梁桥恒载跨中挠度允许值［ft］确定

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（常州市交通规划设计院有限公司 常州 213022）

1 国内外PC连续梁存在的问题

（1）发展规模。20世纪末，中国在改革开放方针政策的指引下，国民经济突飞猛进，大规模的基础工程建设如火如荼 ，截至2007年底中国公路总里程已达360万km（高速公路6万km）；桥梁数量60万余座（2.8万m）；各项指标说明中国已成为世界桥梁大国。在世界上前20座大跨连续刚构桥中，中国占有14座，数量占70%。1992年广东虎门大桥建成时，其270m跨径为世界第一。从目前跨径大小来看，排名第4，5，6的桥梁都在中国，且都是高速公路双向6车道的重载桥，其规模都大于前三位。

（2）存在问题。原国际结构混凝土协会（CEB）调查了27座跨径自53～195m的PC连续梁的跨中下挠情况，发现通车8～10年后挠度仍有明显增长的趋势。例如：英国Kingston桥（62.5m＋143.3＋62.5m＝268.3m），1970年建成后跨中挠度一直在缓慢地增大，至今已超过30 cm（L／478），并发现大量跨中裂缝。美国 Pavvotts渡桥（99m＋195m＋99m＝393m）在使用12年后，主跨下挠63.5cm（L／307），跨中大量开裂。1977年建成的帕劳共和国Korov Babeidaob桥（72m＋241m＋72m＝385m），1996年发现下挠1.20m（L／205），加固后3个月就倒塌。在中国的桥梁普查和养护中，也普遍发现出现跨中下挠的现象。

（3）PC连续梁桥加固费用高。在大量文献中可以看到，广东、湖北、山东、河南、浙江和湖南等省其桥梁加固费早已过亿元。仅湖北省一座黄石大桥加固费用就高达7 500万元。

（4）桥梁规范亟待补充、修改完善。国内众多桥梁下挠和开裂的普遍性和规律性的事实，使我们有理由怀疑桥梁技术规程中有关变形指标规定的可靠性。2004年交通部颁布《JTGD－2004》新桥规，在荷载组合、汽车荷载取值、抗裂验算、混凝土设计强度、温度作用的取值等等有关强度验算方面的技术内容，均有所改进，但在控制变形（挠度、拉应变）等方面仍无突破。

2 广东虎门大桥辅航道桥

主跨L＝270m的广东虎门大桥是中国最大跨径的连续刚构桥。设计先进、施工获得《鲁班金奖》，1997年建成时为世界最大跨径。运营后在前5年实测跨中下挠δ值与时间（t）基本上呈线性关系，处于弹性状态，相对挠度为L／1 687。但到了第7年发生突变，如图1所示，跨中下缘和腹板同时出现裂缝，这震动了全国桥梁工程界，由此引发PC连续刚构桥跨中恒载允许值的大讨论。虎门大桥工程实践表明：相对挠度（L／1687）是一个跨中下挠与开裂的重要指标。

图1 虎门大桥跨中下挠

3 梁桥恒载跨中挠度容许值

现行《桥规》对梁桥恒载跨中混凝土徐变挠度容许值［ft］没有明确规定，一般常用活载容许挠度值［f／600］＝fp来代替。例如，虎门大桥恒载容许下挠值高达45cm。但是事实上当下挠δ＝26cm时（L／1 038）就出现了裂缝，表1对15座开裂桥梁和7座未开裂桥梁的相对挠度做了对比（此表不便详细列出大桥名称）。PC连续梁的跨中下挠ft值如以相对挠度）来表示，可见在运营多年以 后，值在（L／1000）左右时均出现大量裂缝。在15座统计桥梁中相对挠度大于和符合（1／600）者，均已出现了严重的下挠和开裂问题；而7座未开裂的桥梁相对挠度均小于［L／1 600］。由此可见，继续采用［ft］＝［f／600］的标准来控制PC连续梁挠度是不恰当的。

4 推荐的跨中挠度容许值

虎门大桥和表1调查的15座开裂桥梁的恒载跨中相对挠度（δ／L）均大于L／1 600；而没有开裂的7座桥挠度值均小于该值。因此建议《桥规》中梁桥恒载跨中容许相对挠度值可取［ft＝L／1 600］。此外，原《桥规》曾指出，当计算恒载挠度小于 ［L／1 600］时可不设预拱度，这从另一个侧面也说明［L／1 600］的取值比较安全，这是一个能控制连续梁弧长不至于过大增长而引起开裂的恰当指标。

5 论证

现从相对允许的顶面伸长率方面来论证推理的合理性。

箱梁顶面的相对伸长率η＝Δ／L，见图2，现仍以虎门大桥实测值为例反算。

图2 箱梁顶面下挠后弧长

（1）跨径L＝270m，下挠值f＝0.16m（开始开裂值）。

（3）连续刚构桥顶面下挠f＝0.16m后，顶面长度由L＝270m增大为270.000 25m，绝对伸长量Δ＝0.000 25m＝0.25mm。

（4）相对伸长率η＝Δ／L＝0.000 25／270≈1.00×10－6，这个指标可作为混凝土容许伸长量参考值（计为［ε］），因此当箱梁跨中下挠上缘相对伸长率η＝Δ／L＞［ε］时，将出现开裂；而当η＜［ε］时，箱梁将不开裂。

表1 国内外桥梁跨中相对挠度（δ／L）比较表

6 结论

长期以来，我国桥规对梁桥恒载跨中挠度允许值［ft］一直空缺；一般均用活载挠度fp＝［L／600］代替。我们认为这是造成中国 PC连续梁跨中普遍下挠、底板开裂的一个重要原因。通过本文分析，提出设计应控制跨中挠度允许值［ft］≤L／1600才能确保桥梁安全。

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