，有时会存在以下不足：

（1）锚固长度不够，（2）钢筋有内折角，通常会造成混凝土拉裂或造成应力集中而使混凝土产生裂缝。

对于受压板，其拉筋的设计也十分重要，其设计时会存在下面的问题：

（1）没有设拉筋

（2）拉筋的设置有误

由于存在拉筋设计的问题，通常会引起下面的问题：

（1）造成底板纵向裂缝

（2）严重时底板崩溃

3.3 施工质量问题、措施不当

（1）预应力施加质量

施工预应力时，由于存在多项预应力损失会使永存应力的大小受到较大的影响。对于纵向预应力主要由摩阻损失，而它主要是两项引起：管道不平顺和管道内漏浆，尤其是