连续刚构桥的问题及分析

连续刚构桥的问题及分析

作者：王维 叶伟

来源：《科学与财富》2013年第07期

摘要：目前，大跨径预应力混凝土连续刚构桥存在的问题一般表现在两个方面：第一是混凝土的开裂，如箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝；另一类是主跨跨中下挠幅度过大。 关键词：大跨度混凝土梁桥 跨中底板纵向裂缝 跨中下挠 混凝土开裂 收缩开裂 湿胀开裂 引言

众所周知，连续刚构桥在最近的几年里在我国发展十分迅速，很多地方采取了这种方法，有成功的案例，也有的地方出现了一些病害。为了使得桥梁的安全性的得到保证，必须采用一些技术解决桥梁的问题，使得桥梁的应有作用得到发挥。 1 连续刚构桥特点

简支梁，悬臂梁和连续梁构成了钢筋混凝土梁式桥的结构体系，在很久以前就人们就广为使用。而在20世纪20年代末，预应力技术的突破无疑使混凝土结构达到了一个新的高度。而20世纪50年代把传统钢桥的悬臂拼装施工法应用到预应力混凝土桥梁的施工方法中，更使得预应力混凝土梁式桥的悬臂体系得到了迅猛发展，从而形成了T型桥。可以说没有T型桥就没有刚构桥。分跨中带铰和跨中无铰是连续钢构桥的主要构成类型，通常情况下两者都是采用的变高度梁。这是因为高墩具有相当大的柔度，因此可以防止因为预加力或者混凝土本身温度变化和自身收缩导致的纵向位移。连续钢构桥跨越能力大，行车舒便，整体结构好，抗震性能好，抗扭能力大，造价低。但是连续刚构桥受混凝土自身收缩收缩、外界温度等非人为控制的因素影响较大。

连续刚构桥作为桥梁一族较为重要和普遍的一种，连续刚构桥有它比较比较适合的情况：因为设计的目标是为了让他的结构接近连续梁，所以虽然作为墩梁固结的多次超静定刚架结构，跨度仍然应该尽量不要太小、连续孔跨也尽量不要太多、桥墩应该高一些、总桥长不要太长，因为大跨径混凝土梁桥主要问题是自身承载能力有限，而大跨径混凝土桥的自身重力较大，所以大跨径混凝土的承载能力绝大部分用于克服自重。预应力混凝土连续钢构桥梁中的杆由于要考虑到悬臂施工和政府弯矩配筋杆两种，所以一般采用箱型截面。而由桥梁的宽度又分为单箱单室，单箱多室，多箱单室，多箱多室四种。而根据梁的高度和梁的纵向跨距而分为纵向变截面和纵向等截面，把桥梁安桥梁所在平面的线形分为直线桥和曲线桥。大跨度桥梁采用的一般截面形式就是箱型截面。 2 连续刚构桥存在的主要问题

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根据以上对于连续钢构桥的分析可以看出连续钢构桥的一些特。箱型截面上的荷载一般分为恒载和活载，恒载是具有对称作用或者近似对称作用的荷载。而活载一般默认为具有偏心作用的荷载，而事实是偏心作用的荷载会使截面产生应力导致使截面产生扭转作用。而在箱型截面中活载所产生的纵向应力与对称载荷所产生的纵向应力基本数值一样。也就是说箱型截面具有很大的抗扭刚度结构性能，充分发挥整体受力作用适合在大跨度桥梁中应用，但是箱梁的截面尺寸主要由跨径决定，设计荷载，桥宽，桥墩刚度也有一定的影响。

正是由于这些因素的影响，目前，大跨径预应力混凝土连续刚构桥存在的问题一般表现在两个方面：第一是混凝土的开裂，如箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝；另一类是主跨跨中下挠幅度过大。根据以上分析，引起问题的主要原因在于设计的不合理，施工的质量问题，材料选取的问题等方面。

3 形成连续钢桥的主要问题的简单分析

（1） 跨中底板的纵向裂缝问题。由第一点分析已知，钢构桥的主要承载力用于了自身的重力，则适当减轻自身重量可以提升桥梁的承载能力。而为了桥梁自身的重量，箱梁的底板在靠近跨中的地方普遍相对较为薄。为了加固腹板，减小跨中地板的平弯的角度，通常预应力钢筋束的分布的间距都比较小，那么一个必然导致的结果就是所在横截面处出现空隙的几率相当大，也就是截面的承载能力削弱也非常大，如果应用于桥梁中心的钢筋不是质量很好、强度很大，而且碰巧浇筑在这个部分的混凝土的质量又产生问题的话，超强的纵向的预应力束全部展开的时候，底板上的混凝土有很大的可能因为底板应力束过大而出现开裂现象。 （2） 跨中下挠问题

残生跨中下挠的原因有以下两大点：（1）低估了混凝土产生的徐变对于桥梁的影响，并且对混凝土结构的估计产生问题。众所周知的是大跨度的连续刚构桥如果产生跨中下挠过度的问题，既影响桥梁的外观又影响了桥上行车，而且对桥梁自身的受力也会产生很巨大的影响，而对混凝土徐变的影响程度及估计不当是产生这个问题的主要原因。（2）预应力对于混凝土长久产生的徐变的影响估计不足甚至失误。连续刚构桥梁如果所受预应力度较小的后果是使徐变变形增大，并由此导致主梁的下挠变形变大，而由于混凝土变形的加大，预应力束的损失也由此相应加大，这就陷入了一个无限循环的局面，桥梁的跨度下挠加剧。 （3） 施工问题

不同的地域混凝土组成材料可能不同，因而混凝土成分稍有差异，再加上施工中必然产生的误差和工人对混凝土成分把握不够，浇注控制的经验不足等，使得混凝土的质量达不到工程的设计的标准。施工的过程控制不严而使得出现钢筋连接质量差、混凝土拌合及振捣质量差、模板安装不牢固等质量问题的几率非常大，从而产生一系列问题。这些都是由施工产生的问题。

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（4） 材料问题

第一种为收缩开裂。干燥使高强混凝内部变化产生收缩，使混凝土产生早期裂纹，这无疑使得混凝土的耐久性大大降低了混凝土。第二种问题为湿胀开裂。湿胀开裂是和收缩开裂恰好相反，由于高强混凝土的水灰比比较低，混凝土中没有水化占了很大一部分，由于水分对混凝土的长期作用，外来水分慢慢扩散到混凝土内部后并与泥发生水化反应，膨胀应力超过混凝土的抗拉强度从而使得混凝土开裂。 4 处理措施

（1）对于桥梁承载能力不构的改善方法：增大腹板的厚度提高原结构的强度和刚度，或者用增构件代替承载能力不足的构件；也可以改变原结构的受力体系，使得部分构件的受力降低.

（2）针对混凝土开裂的加固措施：为了防止箱梁裂缝的出现和发展，加强腹板的抗压抗剪能力，可在其内侧粘钢板。粘贴钢板时应该需要注意的是表面不平整则无法保证混凝土与钢板紧密粘贴，所以它的表面首先要进行找平处理，且一定要保证粘胶的质量 5 结语

通过上文的分析，可以得出下面结论：连续钢构桥的问题主要出现在混凝土开裂和主跨跨中区段下挠幅度过大上，产生问题的原因有很多，结构、材料、施工等问题。 参考文献

[1]范立础.预应力混凝土桥梁[M].北京：人民交通出版社，1988. [2] 桥梁工程 上册（第二版） 范立础主编 人民交通出版社 P78 [3]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4]徐艳玲.高墩大跨弯连续刚构桥弹塑性抗震性能评估[D].西安：长安大学，2008.