大跨连续刚构跨中下挠 成因讨论

国内连续刚构中最大的败笔就是黄石长江大桥，交通部下属单位设计、施工、监理。一家人搞一个项目，怎么都会包涵自家的错误，否则也不会忍痛割爱拿出1个亿（据说）来处理后事。虽然处理结果是阻止了跨中继续下绕，稳定大桥继续朝病害发展。
我认为设计上存在一定的错误，它的腹板设计是突变式的，不是现在渐变式的腹板。
施工单位更是应当负担大部分责任。预应力损失严重，施工质量太差。

由于车流量的加大，桥面的活载对徐变的影响已不可忽视了，所以本人认为在进行徐变理论计算时应该把活载也考虑进去:)

我本人很同意楼上一些兄弟们的看法，我本人现在正在做一座刚构的监控，跨径虽然不大（58＋105＋58）但在实际施工过程中，为了赶工期，虽然在张拉前，混凝土的强度要求已经达到了92％以上，但弹性模量远远没有达到设计要求，这一点通过我在测量浇注混凝土和张拉预应力筋这两个工况下的挠度变形量就能发现，与我所建的模型中有很大的出入，所以我也认为弹性模量未达到设计要求，最终造成预应力损失必然会导致后期跨中挠度的下沉量较大！

也有可能是施工的时候预应力管道位置不对的，导致出现裂缝，从而导致位移很大

问题是多方面的，交通部西部项目连续列了两个西部项目来搞这方面的研究，希望能够提出一些系统性的解决办法。

说点我的意见
首先非常同意水幽寒版主关于“徐变、超载、竖向预应力损失过大”和nakata同事关于“混凝土弹性模量未达到设计指标”而导致下挠发生的意见。
其次，从施工的角度分析，纵向预应力筋虽然采用低松弛钢绞线，但毕竟是有松弛的，时间长了以后除了混凝土徐变外，预应力束发生松弛现象也会导致预应力损失。另外在进行竖向预应力筋通常使用精轧螺纹粗钢筋，而精轧螺纹粗钢筋张拉过程中由于拉伸值较小，作为我们施工来说是采用百分表来检测其伸长值，但是在锚固时不可避免会产生一部分应力损失。因此，竖向预应力筋也同样具有松弛导致预应力损失的情况发生。纵向和竖向预应力损失的出现必然会导致后期跨中挠度不断增加。

子菁大哥的见解还是比较独到,设计和施工总是有偏差的,个人认为纵向预应力损失,截面刚度削弱,后期收缩徐变,都是原因,还有就是一定要确保施工质量,否则一切计算都是没有用的,实际桥梁的状态和计算差得太远了!

综合而言是设计理念的落后和施工队伍的参差不齐以及当中的不可预见性
公路桥涵设计手册《梁桥》指出：预应力束应根据最不利荷载组合下的弯矩、轴力、剪力包络图进行预应力筋的合理配束。传统观点都是以强度为控制目标。预应力弯矩MT选择成桥后运营状态（连续梁）为基本图式（按最终状况的一次落架状态），通过运营状态的内力包络图，按预留一定压应力储备原则来设计。为了控制施工中梁顶面的标高符合设计线形，通常采用“挠度反向设置法”（即预拱度）。在双悬臂施工中梁的安装标高还要根据分块施工预应力大小以及梁段标高实测情况，通过复杂的工程控制计算来确定。我们以前做的施工监控基本上都是采用恒载产生挠度＋0.5活载产生的挠度＋经验值（这个值一般是靠我们以前做过的桥梁长期检测得出的数据）。
然而在双悬臂施工中所发生的M0大于MT，因此，在建造结构的过程中就存在不平衡弯矩Me＝M0－MT，由此双悬臂梁中必然产生挠度f1。采用预拱度的做法只能减小施工合拢前的挠度f1，该不平衡Me在预拱度中并不能消除，所以合拢后Me在连续梁中又要产生新的挠度f2，随着时间的增长，砼徐变也沿合拢前存在初始状态转角将产生后期挠度f3，大跨梁桥总挠度∑f= f1+f2+f3不断发展的根本原因在于梁体的恒载弯矩Me。
传统的预应力设计由于观点被列入设计手册和规范，所以运用该方法设计的梁桥占到绝大多数。可以说正是采用传统的预应力设计观点才出现了成桥若干年后跨中持续下挠的现象。
范立础院士主编《预应力砼连续梁》书中，提出一种减少由混凝土徐变引起次应力的途径：即选择预加力引起的弯矩，使它刚好抵消建造过程中产生的弯矩，这样结构不产生挠度，砼徐变对结构的影响也被消除。此方法简称“零弯矩”。
新观点以挠度为目标控制，其特点是用预应力的配置来抵消悬臂施工自重弯矩Mg保证了施工中梁各截面恒载弯矩∑Mi＝Mt－Mg＝0时，即消除了挠度和梁初始转角θ。这样当砼徐变发生时，梁体仅有轴向位移而不产生挠度，这样就可以不设预拱度。
但是这种设计理念对施工单位的技术是一种很大的考研。就国内目前施工单位的水平，为数不多。而且施工中的荷载有不可预见性，比如钢筋堆放，施工器械的堆放都是问题。还有就是是现在施工单位基本上都是实行包工的体制。本人对农民工绝对是敬仰的，但是包工队的基本上很少经过技术训练的，只是长时间的施工慢慢培养了这些技术农民工兄弟，质量意识较淡薄。施工组织更是不重视。我想再现场做过的人都了解这个情况。
所以，现在国内对者两种设计理念争论还很大，小弟的硕士论文就是做这个的，一点拙见，大家讨论学习^_^

主要要分清楚力和位移的区别，不能简单的认为你抬高了块件施工中的标高就可以解决得了跨中的持续下挠^_^

现在做大跨连续刚构施工时，一般都有专门的监控单位进行监控，除了应力监控外，还包括线形监控，设计单位在进行设计的时候往往提供了一个预拱度的图纸，但是设计单位的预拱度是不能直接拿来施工的，因为设计单位仅仅提供的是成桥预拱度，并不是每个施工阶段的施工预拱度，实际每个阶段的施工预拱度调整需要监控单位提供数据，监控单位提供每个阶段立模标高数据时考虑的因素主要有自重、预应力、收缩徐变、二恒、挂篮变形等等。
      对于跨中下挠的问题，个人觉得有以下几个方面的因素：1、施工阶段过程中立模标高设置不合理；2、预应力张拉不到位；3、长期徐变效应计算不准确

个人同时认为长期徐变效应并不一定使跨中挠度下降，在某些情况下，可能还会使结构产生一定的上拱～所以判断跨中下挠，不能简单认为就是徐变造成的，而应该从多方面分析考察

的确，个人认为大跨连续刚构或连续箱梁下挠主要是因为混凝土性能不稳定（包括砼施工配合比、原材料以及施工工艺等因素），特别是混凝土加载龄期太短，这好比一个未发育完全的人就让他早期挑担（十二三岁就扛重），到中年能不驼背吗？但我还是不太同意楼上部分观点，因为我也是做监控的，通过测试混凝土浇筑前后或预应力张拉前后的挠度变化就能推测混凝土弹性模量不足吗？这是根本不可能的，因为影响挠度变化的因素太多了，主要有挂篮变形（这个是不太可能计算不出来的，随机性太大，个人经验）、温度变化、收缩徐变、计算模型简化、预应力滞后（包括损失）等因素，这其中当然也有混凝土弹性模量大小的影响，就是截面特性都不可能完全计算精确（一般普通钢筋是不考虑的），因此实际弹性模量的大小影响早就在淹没在这些因素里面了，不大可能通过挠度能分析或判断出混凝土实际弹性模量的大小，至少准确性值得商榷！

同意楼上对于推测混凝土弹性模量不足的观点。的确，仅仅根据标高的变化来推断混凝土的弹性模量不足，这是比较难以做到的，在实际操作上也是不现实的。在施工现场，因为张拉预应力的时候，总是要根据同条件养护的混凝土试块的强度及弹性模量试验的结果来进行判断，看是否可以进行预应力的张拉。而实际浇筑梁段的弹性模量是否与标准试块的弹性模量完全一致，这是无法预计的。因为本身材料的离散性决定了样本之间的测试结果肯定会不一致。但是这种差别对于工程而言，应该是可以忽略的。
       如果要根据挠度的变化来进行弹性模量的大小判断，一般就是利用参数估计方法来进行，如最小二乘法、灰色理论等等。但是这些方法要求测量数据的准确性要比较高，也就是说，测量结果应该滤去温度（将测量时间控制在清晨6、7点左右测量）、预应力滞后（在张拉预应力6h后再进行观测）等等的影响；至于收缩徐变，预应力的损失，这在计算模型中已经考虑了，虽然不一定与实际一致，但是也只能这样考虑；挂篮变形一般根据挂篮加载试验以及各块段的重量采取一个估计值，估计的误差一般比较小，大概在几个mm之内。综合考虑这些因素，我们才能开始对弹性模量进行合理的估计。由于影响结构变形的参数有弹性模量、容重等，在进行估计的时候，可能还需要对各个参数的影响权重进行合理取值，这样才能较好地进行参数估计。

[ 本帖最后由 superhugo 于 2007-7-26 15:23 编辑 ]

现在连续刚构桥大部分挠度过大，除了施工的原因外，设计方面也有些原因，目前很多桥在预拱度设定上都过小，成桥后挠度也许就特别的体现出来了，根据经验和实测，我觉得预拱度宁大勿小，可以以跨经的1/1000为准，这样预留得就比较充分了！

以前，砼构件的疲劳问题并没有像钢结构疲劳问题那样受到重视。砼构件按容许应力法设计时，由于采用的容许应力较低，很少发现砼构件因疲劳而产生破坏的事件。PC 连续刚构桥跨径小于100m 时，绝对变形比较小，实际工程中很少因变形过大而发生问题。随着高强度砼和高强度钢筋的采用，连续刚构桥向长、大、轻、细方向发展，结构的局部节段处于高应力工作状态，使用阶段的应变增大。 在循环荷载作用下，箱梁的裂缝开展和截面刚度减少程度的研究就显得非常突出，而这方面的研究进行的很少。