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大跨度预应力混凝土连续梁、连大跨度预应力混凝土连续梁、连续刚构桥常见病害及防治对策续刚构桥常见病害及防治对策桥梁工程系研究生专业讲座桥梁工程系研究生专业讲座石雪飞石雪飞20082008年年1212月月1PC1PC连续梁（刚构）桥的发展连续梁（刚构）桥的发展世界世界––19531953年年WormsBridgeWormsBridge悬臂浇注施工工艺悬臂浇注施工工艺––19641964年年BendorfBendorfBridge208Bridge208米米––19851985年年GatewayBridge260GatewayBridge260米米––19981998年年StolmaStolmaBridge301Bridge301米米––20062006年年石板坡复线石板坡复线340340米米1PC1PC连续梁（刚构）桥的发展连续梁（刚构）桥的发展中国中国––19821982年年重庆长江大桥重庆长江大桥178178米米最大最大TT型刚构型刚构––19851985年年沙洋汉江桥沙洋汉江桥111111米米连续梁首次过百连续梁首次过百––19881988年年洛溪桥洛溪桥180180米，第一座连续刚构米，第一座连续刚构––19971997年年虎门大桥辅航道桥虎门大桥辅航道桥270270米米世界纪录世界纪录––20062006年年石板坡复线石板坡复线340340米米2PC2PC连续梁桥常见病害连续梁桥常见病害裂缝裂缝––施工过程中施工过程中––长期长期下挠下挠––施工过程中施工过程中––长期长期佛开高速公路汾江大桥佛开高速公路汾江大桥DescriptionofDescriptionofthefigureofthebridgethefigureofthebridge––TypeType：：PCPCcontinuouscontinuousbeambeambridgebridge––SpanSpan：：65m+100m+65m65m+100m+65m––Material:C50concreteMaterial:C50concrete––LongitudinalLongitudinalprestressedprestressedtendonsarrangedindeckslab,webandtendonsarrangedindeckslab,webandbottomslabbottomslab––Builtfrom1994to1996Builtfrom1994to1996––BuiltbyfreebalancedcantilevermethodBuiltbyfreebalancedcantilevermethod汾江大桥裂缝与下挠图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2.12.1施工过程中的病害施工过程中的病害裂缝裂缝––顶板横向、纵向顶板横向、纵向––腹板接缝处竖向腹板接缝处竖向––底板纵向底板纵向––预应力锚头附近预应力锚头附近––底板分层劈裂（事故）底板分层劈裂（事故）下挠下挠––纵向纵向––横向横向底板分层劈裂事故底板分层劈裂事故2.22.2成桥后的病害成桥后的病害裂缝裂缝––顶板纵向顶板纵向––腹板斜向腹板斜向––底板横向底板横向下挠下挠––纵向纵向垮桥垮桥汾江大桥裂缝图汾江大桥裂缝图黄石长江大桥黄石长江大桥245245米米下挠下挠3232厘米厘米60006000多条裂缝多条裂缝虎门大桥辅航道桥跨中挠度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虎门大桥辅航道桥跨中挠度ParrottsParrottsFerryBridge195FerryBridge195米米KororKoror--Babeldaob240Babeldaob240米米33病害的原因病害的原因设计理念设计理念––预应力只要使混凝土不出现拉应力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预应力抵消大部分恒载弯矩构造设计错误构造设计错误––普通钢筋配筋问题普通钢筋配筋问题施工质量问题、措施不当施工质量问题、措施不当––预应力施加质量预应力施加质量––模板刚度模板刚度––预应力灌浆质量预应力灌浆质量––分层分段问题分层分段问题汽车超重汽车超重3.13.1设计理念设计理念预应力度预应力度––全预应力全预应力––变形用预拱度抵消变形用预拱度抵消––问题问题徐变次内力难以估计徐变次内力难以估计预应力损失难以估计预应力损失难以估计1≥=外荷载拉力预应力压力λ3.13.1设计理念设计理念预应力完全抵消外荷载弯矩预应力完全抵消外荷载弯矩––好处：梁处于轴心受压状态，只有纵向变好处：梁处于轴心受压状态，只有纵向变形形––弱点：费材料弱点：费材料小跨径小跨径大跨径？截面上无法布置大跨径？截面上无法布置3.13.1设计理念设计理念后果后果––长期挠度大长期挠度大––梁体裂缝梁体裂缝腹板斜裂缝腹板斜裂缝底板横桥向裂缝底板横桥向裂缝3.23.2构造钢筋构造钢筋齿板钢筋齿板钢筋––锚固长度不够锚固长度不够––钢筋有内折角钢筋有内折角3.23.2构造钢筋构造钢筋受压板的拉筋受压板的拉筋––没有设拉筋没有设拉筋––拉筋设置错误拉筋设置错误––造成底板纵向裂缝造成底板纵向裂缝––严重时底板崩溃严重时底板崩溃底板分层压溃底板分层压溃Case2Case2centerlineofsectionAAmbiguousmbiguouslocationofhooplocationofhoopbarsbarsIncontractor’smindIndesigner’smind底板分层压溃底板分层压溃老问题新现象老问题新现象3.33.3施工质量问题、措施不当施工质量问题、措施不当预应力施加质量预应力施加质量––纵向预应力：摩阻损失纵向预应力：摩阻损失管道不平顺管道不平顺管道内漏浆管道内漏浆––竖向预应力：锚口损失竖向预应力：锚口损失锚具不垂直锚具不垂直锚具与垫板间有杂物锚具与垫板间有杂物––横向预应力管道上浮横向预应力管道上浮顶板横桥向裂缝顶板横桥向裂缝3.33.3施工质量问题、措施不当施工质量问题、措施不当预应力灌浆质量预应力灌浆质量––灌浆不饱满灌浆不饱满––忘记灌浆忘记灌浆––管道内存在水分，造成预应力钢筋锈蚀管道内存在水分，造成预应力钢筋锈蚀3.33.3施工质量问题、措施不当施工质量问题、措施不当模板刚度模板刚度––挂篮变形无规律挂篮变形无规律节段之间高低不平节段之间高低不平––内模刚度不足内模刚度不足阶段内高低不平，横坡误差大阶段内高低不平，横坡误差大––大范围超重，达到恒载大范围超重，达到恒载4~5%4~5%，抵消，抵消1~2Mpa1~2Mpa预应力预应力铺装厚度与裂缝铺装厚度与裂缝708090100110120130140150160汾江大桥主桥桥面铺装厚度--左幅主跨8cm25cm3.33.3施工质量问题、措施不当施工质量问题、措施不当分层分段问题分层分段问题––竖向分层间的不同步收缩竖向分层间的不同步收缩腹板后浇混凝土开裂，竖向裂缝腹板后浇混凝土开裂，竖向裂缝––纵向节段间的不同步收缩纵向节段间的不同步收缩主要出现在主要出现在00号与号与11号块，顶板纵向裂缝号块，顶板纵向裂缝竖向分层竖向分层3.43.4汽车超重汽车超重总重量总重量––增加总体下挠增加总体下挠––薄弱截面经常出现临时裂缝，横向裂缝薄弱截面经常出现临时裂缝，横向裂缝轴重轴重––桥面板局部开裂，纵缝桥面板局部开裂，纵缝汾江桥汾江桥22车道车辆随机荷载流示意图车道车辆随机荷载流示意图0500100015002000250030003500400001020304050607080车道1车重(t)车队长度(m)车道2LoadLoadinvestigationinvestigation050100150200250051015202530blacktopthickness(cm)longitudinalposition(unit:m)Blacktopthicknessofleftmaingirder8midspan26.5cm9561.7-89134.0-76113.9-100000-80000-60000-40000-20000020000-1550115180245Longitudinallocation（m）FlexuralmomentunderDeadload（kN-m）MidspanMid-pierAMid-pierBPavementthicknesscomparewithDeadloadbendingmoment44处治对策处治对策针对施工阶段的问题针对施工阶段的问题––提高预应力施加的可靠性提高预应力施加的可靠性––合理配筋合理配筋––科学施工、提高施工精度科学施工、提高施工精度针对运营阶段的长期问题针对运营阶段的长期问题––提高预应力度、改变徐变次内力提高预应力度、改变徐变次内力––施加体外预应力施加体外预应力––限制荷载限制荷载––减轻桥梁重量减轻桥梁重量––组合结构桥梁组合结构桥梁––改变结构体系改变结构体系4.14.1针对施工阶段的问题针对施工阶段的问题––提高预应力施加的可靠性提高预应力施加的可靠性––合理配筋合理配筋––科学施工、提高施工精度科学施工、提高施工精度4.14.1针对施工阶段的问题针对施工阶段的问题提高预应力施加的可靠性提高预应力施加的可靠性––纵向预应力纵向预应力塑料波纹管塑料波纹管真空压浆真空压浆严格双控严格双控––竖向预应力竖向预应力采用带圆头的锚具采用带圆头的锚具二次张拉二次张拉––横向预应力横向预应力防止管道上浮，多设几道定位钢筋防止管道上浮，多设几道定位钢筋4.14.1针对施工阶段的问题针对施工阶段的问题合理配筋合理配筋––齿板配筋齿板配筋保证锚固长度保证锚固长度––底板配筋底板配筋设置一定数量的拉筋设置一定数量的拉筋保证弧线内侧的保护层厚度保证弧线内侧的保护层厚度4.14.1针对施工阶段的问题针对施工阶段的问题科学施工、提高施工精度科学施工、提高施工精度––接缝安排接缝安排竖向，横向，有接缝的位置适当增加防裂钢筋竖向，横向，有接缝的位置适当增加防裂钢筋––工期安排工期安排混凝土养生时间控制混凝土养生时间控制合拢步骤的安排合拢步骤的安排––施工机具操作施工机具操作挂篮变形控制挂篮变形控制————锚杆的紧固锚杆的紧固模板变形控制模板变形控制4.24.2针对运营阶段的长期问题针对运营阶段的长期问题提高预应力度、改变徐变次内力提高预应力度、改变徐变次内力––零弯矩配索、减小上下缘压应力差配索零弯矩配索、减小上下缘压应力差配索问题，跨度超过问题，跨度超过200200米几乎无法体内实现米几乎无法体内实现体内，体外预应力同时？体内，体外预应力同时？体外什么时间施加？体外什么时间施加？––吻合索配索吻合索配索一次落架连续梁，有徐变，无次内力一次落架连续梁，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悬臂施工实现吻合索4.24.2针对运营阶段的长期问题针对运营阶段的长期问题施加体外预应力施加体外预应力––对于新桥对于新桥预留体外预应力转向块