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摘要：预应力混凝土连续梁桥和连续刚构在我国发展迅速，但是随着桥跨的增大，连续刚构桥在使用过程中的问题也凸显出来，其中之一就是随着使用年限的增加，连续刚构的跨中不断下挠，跨中下挠往往与梁體跨中段横向裂缝或大量斜裂缝伴随出现，其下挠可达到相当大的数值，病害十分严重。本文探讨了造成这一现象的多个原因并提出相关建议，为大跨预应力连续刚构桥的设计和施工提供参考意见。
1.主梁下挠过大成因分析
20世纪90年代以来，预应力混凝土连续梁桥和连续刚构在我国发展迅速。但是随着桥跨的增大，连续刚构桥在使用过程中的问题也凸显出来，其中之一就是随着使用年限的增加，连续刚构的跨中不断下挠，跨中下挠往往与梁体跨中段横向裂缝或大量斜裂缝伴随出现，其下挠可达到相当大的数值，病害十分严重。从工程实例来看，引起这些现象的主要原因有以下几点：
混凝土的收缩徐变影响估计不足－主要原因
混凝土徐变是引起梁式桥尤其是大跨梁式桥下挠过大的一个主要原因，大跨径梁桥的恒载内力占总内力的80%、甚至90%以上。为减小恒载内力，上世纪90年代过分强调结构的轻型化。由此导致的直接后果是：（1）箱梁的板件越薄，理论厚度就越小，由徐变理论可知，徐变系数就越大；（2）板件薄，混凝土的应力就高，而徐变变形与应力正比。
同时混凝土收缩徐变又是一个十分复杂而又难以精确计算的非线性问题，而对于刚构桥的设计，预测混凝土结构收缩徐变效应的准确性主要依赖于两个方面，即结构中混凝土徐变特性的准确描述和可靠的结构分析：
首先对于混凝土徐变特性的描述，国内外众多专家和学者对这一课题已开展了大量的研究工作，并取得了一批重要的成果，但现阶段较为流行的预测混凝土收缩徐变的模型基本上都是建立在试验室数据基础上的经验公式，均需要进行一些修正才能应用于实际结构中的收缩徐变效应计算中。而现阶段的桥梁设计，一般是在缺乏现场试验资料的情况下进行的，无法对徐变系数进行修正，将会导致混凝土收缩徐变的影响程度及长期性估计不足。
其次对于混凝土收缩徐变效应的分析，随着计算机技术的发展，基于叠加法的逐步计算法（SSM 法）应用较为广泛，特别适用于节段悬臂施工的大跨预应力混凝土桥梁结构，但是设计时一般并没有考虑到箱梁上、下缘的一些差异：首先由于箱梁截面上缘和下缘应力水平相差较大，应力作用下的徐变效应也有所不同，在支座附近截面，箱梁底板的应力水平要明显高于顶板，相应的产生的徐变效应亦大于顶板；其次箱梁顶、底板的体表比和配筋率相差较大，特别是在箱梁根部截面，由此造成其徐变和收缩发展规律不一致，这些现象均可使得箱梁产生设计时没有计及的下挠。此外，过去计算徐变往往限于恒载，随着交通量的剧增，桥梁不分昼夜都有车辆行驶，因此有技术人员提出活载也会引起一定的徐变变形，这有待于进一步研究探索其计算方法。
以上两个方面的问题是设计时对混凝土收缩徐变问题考虑的不足，而在实际工程中，施工单位往往希望缩短施工周期，混凝土养护时间过短，张拉时尽管混凝土强度达到要求，但混凝土弹性模量未作具体的规定。早期混凝土弹性模量的增长明显滞后于强度的增长，添加早强剂后，混凝土虽很快达到规定强度要求，但其弹性模量往往仅达到设计值的70%甚至更小，这就使得张拉时弹性模量较低。同时加载龄期越短，混凝土的徐变越大，这些都将导致混凝土后期徐变变形倍增，并最终引起混凝土收缩徐变的影响程度及长期性估计不足。
内支点负弯矩预应力筋配置不足—设计方面的原因
设计时仅按上缘混凝土不出现拉应力控制负弯矩预应力筋数量，未充分考虑负弯矩对控制徐变下挠的有利作用。导致负弯矩区截面上下缘的应力梯度较大（上缘压应力小，下缘压应力大），从而引起较大的徐变下挠。
混凝土箱梁裂缝
裂缝的出现和扩展是混凝土箱梁发生破坏的初始阶段，箱梁上的大多裂缝可以引起渗漏，引起持久强度的降低，如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土炭化等，而这些将使得混凝土箱梁截面受到一定的削弱，不论是斜裂缝或横向裂缝，都会导致梁的刚度降低，从而引起梁体挠度加大，尤其有较严重的斜裂缝和横向裂缝时梁体下挠更为明显。
混凝土箱梁预应力损失估计不足
采用悬臂浇筑法施工的预应力混凝土梁桥，预应力管道跨越几个节段，预应力与管道的实际摩擦系数及管道偏差系数通常与规范取值有较大出入。此外混凝土收缩徐变引起的损失和预应力钢筋松弛损失随着时间的增加而逐渐增大，并且两者相互影响，一方面混凝土收缩徐变使结构缩短，加剧了预应力松弛损失，另一方面预应力松弛改变了结构的内力状态从而影响着混凝土收缩徐变。所有这些都影响了预应力损失的计算精度，加上预应力筋张拉不到位以及一些在设计时难以计入的因素使得预应力损失的实际值与理论计算值存在着较大的差别。有研究表明，徐变变形随预应力度增大有明显减少的趋势，反之亦然。因此大跨度预应力径连续刚构桥梁若预应力度较小，则徐变变形可能增大，导致主梁下挠变形加大。
混凝土箱梁节段与节段间竖向接缝的质量问题
悬臂施工中，节段与节段间竖向接缝的质量问题（接缝混凝土界面的凿毛质量和接缝附近混凝土的密实度）可能并不危及其极限强度的安全性（因为有大量的预应力钢筋和普通钢筋穿过接缝截面），但对主梁的变形（尤其是竣工后的长期变形）影响较大，而这一因素尚未引起人们的高度重视，致使桥梁的实际变形常常远大于预期变形。
施工质量等及其它问题
在施工过程中，经常发生预应力波纹管的实际定位位置与设计要求偏差较大，改变了预应力束的偏心距，使得难以建立足够的预应力。另外，在预应力孔道灌浆施工中，也常出现质量问题。这些施工质量水平和施工管理上不完善之处，都将可能引起连续刚构桥主梁挠度的增大。
此外桥梁的实际交通量远远超过设计交通量，并且大量的超重、超载车辆通过桥梁，使桥梁严重超负荷运行，以及管理人员对桥梁维护不尽完善，导致雨水侵蚀、钢筋锈蚀加剧等质量问题都将可能引起连续刚构桥主梁挠度的增大。
2.主梁下挠过大预防对策
足够的正截面和斜截面强度
鉴于跨中下挠往往与横向裂缝与斜裂缝一起发生，相互促进恶化，因此保证梁有足够的正截面强度和斜截面强度是首要的。计算中要充分考虑徐变的不利影响。
控制负弯矩区域截面的应力梯度
可以考虑在负弯矩区通过在箱梁顶板增加预应力和（或）增加底板的厚度来削弱箱梁上下缘的应力梯度，从而减少徐变引起的梁体下挠。在梁根部区段，可使悬臂节段的自重完全由预应力抵消。内支点底板厚度宜为跨径的1/140左右。
如果梁的正截面和斜截面强度得到保证，而且截面应力梯度小，不会同时出现下挠与开裂。在这样的前提下，只需设较小的预拱度，以抵消预应力徐变损失以及由合龙后混凝土徐变引起的徐变挠度。
有效的辅助措施
连续刚构桥最终合龙主跨前，在两悬臂端施加水平力对顶，然后合龙。不仅有利于减小跨中控制内力，也有利于减小跨中下挠。同时可以通过适当增加底板合龙束，并预留体外备用钢束，防止徐变下挠后底板出现横向裂缝。
加强施工质量管理
混凝土加载龄期至少应在7天以上，采用真空压浆，浆体必须满足泌水性的要求，重视并及早进行工地的预应力损失试验等。
参考文献
单婷婷. 大跨径预应力混凝土连续刚构桥长期下挠控制初探[J]. 城市道桥与防洪, 2008, (2)
邹锦华,姜海波,欧阳仕武.大跨连续刚构桥跨中下挠成因及加固效果分析[J].公路,2010, (7)
1.主梁下挠过大成因分析
20世纪90年代以来，预应力混凝土连续梁桥和连续刚构在我国发展迅速。但是随着桥跨的增大，连续刚构桥在使用过程中的问题也凸显出来，其中之一就是随着使用年限的增加，连续刚构的跨中不断下挠，跨中下挠往往与梁体跨中段横向裂缝或大量斜裂缝伴随出现，其下挠可达到相当大的数值，病害十分严重。从工程实例来看，引起这些现象的主要原因有以下几点：
混凝土的收缩徐变影响估计不足－主要原因
混凝土徐变是引起梁式桥尤其是大跨梁式桥下挠过大的一个主要原因，大跨径梁桥的恒载内力占总内力的80%、甚至90%以上。为减小恒载内力，上世纪90年代过分强调结构的轻型化。由此导致的直接后果是：（1）箱梁的板件越薄，理论厚度就越小，由徐变理论可知，徐变系数就越大；（2）板件薄，混凝土的应力就高，而徐变变形与应力正比。
同时混凝土收缩徐变又是一个十分复杂而又难以精确计算的非线性问题，而对于刚构桥的设计，预测混凝土结构收缩徐变效应的准确性主要依赖于两个方面，即结构中混凝土徐变特性的准确描述和可靠的结构分析：
首先对于混凝土徐变特性的描述，国内外众多专家和学者对这一课题已开展了大量的研究工作，并取得了一批重要的成果，但现阶段较为流行的预测混凝土收缩徐变的模型基本上都是建立在试验室数据基础上的经验公式，均需要进行一些修正才能应用于实际结构中的收缩徐变效应计算中。而现阶段的桥梁设计，一般是在缺乏现场试验资料的情况下进行的，无法对徐变系数进行修正，将会导致混凝土收缩徐变的影响程度及长期性估计不足。
其次对于混凝土收缩徐变效应的分析，随着计算机技术的发展，基于叠加法的逐步计算法（SSM 法）应用较为广泛，特别适用于节段悬臂施工的大跨预应力混凝土桥梁结构，但是设计时一般并没有考虑到箱梁上、下缘的一些差异：首先由于箱梁截面上缘和下缘应力水平相差较大，应力作用下的徐变效应也有所不同，在支座附近截面，箱梁底板的应力水平要明显高于顶板，相应的产生的徐变效应亦大于顶板；其次箱梁顶、底板的体表比和配筋率相差较大，特别是在箱梁根部截面，由此造成其徐变和收缩发展规律不一致，这些现象均可使得箱梁产生设计时没有计及的下挠。此外，过去计算徐变往往限于恒载，随着交通量的剧增，桥梁不分昼夜都有车辆行驶，因此有技术人员提出活载也会引起一定的徐变变形，这有待于进一步研究探索其计算方法。
以上两个方面的问题是设计时对混凝土收缩徐变问题考虑的不足，而在实际工程中，施工单位往往希望缩短施工周期，混凝土养护时间过短，张拉时尽管混凝土强度达到要求，但混凝土弹性模量未作具体的规定。早期混凝土弹性模量的增长明显滞后于强度的增长，添加早强剂后，混凝土虽很快达到规定强度要求，但其弹性模量往往仅达到设计值的70%甚至更小，这就使得张拉时弹性模量较低。同时加载龄期越短，混凝土的徐变越大，这些都将导致混凝土后期徐变变形倍增，并最终引起混凝土收缩徐变的影响程度及长期性估计不足。
内支点负弯矩预应力筋配置不足—设计方面的原因
设计时仅按上缘混凝土不出现拉应力控制负弯矩预应力筋数量，未充分考虑负弯矩对控制徐变下挠的有利作用。导致负弯矩区截面上下缘的应力梯度较大（上缘压应力小，下缘压应力大），从而引起较大的徐变下挠。
混凝土箱梁裂缝
裂缝的出现和扩展是混凝土箱梁发生破坏的初始阶段，箱梁上的大多裂缝可以引起渗漏，引起持久强度的降低，如保护层剥落、钢筋腐蚀、混凝土炭化等，而这些将使得混凝土箱梁截面受到一定的削弱，不论是斜裂缝或横向裂缝，都会导致梁的刚度降低，从而引起梁体挠度加大，尤其有较严重的斜裂缝和横向裂缝时梁体下挠更为明显。
混凝土箱梁预应力损失估计不足
采用悬臂浇筑法施工的预应力混凝土梁桥，预应力管道跨越几个节段，预应力与管道的实际摩擦系数及管道偏差系数通常与规范取值有较大出入。此外混凝土收缩徐变引起的损失和预应力钢筋松弛损失随着时间的增加而逐渐增大，并且两者相互影响，一方面混凝土收缩徐变使结构缩短，加剧了预应力松弛损失，另一方面预应力松弛改变了结构的内力状态从而影响着混凝土收缩徐变。所有这些都影响了预应力损失的计算精度，加上预应力筋张拉不到位以及一些在设计时难以计入的因素使得预应力损失的实际值与理论计算值存在着较大的差别。有研究表明，徐变变形随预应力度增大有明显减少的趋势，反之亦然。因此大跨度预应力径连续刚构桥梁若预应力度较小，则徐变变形可能增大，导致主梁下挠变形加大。
混凝土箱梁节段与节段间竖向接缝的质量问题
悬臂施工中，节段与节段间竖向接缝的质量问题（接缝混凝土界面的凿毛质量和接缝附近混凝土的密实度）可能并不危及其极限强度的安全性（因为有大量的预应力钢筋和普通钢筋穿过接缝截面），但对主梁的变形（尤其是竣工后的长期变形）影响较大，而这一因素尚未引起人们的高度重视，致使桥梁的实际变形常常远大于预期变形。
施工质量等及其它问题
在施工过程中，经常发生预应力波纹管的实际定位位置与设计要求偏差较大，改变了预应力束的偏心距，使得难以建立足够的预应力。另外，在预应力孔道灌浆施工中，也常出现质量问题。这些施工质量水平和施工管理上不完善之处，都将可能引起连续刚构桥主梁挠度的增大。
此外桥梁的实际交通量远远超过设计交通量，并且大量的超重、超载车辆通过桥梁，使桥梁严重超负荷运行，以及管理人员对桥梁维护不尽完善，导致雨水侵蚀、钢筋锈蚀加剧等质量问题都将可能引起连续刚构桥主梁挠度的增大。
2.主梁下挠过大预防对策
足够的正截面和斜截面强度
鉴于跨中下挠往往与横向裂缝与斜裂缝一起发生，相互促进恶化，因此保证梁有足够的正截面强度和斜截面强度是首要的。计算中要充分考虑徐变的不利影响。
控制负弯矩区域截面的应力梯度
可以考虑在负弯矩区通过在箱梁顶板增加预应力和（或）增加底板的厚度来削弱箱梁上下缘的应力梯度，从而减少徐变引起的梁体下挠。在梁根部区段，可使悬臂节段的自重完全由预应力抵消。内支点底板厚度宜为跨径的1/140左右。
如果梁的正截面和斜截面强度得到保证，而且截面应力梯度小，不会同时出现下挠与开裂。在这样的前提下，只需设较小的预拱度，以抵消预应力徐变损失以及由合龙后混凝土徐变引起的徐变挠度。
有效的辅助措施
连续刚构桥最终合龙主跨前，在两悬臂端施加水平力对顶，然后合龙。不仅有利于减小跨中控制内力，也有利于减小跨中下挠。同时可以通过适当增加底板合龙束，并预留体外备用钢束，防止徐变下挠后底板出现横向裂缝。
加强施工质量管理
混凝土加载龄期至少应在7天以上，采用真空压浆，浆体必须满足泌水性的要求，重视并及早进行工地的预应力损失试验等。
参考文献
单婷婷. 大跨径预应力混凝土连续刚构桥长期下挠控制初探[J]. 城市道桥与防洪, 2008, (2)
邹锦华,姜海波,欧阳仕武.大跨连续刚构桥跨中下挠成因及加固效果分析[J].公路,2010, (7)