预应力连续刚构桥的损伤分析

第一阶段论文归纳总结

大跨度预应力混凝土连续刚构桥具有结构刚度大，变形小，整体性好，抗震能力强，行车平稳舒适等特点，因此国内已修建了许多这样的大桥。然而随着运营年限的增加，这些大桥逐步进入了维修养护期，其中大多数的桥梁出现了各种各样的病害，这些病害很多带有普遍性。可以归纳为两类：一类是混凝土开裂，如出现跨中截面下缘裂缝、四分之一跨处腹板斜裂缝，从而造成跨中下挠过大及外露钢件锈蚀等病害，另一类是主跨跨中下挠度过大。

造成大跨度连续刚构桥病害的原因有多种因素，有规范、设计、施工及运营等方面原因造成。 1． 混凝土徐变作用

当时的桥规甚至现在对徐变计算也没有一套比较完善的理论与计算公式，对混凝土的徐变认识不足，在设计中考虑不够，取值偏低，导致连续刚构预应力度普遍不足，出现裂缝与挠度偏大。综观国内外的大跨度预应力混凝土连续刚构桥，由于纵向预应力因徐变产生的预应力损失，导致混凝土腹板出现斜裂缝及箱梁底板开裂，已成为连续刚构桥中普遍存在的病害问题。 2． 预拱度设臵不足

大跨度预应力混凝土连续刚构一般采用分段悬臂浇筑法施工，由于设计时考虑混凝土徐变引起的变形偏小，造成预拱度设臵不足。而且由于赶进度，施工时桥梁线形控制容易出现偏差，最后为满足桥面设计高程的要求，往往采用调节桥面混凝土铺装层厚度的方法来弥补误差，造成结构实际恒载超出设计值。 3. 预应力度不足

20世纪90年代末以前设计的桥梁，往往追求节省建筑材料，尤其是价格较贵的预应力钢材。设计人员在设计时尽量降低预应力度，多配顶、低板预应力短束，以减少通长钢束，造成连续刚构有些截面的预应力度偏低。且预应力短束较多，张拉施工时预应力控制应力难以保证100％ 达到设计要求，容易造成箱梁内预应力值未达到设计值，后期又可能由于徐变和预应力筋锈蚀造成预应力损失。建设单位与施工单位为赶工期抢进度，悬臂浇筑时每一节段的张拉过早，混凝土弹性模量未达到规定值，造成混凝土后期发生的收缩徐变比设计大，预应力损失偏大。 4. 活载超限严重

桥梁设计规范规定的设计活载等级，最高为汽一超20、挂一120，但随着公路路网不断地完善，交通流量日益增加，过桥车辆荷载超限非常普遍，有的货柜车单车总重高达600多kN，远远超出汽一超2级的重车荷载。且未按规定行驶方式通过，多辆同时高速通过桥梁，直接导致桥梁关键部位发生无法恢复的变形与裂缝。 5. 对由汽车活载引起的扭转剪应力考虑不足

由于汽车偏载的作用，在主梁结构中会产生较大的扭转力剪应力，与剪力产生的剪应力叠加后增加主拉应力值。以前对由于汽车偏载引起的结构活载内力增大问题，一般是将活载内力乘以1.1~1.25的增大修正系数，但此系数对剪应力的修正明显不足，随着桥宽，跨度怎大，扭转剪应力会更大。 6. 结构纵横双向受力耦合作用考虑不足

连续钢构桥的箱型截面承受桥面荷载时不仅会产生纵向内力，而且也会产生横向内力，当箱梁的箱室较宽，或翼板较宽时，在腹板内产生的纵向拉应力也较大，造成顶板和腹板交界处的水平纵向裂缝和腹板斜裂缝，有关研究表明这是由于箱梁的框架效应所致。

7.结构疲劳强度不足

大跨度连续钢构桥由于悬臂施工的需要，往往是跨中的梁高相对于支架上现浇梁的梁高偏低，一般在1/50左右这会使得结构在汽车活载作用下应力变化幅度增大，或结构中同一点的最小应力与最大应力之比减小，从而引起结构的疲劳强度降低。 8.公路桥梁老规范规定的使用阶段混凝土主拉应力限值偏于不安全 9.箱梁两侧腹板受力不均的影响

箱梁设计及抗裂性计算中假定两侧腹板受力均匀，并将其转化为工字型截面，这对于箱梁斜截面抗裂性来讲是偏于不安全的，其中大跨度预应力连续刚构桥大部分是通过两侧腹板不等高来实现桥面横坡，这样两侧腹板的抗剪能力就不一样，较矮的腹板开裂。