潘欣欣1 ；孫海軍2 


摘要：混凝土結構具有大約150年的歷史，為人類文明的發展做出了巨大貢獻，隨著社會經濟的發展，人們對結構的使用性能提出了更高的要求，普通混凝土結構已不能滿足人們的需要，各種特殊結構應運而生，預應力混凝土連續梁橋就是其中一種。
關鍵詞：預應力；橋梁；評價
一、預應力混凝土連續梁橋存在的問題
由于預應力混凝土連續梁橋是一種超靜定結構，它具有很好的順橋向抗彎剛度和橫橋向抗扭剛度，跨越能力強、整體剛度大、抗震性能好、行車平順舒適、施工簡便、養護費用低等優點。因此，近40年以來，預應力混凝土連續梁橋在世界各國的橋梁建筑中得到了快速發展，跨徑也越來越大，成為在海灣、深谷上建造大跨度橋梁廣泛采用的結構形式之一。
國內外橋梁建設在過去幾十年中取得了巨大的進步和卓越的成就，預應力混凝土橋梁發展也很快，無論在橋型、跨度以及施工方法與技術方面都有突破性發展。但是，由于橋梁在建設和使用過程中，必然會受到環境、有害化學物質的侵蝕，并要承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為等外來因素作用，同時橋梁所采用的材料性能也會不斷退化，從而導致結構各部分出現不同程度的損傷。這些損傷的累積和發展不但會影響橋梁的正常運營，而且會危及結構的使用安全。越來越多的橋梁進入老齡化階段，需要對橋梁結構現有使用性能進行評價，進而加固維修。
然而，隨著預應力混凝土連續梁橋在世界各地的廣泛應用，有關這種橋型的病害也越來越多。一般的預應力混凝土連續梁橋國內設計院按全預應力混凝土構件設計，即在正常施工階段和使用階段不出現拉應力為主要依據，設計要求嚴格。但由于連續梁橋通常跨徑較大，導致預應力體系較為復雜、張拉噸位力大和結構受力復雜等問題。近些年來，部分連續梁橋在施工和運營過程中，橋梁結構出現了一些病害，主要表現為：
l）主梁下撓，尤其是跨中撓度過大。廣東南海某大橋運營6年后，跨中下撓22.2cm，為主跨徑的1/540，大于規范允許的1/600[ 中華人民共和國交通部.公路橋涵設計通用規范(JTGD60-2004)網.人民教育出版社，2004
2中華人民共和國交通部.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTGD62-2004)[M].人民交通出版社，2004
3中華人民共和國交通部.預應力混凝土用鋼絞線(GB5224-2003).人民交通版社.2003],2,3。連續梁橋后期的持續撓度過大，使得主梁跨中下凹，破壞橋面鋪裝層，影響橋梁的使用壽命和行車舒適性，甚至危及橋梁結構的安全。
2）箱梁裂縫。如頂板開裂、底板縱向開裂、箱腹板出現斜裂縫等，并且裂縫主要表現為縱向裂縫、彎曲裂縫、彎曲剪應力裂縫和主拉應力裂縫。伊犁河大橋為剛構連續組合梁橋，在運營期間箱梁出現了縱向裂縫，有的縱縫較長甚至連續貫通。
3）梁體斷裂。由于預應力筋失效或裂縫的進一步發展，梁體會發生結構性破壞。1977年竣工通車的田莊臺遼河大橋，全長為878.93m，可謂是當時國內比較罕見的大跨徑預應力混凝土公路橋。但是，2004年6月10日早7時許，在北起第14孔和第15孔之間，懸臂梁端突然斷裂，橋板脫落。
綜合以上事例，作者認為對橋梁進行有效預應力的檢測是有必要的。
二、有效預應力檢測
2.1檢測方法
針對預留檢測槽口處，局部破損波紋管及水泥砂漿處暴露出的鋼絞線，應用 “預應力鋼索張力測試儀”，基于橫張位移增量法檢測原理進行鋼絞線預張力的測試。橫張位移增量法，是依據預應力鋼絞線橫向荷載及變形測試來檢測有效預應力的技術。即：橫張位移增量法就是對兩端張拉鋼絞線的跨中橫向施加作用力，測試其橫向變位值，從而推算鋼束中有效預張力。檢測中對目標測試鋼束進行橫向張拉試驗，通過分級測試橫向張力及對應橫向位移作為基礎采集數據，結合實用經驗公式得到橋梁關鍵預應力束有效預應力實測值。
主要儀器設備有：預應力鋼索張力測試儀，數顯儀等。
2.2關鍵工序
在預應力測試過程中的關鍵工序如下：
（l）檢測槽口定位
首先根據實際情況量測檢測槽口的位置及尺寸參數。
（2）測試前準備工作
在檢測槽口定位后，進行測試前的準備工作，主要包括切割檢測槽口處普通鋼筋、切割并剝離波紋管及支撐起目標測試鋼束并實現穩固夾持等三項內容。
（3）預應力鋼束測試
采用橫張位移增量法檢測技術，使用預應力鋼索張力測試儀，對關鍵鋼束的有效預應力進行測試。
三、依托工程結構安全性分析
3.1主梁混凝土應力分析
1、主梁上下緣混凝土應力分布
在設計狀態下計入恒載、預應力和收縮徐變荷載，并考慮施工階段效應，計算出成橋1月后主梁上下緣混凝土應力分布情況。按已抽檢的鋼束預應力預測值，預測實際情況下主梁上下緣混凝土應力值。在實際狀態下計入恒載、預應力和收縮徐變荷載，并考慮施工階段效應，計算出成橋1月后主梁上下緣混凝土應力分布情況。
2.控制截面主梁上下緣混凝土應力值
經計算分析可知，連續剛構橋控制截面為邊跨0.3L、中跨1/4L、支點等截面。全橋共有邊跨0.3L截面2個，跨中截面4個，1/4L截面8個，邊支點截面2個，中支點截面5個。成橋1月后，各個控制截面主梁上下緣混凝土應力值。
（l）荷載組合1作用下，成橋1月后主梁上下緣混凝土應力均為壓應力。主梁控制截面上緣混凝土應力邊跨0.3L、中跨跨中、1/4L及支點處預測值均小于設計值；下緣混凝土應力邊跨0.3L和中跨跨中、1/4L處預測值均小于設計值，支點處預測值部分大于設計值，部分小于設計值。
（2）荷載組合2作用下，成橋1月后主梁上下緣混凝土應力除邊跨0.3L和兩端支點處為拉應力外，其余各點均為壓應力。主梁控制截面混凝土應力邊跨0.3L、中跨跨中、1/4L及支點處預測值均小于設計值。
3.鋼束預應力效應產生的混凝土應力
根據上述鋼束有效預應力實測值以及對其他鋼束索值變化規律預測的驗證，計算混凝土應力值（計入恒載、預應力和收縮徐變荷載，考慮施工階段效應）。
3.2有效預應力衰減
由于全橋鋼束預應力分布模式以及有效預應力隨時間逐漸變化的規律基本一致，加上受篇幅限制在此不能一一列舉，只是分析了其中具有代表性意義的鋼束有效預應力隨時間變化的趨勢。
由上述分析可知：
（l）隨著運營時間的增長，鋼束有效預應力預測值逐漸減小，而且變化速度是先快后慢，等橋梁結構運營50年以后，預應力損失程度逐漸趨于穩定。
（2）鋼束有效預應力預測值均小于 1150MPa，嚴重小于錨下張拉控制應力，預應力的嚴重損失會不會影響結構的安全性，還需要進一步的驗算分析。
四、主要影響因素分析
1.預應力損失
在《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》 JTGD62-2004中，通過撓度長期增長系數來實現荷載長期作用效應對構件撓度的影響，即通過長期增長系數，Ms乘以荷載短期效應組組合算的撓度值來得到考慮荷載長期作用效應的撓度值；同樣，用長期增長系數。乘以預加力引起的反拱值來得到考慮長期效應的預加力反拱值。
2.汽車反復作用荷載以及超載
按照一定承載能力設計的橋梁結構，在長期汽車荷載反復作用期間，發生荷載超過設計值的情況可能會有多次，但是，實際工程中完全因為超載而引起結構破壞的事故并不是太多。結構在長期反復荷載作用下，在其內力低于承載能力的多次作用情況下發生破壞的現象，稱之為結構疲勞。荷載對結構的重復作用次數在使用期限內累計可達數百萬次，可能產生突然的脆性破壞，有時這種危險性更大。關于混凝土材料和結構的疲勞問題，國內外有不少試驗研究成果，其中反復作用荷載次數對結構剛度的影響，導致對結構撓度影響的研究以試驗回歸公式居多。
3.混凝土收縮徐變
混凝土收縮徐變影響預應力損失，受壓區混凝土徐變以及受壓區與受拉區混凝土收縮不一致導致構件曲率增大等等，這些都會影響橋梁結構撓度。總之，影響結構安全性的因素有很多種，還包括溫度荷載作用，系統升、降溫以及升溫梯度和降溫梯度，支座不均勻沉降等等。
參考文獻
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