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
4.2 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 Puttesund
Bridge
5 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？

汾江大桥裂缝图
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
225 200 175
Right Left
Deformation ( Unit: mm )
150 125 100 75 50 25 0 -25 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Time after been open to traffic ( Unit: Month )
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
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
m
h(m) h t
(t)
图
塔高(h)和索力（S）优化
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
– 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
竖向分层
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
汾江桥2车道车辆随机荷载流示意图
80 70 60
) t 车重(
50 40 30 20 10 0 500 1000 1500
虎门大桥辅航道桥跨中挠度
Parrotts Ferry Bridge 195米
Koror-Babeldaob 240米
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

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
– Stolma Bridge和RaftSundet Bridge
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
Midspan -40000 -20000 0 Mid-pier A 20000 -15 50 115 180 Longitudinal location（m） 245 9561.7 Mid-pier B
Pavement thickness compare with Dead load bending moment
4
潭洲大桥(125m)挠度、裂缝相关分析
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
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

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
预应力压力 λ= ≥1 外荷载拉力
徐变次内力难以估计 预应力损失难以估计
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
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
汾江大桥裂缝与下挠图
0 (1996成桥) 2 0 3.9 40 1 跨中挠度（mm） 80 120 160 200 240 5 跨中顶板裂缝 支点腹板裂缝 跨中底板裂缝 左幅挠度 跨中腹板裂缝 右幅挠度 3.7 4.6 开裂程度 5.0 5.6 8.5 9.4 3 2 6.8 7.7 4 桥龄(年) 6 8 10 0
20
15
10
8
5
m id s p a n
0 0 50 100 150 200 250
Flexural moment under Dead load（kN-m）
-100000 -80000 -60000
lo n g it u d in a l p o s it io n (
u n it : m )
-89134.0 -76113.9
– 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
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 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

针对运营阶段的长期问题
– – – – – –
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
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
桥梁工程系研究生专业讲座
石雪飞 2008年12月
1 PC连续梁（刚构）桥的发展

世界
– 1953年 Worms Bridge 悬臂浇注施工工艺 – 1964年 Bendorf Bridge 208米 – 1985年 Gateway Bridge 260米 – 1998年 Stolma Bridge 301米 – 2006年 石板坡复线 340米
– 大范围超重，达到恒载4~5%，抵消 1~2Mpa预应力
铺装厚度与裂缝
>25cm 8cm
70 80 90 100 110 120 130 140 150 160
汾江大桥主桥桥面铺装厚度--左幅主跨
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

裂缝
– 施工过程中 – 长期

下挠
– 施工过程中 – 长期
佛开高速公路汾江大桥

Description of the figure of the bridge
– – – – Type：PC continuous beam bridge Span：65m + 100m + 65m Material: C50 concrete Longitudinal prestressed tendons arranged in deck slab, web and bottom slab – Built from 1994 to 1996 – Built by free balanced cantilever method
– 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
-200 1996年12月成桥
100m左幅 100m右幅 125m左幅 125m右幅
-150
-100 跨中挠度(mm)
-50 2001年7月 2001年12月 2002年6月 2000年8月
Case 2
Ambiguous location of hoop bars
In designer’s mind
In contractor’s mind
底板分层压溃
老问题新现象
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
0
2005年6月 2006年4月
50
100 1996年1月
1998年1月
2000年1月
2002年1月
2004年1月
2006年1月
96～06年挠度变化对比 （以00年8月观测数据为参考点）