大跨度连续梁连续刚构桥常见病害

预应力混凝土连续梁（刚构）桥常见病害2010年11月1PC连续梁（刚构）桥的发展世界–WormsBridge首创悬臂浇注施工方法–1964年BendorfBridge208米–1985年GatewayBridge260米–1998年StolmaBridge301米–2006年石板坡复线330米1PC连续梁（刚构）桥的发展中国–1982年重庆长江大桥178米最大T型刚构–1985年沙洋汉江桥111米连续梁首次过百–1988年洛溪桥180米，第一座连续刚构–1997年虎门大桥辅航道桥270米世界纪录–2006年石板坡复线330米4世界最大预应力混凝土梁桥排序桥名主跨(m)桥址年份1石板坡桥330中国，重庆20062斯托尔马桥(Stolmasundet)301挪威19983拉脱圣德桥(Raftsundet)298Lofoten，挪威19984虎门辅航道桥270珠江，中国19975瓦罗德2号桥(Varodd-2)260Kristiamsand，挪威1994门道桥(Gateway)260Brisbane，澳大利亚19866SchottwienBridge250Schottwien，奥地利1989黄花园嘉陵江桥250重庆，中国1999PonteS.Joao250Lisbon，葡萄牙1991SkyeBridge250Scotland，英国1995NorthumberlandBridge250NewBrunswick，加拿大1957马鞍石嘉陵江桥250重庆，中国2001石板坡桥Stolmabrua7Raftsundet8虎门大桥辅航道桥GatewayBridge10SchottwienBridge11黄花园嘉陵江桥12PonteS.Joao13SkyeBridge14SkyeBridgeConfederation马鞍石嘉陵江桥17其它跨径超过200米混凝土梁桥排序桥名主跨(m)桥址年份6黄石长江大桥245长江（湖北），中国19957Koror-Babelthuap*241ToagelChannel，Palau19778HamanaBridge(浜名大桥)240Imagiri-Guchi，日本1977江津长江大桥240江津，重庆，中国1997高家花园嘉陵江桥240重庆，中国1998龙溪河桥240长寿，重庆，中国2000东阳嘉陵江桥220北碚，重庆，中国200118黄石长江大桥19Koror-BabelthuapBridge20Koror-BabelthuapBridge21HamanaBridge(浜名大桥)22江津长江大桥23高家花园嘉陵江桥24龙溪河桥25东阳嘉陵江桥2PC连续梁桥常见病害裂缝–施工过程中–长期下挠–施工过程中–长期腹板裂缝汾江大桥裂缝与下挠图潭洲大桥(125m)挠度、裂缝相关分析6.83.97.79.48.55.65.04.63.7(1996成桥)040801201602002400246810桥龄(年)跨中挠度（mm）012345开裂程度跨中顶板裂缝跨中底板裂缝跨中腹板裂缝支点腹板裂缝左幅挠度右幅挠度几座桥梁建成后中跨下沉2.1施工过程中的病害裂缝–顶板横向、纵向–腹板接缝处竖向–底板纵向–预应力锚头附近–底板分层劈裂（事故）下挠–纵向–横向某大桥裂缝和破损预应力滑丝和飞锚穿束工艺不当预应力管道压浆上下联结钢筋保护层厚度过大底板分层劈裂事故2.2成桥后的病害裂缝–顶板纵向–腹板斜向–底板横向下挠–纵向垮桥黄石长江大桥245米下挠32厘米6000多条裂缝虎门大桥辅航道桥跨中挠度01020304050607080-250255075100125150175200225Deformation(Unit:mm)Timeafterbeenopentotraffic(Unit:Month)RightLeft虎门大桥辅航道桥跨中挠度腹板斜裂缝ParrottsFerryBridge195米Koror-Babeldaob240米普通钢筋保护层厚度3病害的原因设计理念–预应力只要使混凝土不出现拉应力–预应力抵消大部分恒载弯矩构造设计错误–普通钢筋配筋问题施工质量问题、措施不当–预应力施加质量–模板刚度–预应力灌浆质量–分层分段问题汽车超重3.1设计理念预应力度–全预应力–变形用预拱度抵消–问题徐变次内力难以估计预应力损失难以估计1外荷载拉力预应力压力3.1设计理念预应力完全抵消外荷载弯矩–好处：梁处于轴心受压状态，只有纵向变形–弱点：费材料小跨径大跨径？截面上无法布置3.1设计理念后果–长期挠度大–梁体裂缝腹板斜裂缝底板横桥向裂缝3.2构造钢筋齿板钢筋–锚固长度不够–钢筋有内折角3.2构造钢筋受压板的拉筋–没有设拉筋–拉筋设置错误–造成底板纵向裂缝–严重时底板崩溃底板分层压溃底板分层压溃3.3施工质量问题、措施不当预应力施加质量–纵向预应力：摩阻损失管道不平顺管道内漏浆–竖向预应力：锚口损失锚具不垂直锚具与垫板间有杂物–横向预应力管道上浮顶板横桥向裂缝3.3施工质量问题、措施不当预应力灌浆质量–灌浆不饱满–忘记灌浆–管道内存在水分，造成预应力钢筋锈蚀3.3施工质量问题、措施不当模板刚度–挂篮变形无规律节段之间高低不平–内模刚度不足阶段内高低不平，横坡误差大–大范围超重，达到恒载4~5%，抵消1~2Mpa预应力3.3施工质量问题、措施不当分层分段问题–竖向分层间的不同步收缩腹板后浇混凝土开裂，竖向裂缝–纵向节段间的不同步收缩主要出现在0号与1号块，顶板纵向裂缝3.4汽车超重总重量–增加总体下挠–薄弱截面经常出现临时裂缝，横向裂缝轴重–桥面板局部开裂，纵缝4处治对策针对施工阶段的问题–提高预应力施加的可靠性–合理配筋–科学施工、提高施工精度针对运营阶段的长期问题–提高预应力度、改变徐变次内力–施加体外预应力–限制荷载–减轻桥梁重量–组合结构桥梁–改变结构体系4.1针对施工阶段的问题–提高预应力施加的可靠性–合理配筋–科学施工、提高施工精度4.1针对施工阶段的问题提高预应力施加的可靠性–纵向预应力塑料波纹管真空压浆严格双控–竖向预应力采用带圆头的锚具二次张拉–横向预应力防止管道上浮，多设几道定位钢筋4.1针对施工阶段的问题合理配筋–齿板配筋保证锚固长度–底板配筋设置一定数量的拉筋保证弧线内侧的保护层厚度4.1针对施工阶段的问题科学施工、提高施工精度–接缝安排竖向，横向，有接缝的位置适当增加防裂钢筋–工期安排混凝土养生时间控制合拢步骤的安排–施工机具操作挂篮变形控制——锚杆的紧固模板变形控制4.2针对运营阶段的长期问题提高预应力度、改变徐变次内力–零弯矩配索、减小上下缘压应力差配索问题，跨度超过200米几乎无法体内实现体内，体外预应力同时？体外什么时间施加？–吻合索配索一次落架连续梁，有徐变，无次内力悬臂施工实现吻合索悬臂施工实现吻合索图塔高(h)和索力（S）优化h(m)(t)htm悬臂施工实现吻合索4.2针对运营阶段的长期问题施加体外预应力–对于新桥预留体外预应力转向块及张拉位置成桥时压重，以后慢慢取出–对于旧桥植筋设转向块后，增加体外预应力效果不好–体内预应力的效应无法判断–植筋进一步造成混凝土开裂先预压，后取出悬臂施压、成桥拆除4.2针对运营阶段的长期问题施加体外预应力–对于新桥预留体外预应力转向块及张拉位置成桥时压重，以后慢慢取出–对于旧桥植筋设转向块后，增加体外预应力效果不好–体内预应力的效应无法判断–植筋进一步造成混凝土开裂佛开高速公路汾江大桥96～06年挠度变化对比（以00年8月观测数据为参考点）2006年4月2005年6月2002年6月2001年12月2001年7月2000年8月1996年12月成桥-200-150-100-500501001996年1月1998年1月2000年1月2002年1月2004年1月2006年1月跨中挠度(mm)100m左幅100m右幅125m左幅125m右幅4.2针对运营阶段的长期问题限制荷载–设置称重系统，计重收费–全国已经有多个省实行4.2针对运营阶段的长期问题减轻桥梁重量–减小跨中梁高跨中梁高：主跨的1/80–跨中使用轻质材料轻质混凝土–StolmaBridge和RaftSundetBridge跨中段采用钢梁–石板坡复线桥石板坡复线桥4.2针对运营阶段的长期问题采用组合结构桥梁–腹板、底板钢板，顶板混凝土–波折腹板–桁架腹板4.2针对运营阶段的长期问题改变结构体系–新桥矮塔斜拉桥？–已经下挠的桥梁增加拉索体系PuttesundBridge5待研究的问题徐变规律–实际情况与实验室的差异裂缝、下挠的机理–先裂缝，再下挠？–先下挠，大应变造成裂缝？–开裂后的应力重分布，稳定吗？已建桥梁的承载能力–下挠、开裂后的剩余承载能力–剩余寿命