预应力混凝土连续刚构桥的回顾与展望
张继尧 史方华
（浙江省交通规划设计研究院）
摘要：本文介绍了预应力混凝土连续刚构桥的特点及其发展史，下沙大桥在此类结构 中的地位，并对预应力混凝土连续刚构桥的发展趋势谈了几点想法。
关键词：连续刚构 连续梁 组合体系 新材料 新工艺 耐久性
预应力混凝土连续刚构桥既有连续梁桥结构体系的特点：具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简易、抗震能力强等优点，而且具有T形刚构桥更有利于悬臂浇注、有利于机械化施工、有利于向更大跨径方向发展。预应力混凝土连续梁桥的跨径在150m以下具有很大的竞争力，因为更大的跨度，采用特大吨位的支座使桥梁支座的养护或更换带来麻烦和困难。带挂梁的T形刚构桥或带铰的T形刚构桥在施工中进行悬臂浇注或悬臂拼装无需体系转换，不但施工方便，而且受力明确，但是悬臂端竖向位移或铰上竖向转角不连续，不但使行车顺适性较差，对铰的设置与养护亦较困难。预应力混凝土连续刚构桥整体刚度较大；梁、墩固结可减小墩身及基础的工程数量；利用墩的柔度，减少上部结构弯矩，以减小建筑高度，而且抗震性能好。地震水平力可以有桥墩分担，由于桥墩和主梁固结，由地震水平力在桥墩下端产生弯矩较小。由于是高度超静定，应力产生重分配，可以减小瞬时破坏的可能性。它的主要受力特征：由于桥墩与主梁刚结，由温度变化、预应力、徐变和收缩产生次内力，将在桥墩基础作用有水平力。
1964年修建的联邦德国本道夫桥，主跨208m，已初步体现T形刚构与连续梁体系相结合的布置，而且T形刚构的粗大桥墩已被薄型柔性墩所代替，这是世界上最早的大跨径连续刚构桥(带铰)。之后，日本在1972年修建了主跨230m的浦户大桥，继而又建成了主跨236m的彦岛大桥和主跨240m的滨名大桥。日本所建的几座也都是带铰的连续刚构桥。1979年，巴拉圭建成了主跨达270m的带铰连续刚构桥(Asuncion桥)。1997年，加拿大建成了跨径组成为165+43×250+165m的多跨带挂梁的T构(Confederation桥)。国外已建成的部分大跨径预应力混凝土连续刚构桥如表1所示。
表1 国外已建成部分大跨径预应力混凝土连续刚构桥
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
国内最早所建大跨径预应力混凝土连续刚构桥为1988年所建的广东洛溪大桥，跨径组成为（85+125+180+110 m）。此后，连续刚构桥的建设在我国方兴未艾，跨径蒸蒸日上。相继建造了不少大跨径预应力混凝土连续刚构桥，公路桥最大跨径为270m，铁路桥最大跨径为168m——四川攀技花金沙江铁路大桥，都处于世界最先进行列，如表2所示。云南省元江大桥（58+182+265+194+70m）、福建省宁德市下白石大桥（145+2×260+145m）等多座大跨径预应力混凝土连续刚构桥正在施工建设中。
表2 国内已建成部分大跨径预应力混凝土连续刚构桥
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
近二十年来，随着新材料、新设备、新工艺和先进的设计手段的开发和应用，大跨径预应力混凝土桥梁的发展异常迅速。预应力混凝土连续刚构桥的应用更为普遍，不但用于直桥，还用于曲线桥；不但用于公路桥，同样适用于大跨径的铁路桥；不但用于大跨径桥梁，亦可用于中等跨径的城市高架桥。结构型式可以多样化，有单墩和双壁墩，可以配合连续梁组成连续刚构与连续梁的组合体系。从发展的趋势上看，连续刚构桥的可行跨度不仅可达350m，而且可以与预应力混凝土斜拉桥竞争。展望预应力混凝土连续刚构桥的发展方向主要有以下特征：
桥 名 虎门辅航道桥 泸州长江二桥 嘉陵江黄花园大桥 马鞍石嘉陵江大桥 黄石长江公路大桥 江津长江大桥 嘉陵江高家花园大桥 贵州六广河大桥 重庆龙溪河大桥 北碚东阳嘉陵江大桥 澜沧江大桥 桥 址 广东东莞市 四川泸州 重庆市 重庆市 湖北黄石市 四川江津市 重庆市 贵州省 重庆市 重庆市 云南省 跨 径 (m) 150+270+150 145+252+54.8 137.16+3×250+137.16 146+3×250+146 162.5+3×245+162.5 140+240+140 140+240+140 145.1+240+145.1 140+240+140 135+220+135 85+200+130 建成年份 1997 2001 1999 2002 1995 1997 1999 2000 2000 2002 2002 桥 名 Stolmasundet Raftsundet Gateway Varodd Schottwien Ponte Sjoao Skye Houston Money 桥 址 挪 威 挪 威 澳大利亚 挪 威 奥地利 葡萄牙 英 国 美 国 澳大利亚 跨 径 (m) 94+301+72 86+202+298+125 145+260+145 260(主跨) 250(中跨) 250(中跨) 250(主跨) 114+228+114 130+220+130 建成年份 1998 1998 1986 1994 1989 1991 1995 1982 1985 ⑴ 连续刚构与连续梁的组合体系已被广泛采用。由于连续刚构桥对墩身的柔度的要求高，以适应温度引起的变位需要。对于墩身高度不是很高的多跨连续刚构桥，做成中间一孔(或多孔)墩梁固结，边上多孔墩梁铰结的连续刚构与连续梁的组合体系，不失为一种明智的选择。国内最早建成的这类桥梁为1993年建成的山东东明黄河公路大桥，其跨径组成为75+7×120+75m。1999年又建成了济南黄河第二大桥，其跨径组成为65+160+210+160+65m。杭州钱塘江下沙大桥，其跨径组成为127+3×232+127m，在世界上属领先水平。
⑵ 高强度预应力钢材、高标号混凝土和大吨位预应力锚固体系的开发和应用。由于预应力混凝土连续刚构桥的跨度不断增加，自重荷载比例亦明显增大。随着高强度材料和大吨位群锚体系的采用，可以有效地减小截面尺寸。例如我国的虎门辅航道桥与跨径相近的澳大利亚两座桥比较，截面尺寸都有所减小。又如挪威的RaftSundet桥，由于采用轻质高强度混凝土材料，其自重更轻，截面尺寸更小。大吨位预应力钢束的采用可以大大简化后张拉工艺，同时使布束容易，有可能减小截面尺寸，简化锚固齿块，有利施工。
⑶ 体外预应力的推广和应用。采用体外预应力不仅体现在桥梁设计施工方面的优点，而且在桥梁维护管理方面也有显而易见的优点，因此近年来都积极采用这种方式。结合具体的施工方法，设计可采用体内与体外预应力相结合的方法，使设计产品更加合理和可靠。日本在1997年建造了第一座全体外预应力混凝土连续刚构桥—日本东海北陆高速公路开明高架桥，其跨径组成为39.2+67.0+39.2m。
⑷ 对结构耐久性的研究。在美国托管的帕劳群岛，曾于1977年建造了一座有铰连续刚构桥，其跨径组成为18.6+53.6+240.8+53.6+18.6m，该桥建成时为同类桥跨长的世界记录。该桥在使用19年后于1996年9月26日塌落。据分析认为，由于海水长时间浸湿混凝土，锈蚀了钢筋和预应力束，在塌落前发现桥已严重下垂达1.2m之多，并已计划抢修。由此可见，对结构耐久性研究的重要性。我国近二十年来修建了不少数量的预应力混凝土连续梁桥和连续刚构桥，但是发现不同性质的裂缝也屡见不鲜，这大大影响了桥梁的耐久性和使用寿命。必须提高对裂缝问题的认识和重视，应该从设计、施工、管理、监理等方面对耐久性作全方位的研究，并采取相应对策。