边中跨比对大跨度连续刚构桥徐变变形影响
浅析大跨径预应力混凝土连续刚构桥的常见病害及控制措施
浅析大跨径预应力混凝土连续刚构桥的常见病害及控制措施摘要：本文对大跨径预应力混凝土连续刚构桥的常见病害及成因进行了分析，针对各病害提出了可行的控制方法。
或可为该类桥梁的设计施工提供参考。
关键词：预应力混凝土，连续刚构，病害，控制措施。
1常见病害通过调查,我国已建成的大跨径连续刚构桥梁中，常见的病害主要有以下几种:(1) 跨中挠度过大；(2) 箱梁梁体产生裂缝；(3) 墩顶0#块开裂；(4)桥墩(或塔墩)靠承台区段的竖向裂缝。
2跨中挠度过大的成因分析及控制措施跨中挠度过大，通常是由于梁体本身刚度不足所致，而梁体由混凝土、普通钢筋和预应力钢筋组合而成，故梁高过小、腹板厚度不足、混凝土标号不足、普通钢筋配置不足、预应力不足都会导致梁体刚度不足，进而导致跨中挠度过大。
其中，预应力配置不足可以由设计中预应力配置不足或者预应力筋应力松弛过大、混凝土收缩徐变导致预应力损失过大引起。
此外，如设置的预拱度不足，也会导致桥梁合龙后跨中挠度过大。
可通过以下方法降低跨中挠度：(1) 适当增加梁高,提高结构的承载能力(2) 设置足够的施工预拱度(3) 应力松弛的影响，增加底板预应力束,并采用分批张拉,部分底板预应力束可滞后1 年左右的时间,待混凝土完成一定的收缩、徐变后再张拉。
(4) 在中跨底板适当设置体外备用钢束,待需要时进行张拉。
(5) 延长混凝土的加载龄期,减少徐变对结构的影响(6)利用高墩的柔度来适应结构由预应力混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的位移，减少挠度。
3箱梁梁体裂缝的成因分析及控制措施3.1箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝处于两施工节段之间，严重的缝宽1-2mm甚至更宽。
开裂原因：(1)悬臂浇注移动支架的整体刚度不够，浇注过程中变形大；(2)混凝土浇注程序不对：先浇注后端(紧靠前一浇注节段)，然后逐步向前端浇注，前端的荷载引起悬臂支架变形，导致后端混凝土裂开。
控制措施：(1)支架的刚度和强度必须满足施工要求，必须采用相当于实际荷载的荷载预压，除强度满足需要外，其最大挠度应小于或等于2.0cm。
连续刚构桥梁跨中下挠问题研究
连续刚构桥梁跨中下挠问题研究连续刚构桥梁在桥墩及桥梁梁体处采用固结的结构形式，使得桥梁梁体与桥墩形成一个整体共同受力。
这种结构形式将影响结构刚度将影响桥梁的结构变形，总的来说就是桥梁跨中下挠。
且跨径越大，恒载所占比例越大，跨中下挠问题就越严重。
桥墩的越高，结构柔度越大，施工中越容易产生产生偏差。
本文主要对跨中下挠原因进行分析，并提出相关建议，为后续运营提供参考性意见。
一、广州地铁连续刚构桥梁现状广州地铁二十一号线、十四号线存在较多的高架段，高架主要以连续刚构桥梁为主。
二十一号线连续刚构桥单跨最大为95米，十四号线单跨最大为150米。
而随着桥梁跨度的增大，恒载所占的比例也愈来愈大，进而引发了次生病害。
病害主要体现为箱梁裂缝、跨中下挠等问题。
跨中下挠会加剧梁体开裂，而裂缝发展又会使得连续刚构桥梁结构刚度降低，进一步加剧跨中下挠，两者相互影响，形成恶性循环。
以65米跨为例，采用39.3+65+39.3m跨度，主跨65m跨越规划路，梁位于直线及缓和曲线范围，全长143.6m。
上部结构采用单箱单室斜腹板箱梁，梁顶宽10m，箱梁翼缘悬臂长2.1m。
中墩顶梁段截面梁高为3.5m；边跨墩顶截面、中跨跨中截面，梁高均为2.0m；梁高按2.0次抛物线变化。
中跨跨中主梁底板宽3m，边跨跨中主梁底板宽2.4m。
箱梁顶板厚度30cm，除设横隔位置及墩顶处沿全桥一致。
悬臂浇筑段底板厚度从跨中截面的46cm到中墩截面变化至100cm，按二次方抛物线变化。
合龙段箱梁底板厚度为46cm。
悬臂浇筑段腹板厚度从跨中截面的42.2cm按折线变化至71.4cm。
箱梁悬臂板端部厚度为25.5cm，根部厚度为45cm。
箱梁内在边中墩顶、中跨跨中设置横隔板，边跨端部及中跨跨中横隔板宽0.8m，中墩支点处横隔板宽2m。
根据设计文件及规范要求，在列车荷载作用下，梁体挠度容许值如下：梁体竖向挠度容许值该线路于2018年底开通试运营，运营期间每年对桥梁挠度进行一次监测，从监测数据显示，跨桥梁梁体挠度最大下挠-0.41mm，在挠度容许值范围内，结构处于稳定状态。
连续刚构桥梁施工过程中的变形控制影响要素分析
连续刚构桥梁施工过程中的变形控制影响要素分析摘要：改革开放以來公路交通事业的发展，不断对桥梁的跨越能力，行车舒适性提出更高的要求。
连续刚构桥梁施工过程中最大的难点是悬臂梁在各种施工条件和影响因素作用下的变形控制。
通过在可控和不可控条件下对各种要素进行总结分析，得出影响连续刚构桥梁施工过程中梁的变形控制敏感要素，并根据其对结构变形的影响程度提出合理有效的处置措施，对于指导连续刚构桥梁施工具有重要意义。
关键词：连续刚构：桥梁施工：变形控制连续刚构施工变形控制的目的就是将结构在施工中的实际变形和线性状态与设计计算的理想状态之间的误差控制在容许范围，确保施工过程中结构的可靠度和安全性，保证桥梁成桥桥面线形以及受力状态符合设计要求。
对于分节段悬臂浇注施工的预应力混凝土连续刚构桥来说，施工控制的目的就是根据施工监测所得的结构参数真实值进行施工阶段计算和不断的修正参数，确定出每个悬浇节段的立模标高，并在施工过程中根据施工监测的成果对误差进行分析、预测和对下一施工阶段立模标高进行调整，以此来保证成桥后桥面线形、合拢段两端悬臂端标高的相对偏差不大于规定值以及结构内力状态符合设计要求。
一、连续刚构桥梁施工过程中的变形影响1、挂篮变形。
挂篮变形主要包含两部分，一部分是挂篮的非弹性变形，主要是由挂篮固件联接紧密度决定，若固件联接紧密，则非弹性变形小甚至可忽略不计，一般要在挂篮组装完成后进行预压，用于消除挂篮组装后形成的非弹性变形；另一部分是挂篮的弹性变形，主要是由挂篮结构形式和材料性质决定，由于弹性变形理论成熟，可以通过计算确定某一荷载作用下，挂篮的整体变形量，在施工变形控制中属于可控要素。
挂篮变形属于不利影响要素，理论上希望挂篮整体刚度尽量大，变形尽可能的小。
初始施工阶段，由于梁体悬臂长度小、箱梁抗弯刚度大，主要变形源自挂篮自身变形，挂篮自重对结构变形可忽略不计，随着桥梁悬臂长度逐步变大，挂篮自身变形对梁体变形影响逐渐减小，其重量对梁体变形影响会变得更加显著，属于影响结构变形的敏感要素。
连续刚构桥边中跨比研究
硕士学位论文
连续刚构桥边中跨比研究
韩 蕊
导师姓名职称 申请学位级别 论文提交日期 学位授予单位 工学硕士 2014 年 5 月 6 日
吕彭民
教授 机械电子工程 2014 年 6 月 14 日
学科专业名称 论文答辩日期 长安大学
万方数据
Research on Ratio between Side Span and Main Span of Continuous Rigid Frame Bridge
iii
万方数据
to each other. Finally three spans continuous rigid-frame structure optimization model is established, the minimum required prestress of box girder as the objective function of optimization model, and the calculation results are fitted. Through the derivation of fitted quadratic function, the reasonable ratio between side span and main span of 0.702899 is obtained. The ratio between side span and main span of 0.7 should be selected in actual application, which is consistent with the finite element method result. So it is suggested that 0.7 is the reasonable ratio between side span and main span of three spans continuous rigid frame bridge when parameters of three span continuous rigid frame bridge get close to parameters of the article. Key words: continuous rigid frame bridge; ratio between side span and main span; structural mechanics displacement method; finite element method; structure optimization
大跨度预应力混凝土连续刚构桥合理边中跨比研究
比值之间没有明显的线性关系。
２模型的建立以某桥跨８０ＩＴＩ＋２×１４５ｍ＋８０ｒｒｔ预应力混凝土连续刚构桥为原始模型，在此桥的基础上修改边跨长度并进行结构计算。
２．１原始模型设计参数主桥上部结构为预应力混凝土连续刚构箱梁，单箱单室截面，箱梁顶宽１４．５８ｍ，底宽７ｍ，翼缘板悬臂长３．７９ｍ；箱梁根部梁高８ｍ，跨中梁高３．２０５ｍ，顶板厚２８ｃｍ，底板厚由跨中３６ｃｍ渐变至根部截面１００ｃｍ。
箱粱０号阶段长８ｍ，每个悬臂纵向分为２１个节段，梁段数及梁段长由根部至跨中分别为：７×２．５ｍ、６×３．０ｒｎ、８×４ｒｎ，２２号节段为合拢段，长２ｍ，２３号节段为边跨现浇段，长６．５ｒｆｌ。
腹板厚度０号～ｌｌ号节段采用８０ｃｍ，１２号～１３号节段由８０ｃｍ渐变至６０ｃｍ，１４号～２２号节段采用６０ｃｍ，边跨现浇２３号段由６０ｃｍ渐变至８０ｃｍ。
刚构悬臂部分箱梁采用变截面，梁高及底板厚度均按１．６５次抛物线渐变。
箱梁采用Ｃ６０混凝土。
桥墩采用双薄壁墩，墩身与箱梁固结，墩壁厚１４０ｃｍ，墩身横桥向宽度为７００ｃｒｎ，端头做成圆端，采用Ｃ４０混凝土。
２。
２计算模型运用Ｍｉｄａｓ／ｃｉｖｉｌ软件建立６个模型，除边中跨比不同外，其他参数均相同。
每个模型由１９７个节点、１９０个单元、７２个截面组成。
计算荷载包括梁自重、预应力、二期恒载、车道荷载、考虑温度变化及墩的不均匀沉降，实际分析时采用荷载为主梁自重、车辆荷载以及一个组合荷载。
计算模型见图３。
图３计算模型２．２．１工况在参考国内外边中跨比取值经验的基础上，选取具有代表性的６个工况，工况１～６分别对应Ｌ边／Ｌ，为０．５０６、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．８。
中跨跨径不变，通过调整边跨长度来改变边中跨比。
２．２．２荷载计算结果中荷载主要考虑自重、车辆荷载。
车辆荷载为公路一Ｉ级荷载，单向２车道，车道分别位于距顶板中轴线３．５ｉＴＩ处两侧。
混凝土徐变收缩对桥梁结构的影响及对策
混凝土徐变收缩对桥梁结构的影响及对策摘要：针对混凝土结构产生的徐变收缩，分析了产生徐变收缩的机理，说明了影响混凝土徐变收缩的主要因素，总结了徐变收缩对混凝土桥梁结构的影响，并在设计阶段和施工阶段提出相应的对策减少混凝土的徐变收缩。
关键词：混凝土；徐变收缩；挠度；预应力损失混凝土是人工建造成的材料，其材料的组成和含量决定了它复杂的特性。
混凝土徐变是指混凝土在荷载保持不变的情况下，变形随着时间的增长而增长的现象。
1907年，HATT第一次发现徐变，直到现在，国内外专家学者对徐变这一现象进行了很多研究，并分析了徐变的机理。
解释混凝土产生徐变机理的理论有很多，但随着人们对混凝土材料了解的深入，发现一些理论存在较多缺点和不足，至今已很少提及。
目前国际上应用比较广泛的理论有粘性流动理论、塑性流动理论和微裂缝理论。
这些理论为我们研究混凝土徐变的机理起着很大的作用。
1混凝土徐变的机理及其影响因素1.1混凝土徐变的机理国内外学者曾提出了很多理论来解释混凝土徐变的机理，但迄今为止，没有一个理论能完全解释其机理，这反映了混凝土结构复杂的材料性能。
通常认为，在应力水平比较高的情况下，混凝土结构里面的微裂缝呈不稳定状态。
对应于该状态，荷载不增加而裂缝仍可以发展，从而导致混凝土结构的变形也在增加。
因此混凝土结构在高水平应力状态下发生的徐变主要由裂缝的发展控制。
在应力水平较低的情况下，骨料之间的水泥胶浆在荷载的作用下会产生塑性流动和粘性流动。
对应这个状态，混凝土的徐变是由混凝土的材料控制。
1.2影响混凝土徐变的主要因素混凝土徐变收缩主要由应力的大小所控制，也同混凝土内水泥胶浆的特性有着很大的关联。
一般认为，混凝土徐变的影响因素主要表现在以下几个方面：1）混凝土的龄期。
荷载作用时混凝土的龄期越小，水泥胶浆的水化结硬程度不够完全，混凝土的粘性和塑性越大，徐变收缩效应就越大。
2）混凝土水胶比。
水胶比越大，混凝土水化硬化后内部孔隙越多，微裂纹越多，故其徐变效应会增大。
大跨径预应力混凝土连续梁桥徐变影响分析
大跨径预应力混凝土连续梁桥徐变影响分析摘要：预应力混凝土箱梁结构因具有良好的受力性能而在现代的桥梁工程中得到广泛应用。
然而，由于徐变等因素的长期影响，桥梁结构的开裂、变形过大和承载力不足等问题日益普遍。
引起这些问题最重要的原因是混凝土的收缩徐变效应。
本文选取合理的徐变系数后，从相对湿度、加载龄期、二期恒载上桥时间两个因素对徐变影响进行分析研究，提出控制后期桥梁挠度变化的建议。
关键词：徐变影响；相对湿度；加载龄期；二期恒载；变形Abstract: prestressed concrete box girder structure with good mechanical properties and in the modern bridge is widely used in engineering. However, due to the long-term effects of creep and other factors, the bridge structure cracking, large deformation and bearing capacity of the problem such as inadequacy increasingly common. The cause of this problem was the most important cause of concrete shrinkage and creep effect. This paper selects the reasonable creep coefficient, the relative humidity, the age, two stage constant load on the bridge of time two factors effect on the creep analysis, put forward to control late bridge deflection change proposal.Key words: influence of creep; relative humidity; the age; two stage constant load; deformation0 引言收缩徐变是混凝土的时变特性，随着时间的推移而不断变化。
大跨度预应力混凝土连续刚构桥合理边中跨比研究
比值之间没有明显的线性关系。
２模型的建立以某桥跨８０ＩＴＩ＋２×１４５ｍ＋８０ｒｒｔ预应力混凝土连续刚构桥为原始模型，在此桥的基础上修改边跨长度并进行结构计算。
２．１原始模型设计参数主桥上部结构为预应力混凝土连续刚构箱梁，单箱单室截面，箱梁顶宽１４．５８ｍ，底宽７ｍ，翼缘板悬臂长３．７９ｍ；箱梁根部梁高８ｍ，跨中梁高３．２０５ｍ，顶板厚２８ｃｍ，底板厚由跨中３６ｃｍ渐变至根部截面１００ｃｍ。
箱粱０号阶段长８ｍ，每个悬臂纵向分为２１个节段，梁段数及梁段长由根部至跨中分别为：７×２．５ｍ、６×３．０ｒｎ、８×４ｒｎ，２２号节段为合拢段，长２ｍ，２３号节段为边跨现浇段，长６．５ｒｆｌ。
腹板厚度０号～ｌｌ号节段采用８０ｃｍ，１２号～１３号节段由８０ｃｍ渐变至６０ｃｍ，１４号～２２号节段采用６０ｃｍ，边跨现浇２３号段由６０ｃｍ渐变至８０ｃｍ。
刚构悬臂部分箱梁采用变截面，梁高及底板厚度均按１．６５次抛物线渐变。
箱梁采用Ｃ６０混凝土。
桥墩采用双薄壁墩，墩身与箱梁固结，墩壁厚１４０ｃｍ，墩身横桥向宽度为７００ｃｒｎ，端头做成圆端，采用Ｃ４０混凝土。
２。
２计算模型运用Ｍｉｄａｓ／ｃｉｖｉｌ软件建立６个模型，除边中跨比不同外，其他参数均相同。
每个模型由１９７个节点、１９０个单元、７２个截面组成。
计算荷载包括梁自重、预应力、二期恒载、车道荷载、考虑温度变化及墩的不均匀沉降，实际分析时采用荷载为主梁自重、车辆荷载以及一个组合荷载。
计算模型见图３。
图３计算模型２．２．１工况在参考国内外边中跨比取值经验的基础上，选取具有代表性的６个工况，工况１～６分别对应Ｌ边／Ｌ，为０．５０６、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．８。
中跨跨径不变，通过调整边跨长度来改变边中跨比。
２．２．２荷载计算结果中荷载主要考虑自重、车辆荷载。
车辆荷载为公路一Ｉ级荷载，单向２车道，车道分别位于距顶板中轴线３．５ｉＴＩ处两侧。
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2012 年第 10 期
Railway Engineering
1
文章编号： 1003-1995（ 2012） 10-0001-03
边中跨比对大跨度连续刚构桥徐变变形影响分析
苏青青，王海良
（ 天津城市建设学院 土木工程学院，天津 300384）
摘要： 以大准增二线内蒙古黄河连续刚构桥主桥为工程背景，研究不同边中跨比值对桥梁徐变变形的影 响。研究表明： 桥梁运营数年后，不同边中跨比对大跨连续刚构桥的边跨徐变变形影响明显，边跨的徐 变变形值随边中跨比的增大迅速增加，随运营年数增加，挠度变化趋势有所减小； 中跨的徐变变形值随 边中跨比的增大而减小，但随运营年数的增加而增大。 关键词： 大跨连续刚构桥 边中跨比 混凝土 徐变变形 中图分类号： U441 文献标识码： A DOI： 10． 3969 / j． issn． 1003-1995． 2012． 10-01
3 计算结果
徐变是混凝土本身所固有的特性，指在荷载的持 续作用下，混凝土的应变随时间增长的现象。所建模 型混凝土材料根据我ห้องสมุดไป่ตู้ JTG D62—2004 标准试件的尺 寸和强度 标 准 进 行 取 值［5］，环 境 年 平 均 相 对 湿 度 取 70% ，28 d 龄期混凝土立方体抗压强度标准值为 50
m 至墩底范围为实体段，流冰水位以上 4. 0 m 至墩底 设置破冰棱； 桥台采用 T 形桥台。
梁体 为 单 箱 单 室 变 截 面 箱 梁 结 构，支 点 处 梁 高 9. 2 m，跨中和边跨端部梁高 5. 0 m。顶板厚度为 50 cm，底板厚度从 40 cm 按二次抛物线变化至 90 cm，腹 板厚度从 45 cm 按折线变化至 90 cm。
连续刚构体系是一种较为先进的预应力混凝土桥 梁结构形式，具有梁体连续、梁墩固结、无伸缩缝、行车 平顺，以及纵、横向刚度大等优势，能满足特大跨径桥 梁的受力 要 求［1］。 因 此 大 跨 度 预 应 力 混 凝 土 连 续 刚 构桥在我国得到了迅速发展和广泛应用。
混凝土桥梁在运营过程中，混凝土徐变变形会导 致主梁跨中下挠值进一步加大［2］。1997 年建成通车 的主跨为 270 m 的虎门大桥辅航道桥左右幅跨中在 7 年间下挠均超过 200 mm，1995 年建成的主跨为 245 m 的黄石长江大桥运营 7 年后下挠量超过 300 mm［3］，过 大的下挠值将影响桥梁的平顺性乃至正常运营。
2
铁道建筑
October，2012
图 1 主桥总体布置（ 单位： cm）
图 2 计算模型
N / mm2 ，收缩开始时的混凝土龄期为 3 d。 分析徐变变形时考虑了预应力、梁体自重、二期恒
载（ 道砟、轨道荷载等） 。其中预应力钢筋采用强度标 准值为1 860 MPa 的高强度低松弛钢绞线，锚具回缩 量每端 6 mm，钢筋松弛系数为 4. 5% ； 主梁的重度按 26. 5 kN / m3 计算； 二期恒载中钢轨采用 66 kg / m。 3. 1 边跨徐变变形
0. 667
－ 0. 37 － 11. 34 － 12. 40
0. 700
－ 0. 41 － 13. 70 － 14. 99
注： 表中负号表示桥梁下挠。
10 年 － 5. 20 － 7. 72 － 10. 87 － 13. 42 － 16. 21
由表 1、图 3 可以看出： 桥梁运营前，边跨受徐变 的影响微小，可忽略。运营 3 年、5 年和 10 年后，边中 跨比不同时，边跨由于徐变的影响各节点处变形明显， 同一节 点 变 形 最 大 的 增 量 分 别 为 84. 47% （ 3 年） ， 84. 43% （ 5 年） ，84. 38% （ 10 年） 。从其变化率可知， 随运营年数的增加，挠度变化趋势有所减小。边跨的 徐变变形值随着边中跨比的增大而增加。 3. 2 中跨徐变变形
收稿日期： 2012-04-20； 修回日期： 2012-06-15 基金项目： 天津市自然科学基金重点项目（ 12JCZDJC28900 ） ； 住房和城
乡建设部研究开发项目（ 2011-K2-18） ； 天津市高等学校科技 发展基金计划项目（ 20100904） 。 作者简介： 苏青青（ 1990— ） ，女，山东菏泽人，硕士研究生。
2 计算模型
采用专业有限元分析软件 Midas / civil 2010，以大 准内蒙古黄河铁路大桥主桥为原始模型建模，并参考 国内外大跨连续刚构桥边中跨比的取值经验［4］，选取 5 组 不 同 的 边 中 跨 比，分 别 为 0. 700，0. 667，0. 636， 0. 591 和 0. 545。计算模型见图 2。
箱梁 0 号段长 12 m，每个 T 构纵桥向划分为 17 个悬臂梁段，梁段数及梁段长度从根部至跨中依次为 4 × 2. 5 m，2 × 3. 0 m，2 × 3. 5 m，9 × 4. 0 m，悬臂总长累 计 65 m。悬臂浇筑梁段最大重量为 1 550 kN，悬臂浇 筑时，挂篮及人群机具模板重量按 800 kN 计算。全桥 共有 3 个合龙段，分别是两个边跨合龙段和一个中跨 合龙段，合龙段长度均为 2 m。边跨现浇段 29. 7 m。 主桥总体布置如图 1。
边中跨比不同时，边跨最大徐变变形值如表 1。 边中跨比不同时，边跨徐变变化如图 3 所示。
表 1 边跨徐变变形值
mm
边中跨比 0. 545
运营前 － 0. 20
运营年数
3年
5年
－ 4. 40 － 4. 81
0. 591
－ 0. 27 － 6. 52 － 7. 13
0. 636
－ 0. 33 － 9. 18 － 10. 05
连续刚构桥在选择边中跨比方面较连续梁桥有更 大的自由度，取值范围相对较大，探讨边中跨比值对大 跨连续刚构桥徐变变形的影响，对大跨连续刚构桥的 设计及运营期间的安全，具有重要意义及价值。
1 工程背景
黄河特大桥位于内蒙古自治区清水河县境内的岔 河口村，为大准增二线跨越黄河而设。主桥采用 96 m + 132 m + 96 m 预应力混凝土连续刚构，与既有桥对 孔布置，引桥采用 9 × 32 m 预应力混凝土简支梁，全桥 长 636. 37 m。主梁为单箱单室预应力混凝土箱形梁。 主墩高度为 36. 2 m，采用矩形空心墩，横向采用变宽 设计，主墩考虑冰压力的影响，冰坝冰面高程以上 2. 7