预应力砼连续刚构桥施工及病害分析

预应力砼连续刚构桥施工及病害分析

李光辉

西藏自治区交通勘察设计研究院拉萨850000

摘要：近20多年来，我国建设了大量的预应力混凝土连续刚构桥。首先，总结其适用范围、经济效益；其次，总结了其施工方法；进而阐述了主要病害和产生病害的原因。

关键词：连续刚构桥；悬臂浇筑；病害；原因分析

连续刚构桥为一种组合体系桥梁，不仅具有连续梁的受力特点，还有T构的受力特点，其主梁与常规连续梁一致，多采用固结方式与下部薄壁桥墩连接，不设置支座[1][2]。用较大柔度桥墩的来适应上部主体结构因砼收缩徐变、预应力钢束张拉及温度变化等等而引起的结构位移，能满足受力方面的要求。而且施工方便（仅需挂篮作为平台）、投资少（相比同跨度的斜拉桥、钢桥等）。随着预应力新材料和新技术的不断发展和悬臂施工平台成本的进一步降低、可靠度进一步增强和大规模的应用，使得预应力砼连续刚构桥在地形复杂险峻的山岭重丘、跨越急流、高山峡谷深沟等地形时具有非常强的竞争力，成为桥梁设计人员的首选桥型。

1预应力砼连续刚构桥的效益

经过计算，当桥梁高度介于50m至55m时，预应力砼连续刚构桥梁方案与50m跨径简支梁桥方案（目前认为是费用较低的）的投资基本持平；当桥梁高度介于55m至65m时，采用预应力砼连续刚构桥方案，造价约节省3％～8％；当桥梁高度介于65m至75m时，采用预应力砼连续刚构桥方案，造价约节省5％～11％；当桥梁高度介于75m至81m时，采用预应力砼连续刚构桥方案，造价约节省7％～15％。所以预应力砼连续刚构桥是非常具有市场、经济效益的[3][4][5]，因此在世界各地均得到了迅速发展。

2预应力砼连续刚构桥的施工方法

悬臂浇筑法预应力砼连续刚构桥采用的最主要施工方法。悬臂拼装因拼装精度（线形）很难满足要求且需要很大的预制场地，使用较少。悬臂浇筑主要有挂篮施工和桁式吊悬浇两种。据统计资料，1972年后世界范围内建造的跨径大于100m的连续梁中，超过80%采用的是挂篮施工方法。由于其大部分施工作业均在挂篮中进行，挂篮还可设置外罩，进一步减少外界影响，使得施工安全得到有效保障，工作效率和施工质量进一步提高，但这种方法也存在梁段施工周期长，受混凝土收缩和徐变影响大的缺点，常需要第三方监控机构专门负责线形控制等工作。

挂篮悬浇法主要施工程序如下：

（1）、施工墩顶0#块。墩顶0#块长度一般为5m～20m，多采用托架或膺架就地浇筑混凝土。一般将0#块梁段与下部桥墩采用钢筋或预应力筋临时固结。

（2）、安装挂篮，对称分段浇筑梁段至边跨合拢段，分段长一般为3m～5m，两侧必须同时浇筑。

（3）、边跨合拢段施工。一般多数在临时支架支模浇筑，边跨合拢段长度一般为2～3个悬臂浇筑分段长。但采用临时支架在高墩时费材费力，经济型不佳。也可采用另一种方法，在边跨悬臂端架设导梁，导梁支承于边墩上，导梁作为施工平台，铺模浇筑边跨合拢段，这种方法取消了落地临时支架，深受建设单位、施工单位欢迎。在太平大桥（中跨106m，边跨59m）及金沙大桥（中跨120m，边跨66m）中得到采用。

（4）、中跨合拢段施工。合拢段一般为2m～3m，以2m使用的最为普遍。为使合龙梁段标高符合设计要求，并能与左右梁段顺接，在左右梁段上采用压重或千斤顶顶升方法将两侧桥面标高调整至预定高度。多选择日气温较低，温度较稳定时锁定合拢段，然后浇筑合拢段混凝土，浇筑时间多选在一天中温度最低的时刻。合龙口混凝土宜比梁体提高一个等级，采用早强微膨胀混凝土。

3预应力砼连续刚构桥的主要病害及原因分析

国内已建成的预应力砼连续刚构桥存在的病害主要是跨中过大下挠和梁体裂缝。跨中下挠和梁体裂缝互相影响，形成恶性循环。这里收集到了国内几座预应力砼连续刚构桥的病害如下[6]：

1）、湖北黄石长江大桥：与成桥相比，北岸2#~3#墩间主梁跨中下挠达到30.5cm，南岸4#~5#墩间主梁跨中下挠达到22.6cm。

2）、广东虎门大桥辅航道桥：左幅跨中下挠已达到22.2cm，右幅跨中下挠已达到20.7cm。

3）、河南三门峡黄河公路大桥：与成桥相比（2002年数据），除梁体存在大量裂缝外，主跨跨中下挠也达到22cm。

通过对已有研究成果的总结，跨中产生过大挠度的原因主要有：混凝土收缩徐变影响；张拉预应力的损失；施工质量问题等［7］［8］。简要分析如下：

3.1旧桥设计荷载不能满足现行规范要求

较早建设的预应力砼连续刚构桥，多采用89版规范进行设计，随着经济快速发展，交通需求高速增长，部分旧桥面临荷载等级偏低，承载能力不足的状况，导致病害日益严重，成为危桥，必须对其加固处理。

3.2结构设计存在不合理之处

因工期或经济原因存在在设计时投入的精力不足，部分关键问题研究不够深入，为后期运营带来不利影响。典型的问题有：（1）未充分考虑预应力弯起钢束的作用，导致部分截面抗剪能力不足，导致梁体裂缝较多；（2）对预应力损失估计不足，导致永久预应力偏低，削弱了结构正常使用时的抗裂性能，或者预加应力过大，导致构件反拱度偏大，行车舒适性受到很大影响；（3）构造钢筋不足，使得结构体系抵抗外界变化的能力不足；（4）局部承压能力不够，对收缩徐变等次应力及预应力束引起的附加应力的影响考虑不全面；（5）保护层厚度考虑不足，导致构件耐久性差等。

3.3施工质量有待提高

很多人认为当前的经常出现的结构病害和事故多由不科学施工和管理腐败导致。典型的问题比如材料强度不足、施工工艺不合格等；甚至个别桥梁还存在诸如以次充好、偷工减料等严重问题。

3.4日常使用的因素

主要包括：超载；风雨侵袭及自然作用；桥梁受爆炸车祸等意外强击；温度的剧烈变化；等等。

4结语

从1988年我国首次使用以来的30多年里，预应力砼连续刚构桥同经济一样飞速发展，建造了许多高水平的刚构桥，各方面指标都有了很大的飞跃，但与国外相比仍存在一定的差距[10]。以挪威Stolma桥（主跨301m）为例，该桥跨中高跨比为1/86，根部为1/20.1；最大底板厚仅105cm，为跨径的1/286.7。这些数据都远小于我国采用的数值。我国现役预应力砼连续刚构桥已发现的主要病害和不完善不充分的研究仍需桥梁同仁们进一步努力。

参考文献：

[1]马保林．高墩大跨连续刚构桥[M]．北京：人民交通出版社，2001：1-6.

[2]鲁洁．高墩大跨径应力混凝土连续刚构桥梁荷载试验评定技术研究[D]．西安：长安大学．2006．

[3]向中富．重庆石板坡大桥复线桥设计施工特点与控制中几个问题的考虑[C]．中国公路学会桥梁和结构工程学会2005年桥梁学术讨论会论文集．2005.

[4]江南．大跨高墩曲线连续刚构桥的变形分析[D]．长沙：湖南大学，2006．

[5]刘进．高墩大跨径刚构桥桥墩静力非线性与稳定性研究[D]．长沙：湖南大学，2006．

[6]王法武，石雪飞．大跨径预应力混凝土梁桥长期挠度控制研究[J]．公路，2006（8）：72－76．

[7]胡文学，钟永，林增海．连续刚构桥应用中存在问题的探讨[J]．广西交通科技，第25卷增刊：54-55，71.

[8]詹建辉，陈卉．特大跨度连续刚构主梁下挠及箱梁裂缝成因分析[J]．中外公路，2005，25（1）：56－58．

[9]楼庄鸿．国内外桥梁的现状和发展趋势[C]．楼庄鸿桥梁论文集，北京：人民交通出版社，2004.

[10]楼庄鸿．挪威Stolma桥[J]．国外公路，2000，1：29-32．