大跨度混凝土连续梁桥的病害成因分析.doc

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1、大跨度混凝土连续梁桥的病害成因分析连续体系桥梁又可以分为连续梁桥与连续刚构桥，但是由于两者在跨越能力、受力特点与施工方法上较为接近，因而表现的病害形式也具有一定共性。在我国，对于单跨跨度超过60m的混凝土连续桥梁，经常采用滑移支架或挂蓝逐段浇筑成形，利用这两种方法施工的桥梁不仅施工过程中的结构体系与成桥时有明显区别，而且在施工过程中结构体系、荷载类型与量值等反复变化，加之施工周期较长，不确定性因素多，因而在大跨度混凝土连续桥梁上出现了变形过大、混凝土开裂等病害现象。相关单位对180座已经出现病害的该类桥梁进行了统计分析，发现该类桥梁病害现象较为严重。

2、为此，针对国内数十座出现病害桥梁的相关资料进行了分析，进一步总结了病害在时间与空间上的发展规律与趋势，分析了病害形成机理，提出若干控制病害发生的措施。　　1、跨中挠度过大与腹板斜向开裂　　大跨度连续体系桥梁的长期变形一般较大，在我国的桥梁设计规范中规定：当预应力导致的长期变形小于结构自重以及部分活荷载导致的长期变形时，需要事先设置一定的预拱度来抵消这种变形，从而保证桥梁长期运营后的线形平顺。但根据报道，我国大量该类桥梁在建成通车一段时间后，跨中出现严重的梁体下挠，L/4跨径附近的箱梁腹板出现斜向裂缝，桥梁线形不顺，刚度降低，给行车带来麻烦，造成安全隐

3、患(见表1)。　　　　从表1可见，出现挠度过大的预应力桥梁一般具有以下几个特点：a．桥梁实际挠度一般远远大于按照规范计算的预测值，表2为国内某咨询单位对多座桥梁长期变形计算得到的预测值，对比表1与表2可见，主跨在120～230m之间跨中挠度最大值不超过8cm，而实测值均在16cm以上；b.挠度过大与腹板斜向裂缝具有共生性，即在出现挠度过大的桥梁无一例外地出现腹板开裂现象，部分桥梁也出现底板横向裂缝与纵向裂缝；c．大多数桥梁L/8到3L/4之间腹板斜向裂缝呈现上宽下窄特征，位置靠近腹板的上托板，裂缝与水平夹角一般为15～35，靠近跨中部位腹板裂缝则基本

4、呈水平形状。少数桥梁的腹板斜向裂缝从锚固齿板后底板处产生，并逐渐向上发展，一直到达翼板，裂缝呈现下宽上窄的特征，裂缝与水平夹角一般为35～48；d．出现病害的桥梁一般为变截面形式，少数为等截面，无一例外地采用挂篮节段法施工，桥梁预应力主钢筋采用分段配筋形式，靠近支座附近在顶板与腹板布置悬臂索，跨中在底板内布置连续索，连续索一般锚固在跨长的L/8到L/4之间；e．根据部分桥梁的跟踪监测，腹板斜向裂缝的宽度一般夏季大于冬季，最大可以增加20%；f．挠度过大与腹板斜向裂缝一般在桥梁运营4～5年后显现，腹板斜向裂缝一般先在L/4附近出现，逐渐向跨中发展，个别

5、桥梁继而跨中底板出现横向裂缝；g．个别桥梁下挠现象在运营几年甚至十几年后基本呈线性持续发展，没有稳定的趋势。如虎门大桥辅航道桥在1997年到2003年为期7年的跟踪监测中就发现跨中下挠为26cm，折合跨径为1/1038，远远超过原先的预留值10cm，而且下挠处于持续发展当中，没有出现稳定趋势。　　2、箱梁底板开裂与剥离　　大量的普查发现，采用单悬臂转连续、挂篮悬臂平衡法施工的连续梁与连续刚构，在桥梁施工与运营过程中底板极易出现多种病害形式：　　1)底板锚固齿板后端的横向裂缝与斜向裂缝。对于节段施工的桥梁，在桥梁运营一个时段后，底板上锚固跨中连续索的齿

6、块后端会出现横向与斜向裂缝。某大桥的南北引桥连续箱梁，在运营六七年后在箱梁底板预应力锚固齿板后端出现横向裂缝，而后从底板与腹板交界处沿45。方向在腹板上向上扩展。经过系列研究，该类型的裂缝产生机理已经基本清楚：主要是因为齿板锚固集中力与外荷载整体弯矩在齿板后端产生了耦合，但是许多桥梁设计计算中忽略了集中力导致齿板后端的拉应力，因而计算拉应力远远小于实际拉应力，从而导致了裂缝的出现。　　2)对于采用移动式模架逐孔现浇法施工的多跨连续梁，在单悬臂状态下进行底板纵向预应力张拉时，经常引发底板的纵向裂缝，裂缝一般从悬臂端产生逐渐向桥墩扩展1～2m左右。这类裂

7、缝目前已经在多座采用滑移模架施工的连续梁桥上陆续出现，为此许多学者分别进行了专项研究，基本搞清楚了导致裂缝出现的力学机理：由于在浇筑下一个梁段时，移动模架后端需要临时锚固在前期施工的悬臂端顶板与底板上，因而在底板腹板位置以及底板横向形成集中力，加之纵向预应力索在悬臂端腹板上需要临时锚固后接长，因而在悬臂端腹板上形成若干纵向集中力的作用。集中力以及梁体自重在悬臂端的横向框架效应会在底板横向产生拉应力、而预应力的深梁效应也会在底板形成拉应力，这两种拉应力单独或叠加后超过混凝土抗拉强度后，悬臂端底板就会沿纵向形成裂缝。　　3)底板跨中合龙段的纵向裂缝与剥离

8、破坏。对于节段施工的大跨度变截面预应力混凝土桥梁，合龙段的底板经常在合龙索张拉过程中出现多种严重破坏现象：一