连续钢构桥跨中下挠现象及应对措施
浅谈连续钢构桥跨中下挠现象分析及应对措施
[摘要]随我国桥梁建设的不断发展，大跨度连续钢构桥的建设所
占比例逐渐变大，但从全国连续钢构桥建成使用情况来看，很多预
应力连续钢构桥相继出现了影响结构正常使用或结构耐久性的跨
中下挠问题。本文从统计数据病理现象形成的原因分析入手，并提
出了相应改进措施。
[关键词]预应力 ，连续钢构桥， 跨中下挠 ，应对措施
[abstract] with the continuous development of bridge
construction in our country, big span continuous steel
structure of the construction of the bridge proportion bigger,
but from the continuous steel structure bridge use situation,
a lot of prestressed continuous steel structure bridge have
appeared affecting the structure of normal use or the
durability of cross below the flexible problem. this paper,
from the statistical data pathological phenomena analysis of
the causes of the formation of, and puts forward the
corresponding measures to improve.
[key words] prestressed, continuous steel structure bridge,
cross below the scratch, the countermeasures
中图分类号：tu378文献标识码：a 文章编号：
预应力混凝土连续钢构桥由于其外形尺寸小、桥下净空大、桥下
视野开阔、适应性强、施工方便、投资收益高，而且跨越能力较大，
具有良好的技术经济性，在高墩大跨条件下常常使用。但根据目前
所建成桥梁的运营情况观测，很多连续钢构桥都出现了不同程度的
后期挠度过大问题，这不但会使跨中主梁下凹，破坏桥面铺装层，
甚至产生过大的附加应力。导致桥梁养护费用大幅增加的同时，破
坏桥梁的美观，影响桥梁的使用寿命和行车舒适性，更严重的是造
成桥梁交通运营和结构安全度降低，因此，应加大大大跨度连续钢
构桥跨中下挠问题的分析研究，从而在设计考虑和施工技术中取得
突破。
1 连续钢构桥跨中下挠现象调查
1993年12月建成通车的三门峡黄河公路大桥，全长1310.09m,主
桥为六跨预应力混凝土连续钢构桥，跨径布置为（105+4×140+105）
m。1999年9月发现该桥箱梁腹板出现很多呈45°左右的斜裂缝，
裂缝宽度均小于0.2mm。2002年6月对该桥的检查发现，跨中下挠
最大达到22cm.
广东南海主跨为120m的金沙江大桥，跨径布置为（66+120+66）
m,在1994年建成通车。2000年年底对该桥检查时发现主梁跨中挠
度达到22cm。
1997年建成通车的重庆江津长江大桥，跨径布置为（140+240+140）
m，在通车不到三年的时间里，其跨中下挠已达到17cm，目前已下
挠33cm。
1997年建成通车的重庆黄花园嘉陵江大桥，其跨径布置为（137+3
×250+137）m,该桥平均每年下挠2cm，建成四年后仍在继续。
典型大跨连续钢构桥跨中下挠情况如下表所示:
由此表可知，大跨径预应力混凝土箱梁跨中下挠问题是一个国内
外普遍存在的问题，从另一个侧面也说明大跨径预应力混凝土箱梁
跨中下挠是设计、施工技术上确实存在的缺陷。
2 连续钢构桥跨中下挠原因分析
大跨径预应力混凝土连续钢构桥跨中持续下挠问题是一个十分复
杂的问题，影响因素很多，涉及计算、施工工艺、养护管理、材料
性质、气候环境等各方面。因此，要细致全面分析每一个因素对连
续钢构桥先的影响是很困难的。根据国内外工程界对此做过的分析
研究工作，归纳起来大致有以下一些原因：
⑴ 对混凝土徐变的影响程度及长期性估计不足
大跨度连续钢构桥跨中下挠过大不仅影响其外观及行车，而且对
其首例也将产生一定的影响，从设计的角度来分析其原因，主要是
对混凝土徐变的影响程度及长期想能估计不足。
连续钢构桥从设计上位坚强自重而都采用高强的薄壁箱形主梁，
加载龄期对混凝土的徐变有较大影响，有关研究表明，加载龄期越
短，混凝土的徐变越大，而预应力混凝土连续钢构桥梁受工期控制，
一般混凝土在浇筑3天左右就开始了预应力张拉加载并确定了梁顶
高程，从而因龄期短而使徐变系数变大，主梁下挠值加大。传统的
设置预拱度的方法只能解决施工中引起的桥面线性问题，而不能有
效控制跨中下挠。
另外，过去计算徐变往往限于恒载，随着交通量的剧增，桥梁上
不分昼夜都有车辆行驶，因此，活载也可能会引起一定的徐变变形，
其计算方法有待于进一步研究探索。
⑵ 预应力束的布置方式与预应力的大小对混凝土的徐变的影响
有研究表明，徐变变形随预应力增加有明显减少的趋势，反之亦
然。因此，大跨度预应力混凝土连续钢构桥若预应力较小，则徐变
变形可能增大，导致主梁下挠变形加大。反之，混凝土徐变变形加
大，预应力束的应力损失也相应加大，进一步减小了预应力，从而
导致主梁下挠变形值加大。
从已加固的一些连续钢构桥中发现，孔道的压浆有时不饱满，存
在着一些空隙，有的则浆体分离，孔道已经戳破即有水流出，处于
这样孔道中的预应力束肯定会发生锈蚀，导致有效预应力的降低，
不但会引起梁体下挠，而且有可能出现受弯竖向裂缝，同时也降低
了抗主拉应力的能力。
⑶ 荷载长期效应的影响
已出现跨中严重下挠的桥梁均采用旧规范，即《公路钢筋混凝土
及预应力混凝土桥涵设计规范》（jtj 023-85）,该规范计算钢筋混
凝土受弯构件的挠度是不考虑荷载长期效应影响的。但随着时间的
推移，构件的刚度要降低，挠度要增大。这是因为，受压区混凝土
发生徐变，受拉区裂缝间混凝土与钢筋之间的黏结逐渐退出工作，
钢筋平均应变增大，受压区与受拉区混凝土的收缩不一致，构件的
曲率增大，混凝土的弹性模量降低。
⑷ 预拱度设置的影响
在预拱度设置上，大跨度连续钢构桥自重所占的比例大，而在《公
路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（jtj 023-85） 按未
考虑自重荷载长期效应的影响设置的预拱度，所以，计算的预拱度
值偏小，这也是导致挠度过大的因素之一。
此外，下挠会导致结构开裂，而开裂又加大了下挠，二者相互影
响，形成恶性循环；对预应力长期损失值估计偏低，预应力灌浆不
饱满，施工超方等，这些因素对预应力连续钢构桥跨中下挠的影响
是长期的，具有随机性和不确定性。
3 大跨度连续钢构桥病害应对措施
针对大跨度连续钢构桥存在的病害状况，并基于上述的病害成因
分析，大跨度连续钢构桥病害的应对措施分为两个方面，即新建桥
梁的设计对策及已有病害桥梁的加固措施。基于对已建成桥梁病害
的成因分析，在新的大跨度连续钢构桥设计中将主要采取以下几个
方面的应对措施：
⑴ 改善主梁断面设计方式。按零弯矩或少弯矩设计主梁断面，以
利于减小连续钢构桥的徐变挠度。
⑵ 改善纵向预应力束的布置方式。跨内纵向预应力束下弯到箱梁
截面中心附近，边梁现浇段配置曲线预应力束以提供较大的预剪
力，使得腹板的主拉应力有较大的改善。
⑶ 改善竖向预应力筋设计方式。竖向预应力筋纵向间距为500—
1000mm,考虑到竖向预应力施工的实际困难，按《公路钢筋混凝土
及预应力混凝土桥涵设计规范》（jtjd62-2004）规定对竖向预应力
的效应打六折进行计算，使得主拉应力不至于因施工偏差达不到设
计值而造成箱梁腹板开裂。
⑷ 考虑荷载长期效应的影响。在进行挠度计算及预拱度设置时，
应考虑荷载长期效应的影响，以免后期挠度过大。
⑸ 改善预应力张拉顺序及时间。竖向预应力筋滞后张拉，以保证
腹板的抗主拉应力，纵向预应力采取混凝土强度及龄期双控，以避
免混凝土后期收缩徐变过大。
⑹ 充分考虑箱梁非线性温差应力。箱梁受日照、雨雪等的影响，
其内外的实际温差往往大于按经验的±5℃，按英国标准bs 5400，
其最大正温差可达到13.5℃。
对已有病害连续钢构桥的加固处治，目前主要采取以下措施：
⑴ 主梁增设体外预应力钢束，主要目的是缓和梁体继续下挠，适
当恢复桥面线性，并提高主梁压应力储备。
⑵ 腹板、顶板、地板等混凝土开裂部位粘贴钢板条、碳纤维布，
以加固补强。
4 结语
大跨度预应力混凝土钢构桥跨中下挠的原因很多，必须加深对其
的关注和研究，对已建桥梁建立更加健全的加固理论系统，对新建
桥梁在设计和施工方面更深入更细致的考虑研究，以实现预应力混
凝土连续钢构桥的最大效益。
参考文献：
[1] 周建庭.大中型桥梁加固新技术.人民交通出版社.2010.05
[2] 邵旭东,程翔云.桥梁设计与计算.人民交通出版社.2006.10
[3] 单成林.旧桥加固设计原理及计算示例.人民交通出版
社.2007.02
[4] 邵旭东.桥梁工程.人民交通出版社.2007.02
注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。