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大跨度预应力混凝土连续梁桥的发展现状与挂篮悬浇施工质量控制报告人：魏胜新二0一五年九月目录一、混凝土结构常用术语的意义二、预应力砼连续梁及刚构桥发展现状三、大跨度预应力砼连续梁及刚构桥存在的质量通病四、大跨度预应力砼桥梁施工线形控制五、连续梁预应力束布置类型六、连续梁普通钢筋布置情况七、预应力砼连续梁施工方法八、挂蓝悬臂现浇施工法一、混凝土结构常用术语的意义1、混凝土的收缩混凝土收缩是指混凝土在凝结初期或硬化过程中出现几何尺寸即体积缩小的现象，较大的收缩会导致混凝土表面开裂，影响结构耐久性。混凝土在空气中永远呈收缩变形，收缩是混凝土固有的特性。1）用水量影响收缩配合比用水量越大，收缩越大；混凝土泌水量大，表面混凝土含水量高，早期收缩大；坍落度越大，收缩也越大。2）水泥影响收缩水泥活性越高，颗粒越细，收缩越大。3）集料因素影响收缩砂岩（遇水易软化）作骨料将收缩大幅度增加；粗骨料中含泥量越大，收缩越大；骨料粒径越小，砂率越高，收缩越大。4）环境及养护影响环境湿度越大，收缩越小；越干燥，收缩越大；环境风速越大，早期收缩越大；早期养护时间越长，收缩越小，否则收缩加大；环境及混凝土温度越高，收缩越大；混凝土暴露面越大，收缩越大；停工或待工暴露时间越长，收缩增加。总之，混凝土收缩是混凝土固有的性能，是不可避免的。混凝土收缩对混凝土桥梁结构的影响是有害无益的，施工中应尽量采取各种工艺措施，尽量减少混凝土收缩。混凝土收缩一般2-3年才能完成，一般6个月可完成60%左右。2、混凝土徐变混凝土中的应力保持不变，按道理混凝土变形应为固定，但应变（变形）随荷载时间而增长的现象称为徐变。徐变是种塑性变形，是混凝土长期受力作用下所固有的变形性能。徐变变形的方向与加载方向一致，也就是受压的混凝土结构徐变所产生的变形与混凝土收缩的变形方向是相同的，均使混凝土结构几何尺寸非常微小地变小。1）有利影响在某种情况下，徐变有利于防止普通钢筋结构物裂纹形成，有利于结构或构件的内力重分布，减少应力集中及减少大体积混凝土温度应力。2）不利影响徐变长期变形导致预应力结构预应力损失；使受弯和偏心受压构件的受压区变形持续加大，使受弯构件挠度增加；使偏压构件的附加偏心距增大，导致构件承载力的降低。3）徐变变形特性加载初期徐变变形发展较快，而后逐渐减慢，其延续时间可达数十年。混凝土结构在受拉、受压、受弯时都会产生徐变，并且最终趋于收敛的极限徐变变形一般要比瞬时弹性变形大1-3倍。3、混凝土温度变形温度变形就是混凝土结构几何尺寸的热胀冷缩，其几何尺寸随环境温度变化而变化，对静结构受力没有影响，对超静定结构产生较大的附加内力。4、混凝土力学强度特性混凝土是砂，石，水泥，粉煤灰，水，外加剂等材料组成的非匀质胶凝固体性材料，抗拉强度非常低，抗压强度较高。混凝土一般充分利用其抗压性能，无法利用其抗拉性能，也就是混凝土理想受力状态是始终处于受压状态。混凝土拉、压强度性能存在其非对称性，不像匀质材料的钢材5、混凝土材料的非线性特征材料的线性就是应力与应变成正比例变形；非线性就是应力与应变的变化不是正成比的。钢材力学性能（拉，压）在很大范围内是线性的，直到超过一定强度（屈服强度）才会变成非线性的。混凝土的线性范围很小，在很低的应力情况下就表现出非线性的性质，混凝土的这种非线性特性来源于其材料的非匀质特性。混凝土在水泥浆与骨料之间，在水泥浆内部存在着大量的微裂缝，微气泡，内部石子、砂子大小分布也不均匀。随着荷载的增加，这些裂缝不断发展，力学性能也不断变化，反映在应力应度曲线上就是非线性的。6、结构刚度刚度=E*I；E-材料弹性模量，I-结构惯性矩；整体结构或单个构件刚度反映了其抗弯能力。7、结构稳定性结构受压变形所产生的二阶附加弯矩所产生的破坏是结构的稳定性破坏，即是变形破坏问题。主要发生在细长受压杆件。结构的强度破坏是应力问题。8、结构应力状态和无应力状态结构自身处于自重或其他外力作用下的状态为应力受力状态。如结构在运营或某种安装阶段；结构的无应力状态是结构在形成过程中自身未直接参与受力，通过其它结构承受其自重或其它外力。如预制梁、钢箱梁节段工厂拼装，混凝土箱梁支架施工均可看作结构处于无应力状态。结构设计图纸相关几何线性参数均为无应力状态下线形参数。9、混凝土结构不均匀温度场、预应力混凝土、预应力损失……等专业术语改革开放30多年，我国交通基础设施建设以前所未有的建设规模和建设速度在全国展开，预应力砼连续梁及刚构桥由于具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好、后期运营维护成本低等特点，使其在公路、城市交通、铁路桥梁工程中得到最广泛的采用。大跨度预应力砼连续梁式桥主要包括三种结构类型：T型刚构桥、连续梁桥以及连续刚构桥。我国自上世纪60年代中期开始修建预应力砼梁桥，至今已有50多年的历史，虽然比欧洲起步晚（1950年联邦德国），但自上世纪80年代后，随着计算机技术的发展，我国在预应力砼桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料与工艺设备、施工工艺等方面可谓日新月异，桥梁的设计技术与施工技术已达到了相当高的水平，从结构受力多经济指标综合考虑，预应力砼连续梁桥跨度的适用范围一般在150m以内，连续刚构在300m以内。二、预应力砼连续梁及刚构桥发展现状改革开放30多年，我国交通基础设施建设以前所未有的建设规模和建设速度在全国展开，预应力砼连续梁及刚构桥由于具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好、后期运营维护成本低等特点，使其在公路、城市交通、铁路桥梁工程中得到最广泛的采用。大跨度预应力砼连续梁式桥主要包括三种结构类型：T型刚构桥、连续梁桥以及连续刚构桥。我国自上世纪60年代中期开始修建预应力砼梁桥，至今已有50多年的历史，虽然比欧洲起步晚（1950年联邦德国），但自上世纪80年代后，随着计算机技术的发展，我国在预应力砼桥梁的设计、结构分析、试验研究、预应力材料与工艺设备、施工工艺等方面可谓日新月异，桥梁的设计技术与施工技术已达到了相当高的水平，从结构受力多经济指标综合考虑，预应力砼连续梁桥跨度的适用范围一般在150m以内，连续刚构在300m以内。二、预应力砼连续梁及刚构桥发展现状预应力砼T型刚构桥一般采用跨中带挂梁的结构型式（也有采用带铰的结构型式），跨中带挂梁的T梁刚构桥是静定结构，其结构上优缺点如下：优点：静定结构体系，受力明确，计算分析简单，墩与梁固结，无需大吨位支座，可以采用挂蓝悬臂施工。1、T型刚构桥带挂梁的T形刚构桥示意图活动支座活动支座挂梁墩梁固结墩梁固结缺点：增加了牛腿构造，桥面上伸缩缝多，跨中下挠过大，形成折线、行车不顺适，冲击力大，容易造成牛腿处的破坏。国内预应力砼T型刚构桥始建于20世纪60年代，主要采用跨中带挂梁的型式，早期建造的大跨径预应力砼梁桥基本采用T型刚构的型式，这主要是静定结构体系，计算分析简单。随着桥梁计算机结构计算分析水平的普及和提高，目前桥梁结构体系基本上不采用T型刚构桥，即使采用带挂梁的结构，也采用“先简支后连续”的结构体系，以保证行车的舒适。序号桥名主桥跨径（m）桥址建成年份备注1paraguaryRiver270阿根廷/带挂梁2联邦大桥165+43×250+165加拿大1997带挂梁，全长13km跨海大桥，预制拼装3滨名大桥55+140+240+140+55日本1976带铰4柳州大桥主跨124中国广西1968带挂梁5乌龙江大桥主跨144中国福建1971带挂梁6重庆长江大桥主跨174中国重庆1980带挂梁7台北园山大桥主跨150中国台北1977带挂梁国、内外典型预应力砼T型刚构桥一览表国内预应力砼连续梁桥始建于20世纪60年代，当时仅限于中、小跨径。预应力砼连续梁桥为超静定结构体系，其结构上优缺点如下：优点：具有变形小，结构刚度大，行车平顺舒适，伸缩缝少，养护容易，抗震能力强。缺点：需采用大吨位支座，合拢后需进行体系转换施工，支座养护带来诸多不便。2、连续梁桥连续梁桥示意图活动支座固定支座活动支座活动支座连续梁桥示意图国、内外典型预应力砼连续梁桥一览表序号桥名主桥跨径（m）桥址建成年份备注1新瓦洛德桥（NewVanword）260挪威19942摩塞尔（Mosel）192瑞士19743奥维尔（orwell）桥190英国19824湖北沙洋汉江大桥111中国湖北19855广东九江大桥160中国广东19966东海大桥辅航桥160中国上海20057南京长江二桥北汊桥165中国南京2001连续刚构桥同时具有连续梁和T型刚构的优点，使得连续刚构成为一种既经济又合理的桥型，从而改变了砼梁桥的经济跨径。以前跨径超过200m时，一般采用斜拉桥，而现在跨径超过300m时才用斜拉桥，在200m~300m之间跨径连续刚构桥型比斜拉桥优越。连续刚构桥优缺点：优点：墩梁固结，无需大吨位支座，结构连续，刚度大，变形小，满足行车顺适的要求。缺点：墩梁固结的超静定结构体系由温度、桥墩之间和支座不均匀沉降及收缩徐变引起的次内力较大，对基础的地质条件要求比较高。3、连续刚构桥连续刚构桥示意图活动支座墩梁固结墩梁固结活动支座国、内外典型预应力砼连续刚构桥一览表序号桥名主桥跨径（m）桥址建成年份备注1斯道马（stolma）海峡桥94+301+72挪威1998中跨采用轻质砼2拉夫森德（Raftsundet）桥86+202+298+125挪威1998中跨采用轻质砼3广东番禺洛溪大桥65+125+180+110中国广东19884广东虎门大桥辅航道桥270中国广东19975重庆石板坡长江大桥86.5+4×138+330+132.5中国重庆2007主跨中部108m采用钢结构6黄石长江大桥162.5+3×245+162.5中国湖北19957宁德下白石大桥145+2×260+145中国福建20038苏通长江大桥辅航道桥140+268+140中国江苏2008目前国内外大跨径预应力砼梁桥存在的主要病害是主跨跨中下挠过大、箱梁梁体裂纹（斜裂缝、纵向裂缝、0号块裂缝）、桥墩墩身裂缝。1、跨中下挠过大跨中下挠会进一步加剧箱梁底板开裂，而箱梁裂缝增多使其结构刚度降低，又进一步加剧了跨中下挠，这两者相互影响形成了恶性循环。。三、大跨度预应力砼连续梁及刚构桥存在的质量通病国、内外典型预应力砼T型刚构桥、连续梁及刚构桥主要病害一览表序号桥名主桥跨径（m）桥型跨中下挠累计值（cm/年）备注1湖北黄石长江大桥245连续刚构桥30.5cm/7年梁体存在斜裂缝、纵向裂缝、0号块裂缝2广东虎门大桥辅航道桥270连续刚构桥22.2cm/7年梁体存在斜裂缝、和0号块裂缝3河南三门峡黄河公路大桥160连续刚构桥22cm/10年梁体存在斜裂缝、和0号块裂缝4广东南海金沙大桥120连续刚构桥22cm/7年梁体存在斜裂缝、和0号块裂缝5美国鹦鹉渡口桥（ParrottsFerryBridge）195连续梁桥63.5cm/12年/6英国Kingston桥143.3中央带铰T型刚构桥30cm/28年/7科罗巴岛（Koror-Babeldaob）桥241中央带铰T型刚构桥120cm/12年加固处理不到3个月发生了倒塌事故1）腹板斜裂缝斜裂缝也称主拉应力裂缝，一般发生在箱梁腹板上，是预应力砼梁桥中出现最多的一种裂缝，往往首先发生在剪应力最大的支座附近，与梁轴形成25~50。，随着时间的推移，不断向受压区发展，箱梁腹板出现斜裂缝一般主要位于边跨现浇段和中跨（1/4~3/8）L段出现较多。如通过对黄石长江大桥的详细调查，共发现裂纹6638条，其中5328条分布在箱梁腹板内表面（上游腹板2200条、下游腹板3128条），1073条分布在箱梁腹板外表面，237条分布在箱梁底板上。2）纵向裂缝纵向裂缝发生的频率仅次于腹板斜裂缝，多出现在箱梁顶、底板上，顺桥向。有的纵向裂缝连续贯通较长，有的则不连续且较短，纵向裂缝的主要形式有：底板跨中部分预应力钢筋张拉锚固后出现纵向裂缝；较长悬臂翼缘板的悬臂根部出现纵向裂缝；宽箱梁顶板跨中出现纵向裂缝。2、箱梁梁体裂缝3）墩顶0#块裂缝箱梁0#块是主墩和箱梁的交接部位，不但结构复杂，而且是全桥受力