大跨度连续-刚构桥讲义

，抗震能力强。
缺点：需采用大吨位支座，合拢后需进行体系转换施工，支座养护带来 连续梁桥示意图 诸多不便。
活动支座 固定支座 活动支座 活动支座
国、内外典型预应力砼连续梁桥一览表
序 号 1 2 3 4 5 6 7 建成 年份 1994 1974 1982 1985 1996 2005 2001
桥名 新瓦洛德桥 （New Vanword） 摩塞尔（Mosel） 奥维尔（orwell）桥 湖北沙洋汉江大桥 广东九江大桥 东海大桥辅航桥 南京长江二桥北汊桥
主桥跨径（m） 260 192 190 111 160 160 165
桥址 挪威 瑞士 英国 中国湖北 中国广东 中国上海 中国南京
备注
3、 连续刚构桥
连续刚构桥示意图
连续刚构桥同时具有连续梁和T型刚构的优点，使得连续刚构成为一种既经济又合 理的桥型，从而改变了砼梁桥的经济跨径。以前跨径超过200m时，一般采用斜拉桥，
缺点：增加了牛腿构造，桥面上伸缩缝多，跨中下挠过大，形成折线、行
车不顺适，冲击力大，容易造成牛腿处的破坏。 国内预应力砼T型刚构桥始建于20世纪60年代，主要采用跨中带挂梁的型
式，早期建造的大跨径预应力砼梁桥基本采用T型刚构的型式，这主要是静定
结构体系，计算分析简单。随着桥梁计算机结构计算分析水平的普及和提高， 目前桥梁结构体系基本上不采用T型刚构桥，即使采用带挂梁的结构，也采用 “先简支后连续”的结构体系，以保证行车的舒适。
大跨度预应力 混凝土连续梁桥的发展现状 与挂篮悬浇施工质量控制
报告人：魏胜新
二0一五年九月
目
一、混凝土结构常用术语的意义 二、预应力砼连续梁及刚构桥发展现状
录
三、大跨度预应力砼连续梁及刚构桥存在的质量通病 四、大跨度预应力砼桥梁施工线形控制 五、连续梁预应力束布置类型 六、连续梁普通钢筋布置情况 七、预应力砼连续梁施工方法 八、挂蓝悬臂现浇施工法
二、 预应力砼连续梁及刚构桥发展现状
改革开放30多年，我国交通基础设施建设以前所未有的建设规模和建设速度
在全国展开，预应力砼连续梁及刚构桥由于具有整体性能好、结构刚度大、变形小、 抗震性能好、后期运营维护成本低等特点，使其在公路、城市交通、铁路桥梁工程 中得到最广泛的采用。大跨度预应力砼连续梁式桥主要包括三种结构类型：T型刚 构桥、连续梁桥以及连续刚构桥。我国自上世纪60年代中期开始修建预应力砼梁 桥，至今已有50多年的历史，虽然比欧洲起步晚（1950年联邦德国），但自上世纪 80年代后，随着计算机技术的发展，我国在预应力砼桥梁的设计、结构分析、试 验研究、预应力材料与工艺设备、施工工艺等方面可谓日新月异，桥梁的设计技术 与施工技术已达到了相当高的水平，从结构受力多经济指标综合考虑，预应力砼连 续梁桥跨度的适用范围一般在150m以内，连续刚构在300 m以内。
3、混凝土温度变形 温度变形就是混凝土结构几何尺寸的热胀冷缩，其几何尺寸随环境温度变
化而变化，对静结构受力没有影响，对超静定结构产生较大的附加内力。
4、混凝土力学强度特性 混凝土是砂，石，水泥，粉煤灰，水，外加剂等材料组成的非匀质胶凝固 体性材料，抗拉强度非常低，抗压强度较高。混凝土一般充分利用其抗压性能，
一、 混凝土结构常用术语的意义 1、混凝土的收缩 混凝土收缩是指混凝土在凝结初期或硬化过程中出现几何尺寸即体积缩 小的现象，较大的收缩会导致混凝土表面开裂，影响结构耐久性。混凝土在 空气中永远呈收缩变形，收缩是混凝土固有的特性。 1）用水量影响收缩 配合比用水量越大，收缩越大；混凝土泌水量大，表面混凝土含水量高， 早期收缩大；坍落度越大，收缩也越大。 2）水泥影响收缩 水泥活性越高，颗粒越细，收缩越大。
而现在跨径超过300 m时才用斜拉桥，在200m~300m之间跨径连续刚构桥型比斜拉桥优
越。连续刚构桥优缺点： 优点：墩梁固结，无需大吨位支座，结构连续，刚度大，变形小，满足行车顺适的 要求。
缺点：墩梁固结的超静定结构体系由温度、桥墩之间和支座不均匀沉降及收缩徐变
引起的次内力较大，对基础的地质条件要求比较高。
1、 T型刚构桥 带挂梁的T形刚构桥示意图
预应力砼T型刚构桥一般采用跨中带挂梁的结构型式（也有采用带铰的结
构型式），跨中带挂梁的T梁刚构桥是静定结构，其结构上优缺点如下： 优点：静定结构体系，受力明确，计算分析简单，墩与梁固结，无需大吨
位支座，可以采用挂蓝悬臂施工。
活动支座
墩梁固结
挂梁
墩梁固结
活动支座
5
195
连续梁桥 中央带铰T型 刚构桥 中央带铰T型 刚构桥
63.5cm/12年
6 7
143.3 241
百度文库
30cm/28年 120cm/12年
/ 加固处理不到3个月发 生了倒塌事故
2、 箱梁梁体裂缝
1） 腹板斜裂缝 斜裂缝也称主拉应力裂缝，一般发生在箱梁腹板上，是预应力砼梁桥中出现最 多的一种裂缝，往往首先发生在剪应力最大的支座附近，与梁轴形成25~50。，随 着时间的推移，不断向受压区发展，箱梁腹板出现斜裂缝一般主要位于边跨现浇段 和中跨（1/4~3/8）L段出现较多。如通过对黄石长江大桥的详细调查，共发现裂纹 6638条，其中5328条分布在箱梁腹板内表面（上游腹板2200条、下游腹板3128条） ，1073条分布在箱梁腹板外表面，237条分布在箱梁底板上。 2）纵向裂缝 纵向裂缝发生的频率仅次于腹板斜裂缝，多出现在箱梁顶、底板上，顺桥向。 有的纵向裂缝连续贯通较长，有的则不连续且较短，纵向裂缝的主要形式有：底板 跨中部分预应力钢筋张拉锚固后出现纵向裂缝；较长悬臂翼缘板的悬臂根部出现纵 向裂缝；宽箱梁顶板跨中出现纵向裂缝。
6、结构刚度
刚度=E*I；E-材料弹性模量，I-结构惯性矩；整体结构或单个构件刚
度反映了其抗弯能力。
7、结构稳定性
结构受压变形所产生的二阶附加弯矩所产生的破坏是结构的稳定性破 坏，即是变形破坏问题。主要发生在细长受压杆件。结构的强度破坏是应 力问题。
8、结构应力状态和无应力状态
结构自身处于自重或其他外力作用下的状态为应力受力状态。如结 构在运营或某种安装阶段；结构的无应力状态是结构在形成过程中自身未 直接参与受力，通过其它结构承受其自重或其它外力。如预制梁、钢箱梁
活动支座
墩梁固结
墩梁固结
活动支座
国、内外典型预应力砼连续刚构桥一览表
序号 1 2 3 桥名 斯道马（stolma） 海峡桥 拉夫森德（ Raftsundet）桥 广东番禺洛溪大桥 主桥跨径（m） 94+301+72 86+202+298+125 65+125+180+110 桥址 挪威 挪威 中国广东 建成 年份 1998 1998 1988 备注 中跨采用轻 质砼 中跨采用轻 质砼
2007 1995 2003 2008 主跨中部 108m采用钢 结构
三、 大跨度预应力砼连续梁及刚构桥存在的质量通病
目前国内外大跨径预应力砼梁桥存在的主要病害是主跨跨中下挠过大、箱
梁梁体裂纹（斜裂缝、纵向裂缝、0号块裂缝）、桥墩墩身裂缝。 1、 跨中下挠过大
跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂，而箱梁裂缝增多使其结构刚度降
4
5 6 7 8
广东虎门大桥辅航 道桥
重庆石板坡长江大 桥 黄石长江大桥 宁德下白石大桥 苏通长江大桥辅航 道桥
270
86.5+4×138+330+132 .5 162.5+3×245+162.5 145+2×260+145 140+268+140
中国广东
中国重庆 中国湖北 中国福建 中国江苏
1997
无法利用其抗拉性能，也就是混凝土理想受力状态是始终处于受压状态。混凝
土拉、压强度性能存在其非对称性，不像匀质材料的钢材
5、混凝土材料的非线性特征 材料的线性就是应力与应变成正比例变形；非线性就是应力与应变的 变化不是正成比的。钢材力学性能（拉，压）在很大范围内是线性的，直 到超过一定强度（屈服强度）才会变成非线性的。混凝土的线性范围很小， 在很低的应力情况下就表现出非线性的性质，混凝土的这种非线性特性来 源于其材料的非匀质特性。混凝土在水泥浆与骨料之间，在水泥浆内部存 在着大量的微裂缝，微气泡，内部石子、砂子大小分布也不均匀。随着荷 载的增加，这些裂缝不断发展，力学性能也不断变化，反映在应力应度曲 线上就是非线性的。
2、混凝土徐变 混凝土中的应力保持不变，按道理混凝土变形应为固定，但应变（变形） 随荷载时间而增长的现象称为徐变。徐变是种塑性变形，是混凝土长期受力 作用下所固有的变形性能。徐变变形的方向与加载方向一致，也就是受压的 混凝土结构徐变所产生的变形与混凝土收缩的变形方向是相同的，均使混凝 土结构几何尺寸非常微小地变小。 1）有利影响 在某种情况下，徐变有利于防止普通钢筋结构物裂纹形成，有利于结构 或构件的内力重分布，减少应力集中及减少大体积混凝土温度应力。
2）不利影响 徐变长期变形导致预应力结构预应力损失；使受弯和偏心受压构件的受 压区变形持续加大，使受弯构件挠度增加；使偏压构件的附加偏心距增大，
导致构件承载力的降低。
3）徐变变形特性
加载初期徐变变形发展较快，而后逐渐减慢，其延续时间可达数十年。
混凝土结构在受拉、受压、受弯时都会产生徐变，并且最终趋于收敛的极限 徐变变形一般要比瞬时弹性变形大1-3倍。
国、内外典型预应力砼 T型刚构桥一览表
序号 1 2
桥名 paraguaryRiver 联邦大桥
主桥跨径（m） 270 165+43×250+165
桥址 阿根廷 加拿大
建成 年份
/ 1997
备注 带挂梁 带挂梁，全长 13km跨海大桥， 预制拼装
3
4 5 6 7
滨名大桥
柳州大桥 乌龙江大桥 重庆长江大桥 台北园山大桥
3）集料因素影响收缩 砂岩（遇水易软化）作骨料将收缩大幅度增加；粗骨料中含泥量越大， 收缩越大；骨料粒径越小，砂率越高，收缩越大。 4）环境及养护影响 环境湿度越大，收缩越小；越干燥，收缩越大；环境风速越大，早期收 缩越大；早期养护时间越长，收缩越小，否则收缩加大；环境及混凝土温度 越高，收缩越大；混凝土暴露面越大，收缩越大；停工或待工暴露时间越长， 收缩增加。 总之，混凝土收缩是混凝土固有的性能，是不可避免的。混凝土收缩对 混凝土桥梁结构的影响是有害无益的，施工中应尽量采取各种工艺措施，尽 量减少混凝土收缩。混凝土收缩一般2-3年才能完成，一般6个月可完成60%左 右。
低，又进一步加剧了跨中下挠，这两者相互影响形成了恶性循环。。
国、内外典型预应力砼T型刚构桥、连续梁及刚构桥主要病害一览表
序号 1 2 3 4 桥名 湖北黄石长江大桥 广东虎门大桥辅航 道桥 河南三门峡黄河公 路大桥 广东南海金沙大桥 美国鹦鹉渡口桥（ Parrotts Ferry Bridge） 英国Kingston桥 科罗巴岛（KororBabeldaob）桥 主桥跨 径（m） 245 270 160 120 桥型 连续刚构桥 连续刚构桥 连续刚构桥 连续刚构桥 跨中下挠累计值 （cm/年） 30.5cm/7年 22.2cm/7年 22cm/10年 22cm/7年 备注 梁体存在斜裂缝、纵 向裂缝、0号块裂缝 梁体存在斜裂缝、和0 号块裂缝 梁体存在斜裂缝、和0 号块裂缝 梁体存在斜裂缝、和0 号块裂缝 /
节段工厂拼装，混凝土箱梁支架施工均可看作结构处于无应力状态。结构
设计图纸相关几何线性参数均为无应力状态下线形参数。
9、混凝土结构不均匀温度场、预应力混凝土、预应力损失……等专业术
语
二、 预应力砼连续梁及刚构桥发展现状
改革开放30多年，我国交通基础设施建设以前所未有的建设规模和建设速度
在全国展开，预应力砼连续梁及刚构桥由于具有整体性能好、结构刚度大、变形小、 抗震性能好、后期运营维护成本低等特点，使其在公路、城市交通、铁路桥梁工程 中得到最广泛的采用。大跨度预应力砼连续梁式桥主要包括三种结构类型：T型刚 构桥、连续梁桥以及连续刚构桥。我国自上世纪60年代中期开始修建预应力砼梁 桥，至今已有50多年的历史，虽然比欧洲起步晚（1950年联邦德国），但自上世纪 80年代后，随着计算机技术的发展，我国在预应力砼桥梁的设计、结构分析、试 验研究、预应力材料与工艺设备、施工工艺等方面可谓日新月异，桥梁的设计技术 与施工技术已达到了相当高的水平，从结构受力多经济指标综合考虑，预应力砼连 续梁桥跨度的适用范围一般在150m以内，连续刚构在300 m以内。
55+140+240+140+55
主跨124 主跨144 主跨174 主跨150
日本
中国广西 中国福建 中国重庆 中国台北
1976
1968 1971 1980 1977
带铰
带挂梁 带挂梁 带挂梁 带挂梁
2、 连续梁桥
连续梁桥示意图
国内预应力砼连续梁桥始建于20世纪60年代，当时仅限于中、小跨径。
预应力砼连续梁桥为超静定结构体系，其结构上优缺点如下： 优点：具有变形小，结构刚度大，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护容易