连续刚构桥的主要病害及其成因机理分析

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1、连续刚构桥的主要病害及其成因机理分析连续刚构桥的主要病害及其成因机理分析连续刚构桥的主要病害及其成因机理分析科学之友FriendofScienceAmateurs2011年04月1概况连续刚构桥的主要病害及其成因机理分析谢飞(山西省交通建设工程监理总公司,山西太原030012)摘要:连续刚构桥是预应力混凝土梁式桥的一种较为新颖的桥梁体系,有其独特的结构特征和受力体系,受力合理,应用广泛,但在使用过程中也发现了跨中下挠和梁体裂缝等缺陷,文章对连续刚构桥的主要病害特征和产生病害的原因作了相应的分析,并提出相应的对策来减小桥梁的病害,旨在为工程技术人员在连续刚

2、构桥的设计和施工上提供参考.关键词:连续刚构桥;病害分析;病害对策中图分类号:U448.23文献标识码:A文章编号:1000—8136(2011)11—0076—02连续刚构桥梁体系是一种融合了T型刚构与连续梁两种桥梁体系优点,摒弃两者缺点的新的桥梁结构体系.其起于国外20世纪60年代,我国第一座预应力混凝土连续刚构桥(广东洛溪大桥)于1988年建成,到了20世纪90年代,我国相继修建了几座大跨径的连续刚构桥梁,属于较为新颖的桥梁体系.2连续刚构桥主要特点连续刚构桥综合了T型刚构桥和连续梁桥的受力特点,为预应力混凝土梁式桥型的一种,其主要构造特点是主梁的

3、连续梁与薄壁桥墩固结而成,它的梁部结构受弯性能也与连续梁的受弯性能基本相似,且薄壁墩底部也会承受弯矩.而且,随着墩高的逐渐增大,薄壁桥墩对上部梁体的嵌固作用越来越弱,随之梁体内的轴力也相应减小,另外,随着嵌固作用的减弱顺桥向抗推刚度将不断减小,能有效减小混凝土收缩徐变,温度等对桥梁的影响.除此之外,墩梁固结,可以大大节省大型支座昂贵的费用,桥墩及基础的工程量也会大大减少,另外,由于竖向构件分配水平力按刚度比分配,柔性墩的使用改善了水平荷载作用下桥梁的受力性能.此外,连续刚构桥还有以下优点:①随着轻质,高强混凝土,大吨位锚具的使用等使上部构造不断轻型化;②

4、通过在导梁上合拢边跨或与引桥的悬臂相连接实现合拢来取消边跨合拢的落地支架;③取消了弯起束和连续束,简化了预应力束类型,主要采用竖向预应力和纵向预应力来克服主拉应力,方便了施工;④由于其受力体系的合理性和高强轻质材料的使用使跨径大大增大.3在役连续刚构桥主要病害特征及其产生成因3.1主要病害特征尽管连续刚构桥有以上所述的优点,但随着预应力混凝土连续刚构桥的广泛应用,在桥梁的施工过程和使用过程中,普遍都出现了不同程度的病害.连续刚构桥的主要病害有跨中下挠和裂缝,例如,三门峡黄河公路大桥下挠22em并发现多处斜裂缝,黄石大桥下挠达到22.6em,大,铺大桥跨中

5、下挠达到25.6em并在跨中发现横裂缝,通过统计可以发现裂缝主要出现在箱梁的支座附近(横向受力裂缝),顶底板(纵向裂缝及横向裂缝),边一76一跨现浇段,跨中腹板(斜裂缝)等,这些缺陷的存在大大降低了连续刚构桥的使用性能,如不能及时维护可能造成主体结构的破坏甚至有可能导致严重事故的发生.3.2产生挠度的原因分析连续刚构桥跨中下挠产生的主要原因可归纳为以下几点:3.2.1计算模型尚不完善箱梁的温度分布特征对箱梁的温度应力有较大的影响,很多桥梁由于对温度应力的考虑不足导致桥梁的预应力损失严重,进而导致跨中下挠和箱梁开裂.以前在考虑温度应力时我国许多连续刚构桥梁

6、按T型梁设计,取温度差5℃,但由于每个桥梁跨中梁高并不一样,采用相同温度差显然不合适.我国现行规范中采用三角形分布温差模型也与实测的统计模型相差较大,经过对某桥梁的温度监测发现桥梁的温度分布呈非线性分布,箱梁顶板温度最高,箱梁腹板下部温度最低.我国铁道部在20世纪七八十年代对多座桥梁进行监测统计发现桥梁的温度分布符合多次抛物线模式.而现行规范的温度分布模型过于简单,与实际的温差模型相差较多,且用三角型模型设计桥梁偏于不安全.另外,由于连续桥梁的挠度与桥梁的刚度有关,跨中刚度较小相对较柔而支座处相对较刚,导致温度升高时跨中挠度较大,并可根据挠曲线发现跨中板

7、底受拉,经多次循环可能造成跨中的疲劳破坏.3.2.2对混凝土徐变的长期性和严重性认识不足首先,混凝土徐变是一个非线性问题而且具有很大的随机性,导致混凝土徐变的变异性系数较大;其次,桥梁多用高强混凝土,而目前还没关于高强混凝土徐变收缩的理论,工程中多借用普通混凝土的徐变收缩理论,导致挠度计算的设计值与实际值相差较大.对混凝土徐变收缩的认识不足会直接导致混凝土预应力可靠性不足,而预应力损失又使桥梁的刚度降低,进而加剧了桥梁下挠病害.3.2.3施工质量存在的一些问题施工单位往往希望可以缩短工期,在还没达到混凝土加载龄期时就进行预应力加载,过早加载往往造成:①由

8、于混凝土弹性模量的增长滞后于混凝土强度的增长,在混凝土强度到达加载强度时混凝土的