在大跨径结构物中，预应力混凝土连续刚构桥占有重要地位，其主跨范围为150 ～ 300m 之间。但是，由于结构通过施加预应力来抵消结构自重和行车荷载的影响，结构的收缩徐变和预应力损失大小对结构挠度控制有着直接关系［1］。笔者针对预应力连续刚构桥梁结构长期下挠问题，采用室内试验和建立计算模型，对混凝土标准养护7d，10 次加载的徐变特征以及180d 长期徐变特性，并分析其对结构挠度的影响，然后对由于摩擦作用产生的横向预应力损失以及纵向预应力损失对结构挠度变形的影响进行分析，以此评价结构的挠度变形特征。
1 ·连续刚构挠度问题
1. 1 挠度变形问题
预应力连续刚构桥梁上下部分固结连接，抗震性、整体性能好，能够适应的跨径较大。但是，正是由于这种桥梁的跨径较大，悬空部位竖向挠度变形受到材料、结构、上部荷载等因素的影响，在运营过程中，许多桥梁发生较大下挠的情况。表1 中列举几座国内外连续刚构桥梁在运营若干年后的跨中挠度持续下挠的现象。

1. 2 挠度监控的意义
预应力连续刚构桥梁在施工到运营过程需要经历基础、墩身、悬臂、桥面系等环节的施工，在桥梁设计时，主要通过设计反拱度来消除由于结构自重上部荷载产生的挠度变形。但是，由于材料的强度、弹性模量、混凝土收缩徐变、施工荷载以及界面尺寸等参数加之施工中测量、立模、预应力张拉等误差导致实际变形和预期值之间存在差异，造成挠度变形不一致，进而影响成桥的线形和内力特征。因此，对桥梁在施工过程和成桥运营状态的挠度的监控具有重要意义。
2· 徐变对挠度的影响
2. 1 徐变机理
混凝土发生收缩徐变是由于结构材料由于吸附了水层，在应力作用下，水泥胶凝材料的剪切和滑动作用使得水泥石产生粘稠变形，在结构层和界面部位的水分发生转移，引起材料发生体积收缩。再者，由于混凝土骨架的弹性变形受到水泥胶凝体的约束，混凝土的结构会发生一定滞后变形，如果应力过大，混凝土内的部分结晶发生轻微裂隙甚至破坏引起变形。
2. 2 影响与表现特征
混凝土的收缩徐变是一个长期过程，结构变形随着时间的推移不断发展增加。徐变控制结构的长期挠度变形，与加载龄期和时间之间存在非弹性变形关系。长时间的徐变增长会导致桥面纵坡坡度发生变化，徐变过大有可能使结构发生撕裂破坏，在混凝土徐变的同时，伴随着结构内力重分布，结构内部的应力逐渐被释放，在施工过程中，结构体系发生转换，混凝土压杆变化产生额外的挠度变形。混凝土的收缩徐变是一个比较复杂的长期衰减过程，对于高标号、大体积的混凝土结构而言，收缩徐变产生的影响更为明显。因此，混凝土收缩徐变特性对结构挠度的影响特征进行试验分析是十分必要的。
2. 3 试验方案设计
( 1) 试件模型
根据《水工混凝土试验规程》( SL352 － 2006) ［2］中的相关要求，采用尺寸为150 × 150 × 450mm 的标准试件进行徐变试验，试验制备三个试件，初次加载龄期为7d，然后进行长期加载观测分析。
( 2) 配合比设计
试件采用强度等级为C50 的混凝土，原材料采用5 ～ 25mm 的碎石、中砂、PO52. 5、饮用水，外加剂采用GSP － II 超塑化外加剂，配比设计如表2 所示。

( 3) 测点布置
为了准确测定混凝土结构的徐变特征，如图1所示，在试件周围中部布置四个测点，分别测试各面的徐变对其进行综合评价。

( 4) 试验加载
将徐变试验的试件预制养护后，采用弹簧式压缩徐变仪进行试验，三个试件同时进行徐变试验。
2. 4 徐变试验结果与分析
此次徐变试验采用10 次加载，荷载大小为320kN，每次加载持续时间为15min，对标准养护7d的试件进行加载试验，试验结果如表3 所示。

在标准湿度和温度条件下，对三个试件在前10d 每0. 5d 测试一个徐变应变和徐变系数，在10 ～30d 期间，每间隔1d 测试一次。在30 ～ 100d 时，每3d 测试一次，100 ～ 180d 时，每5d 测试一次。三个试件徐变应变累计变化如图2 所示。

根据三个试件在加载持续时间为180d 的徐变应变累计变化曲线可知，在加载时间为0 ～ 60d 时，曲线的应变迅速增加到超过了总应变的90% 以上，这就说明，桥梁结构施工过程中，前60d 应该重点对混凝土收缩徐变产生的影响进行监控。根据试验结果，绘制出应变特性曲线如图3 所示。

此次试验的原材料采用的是山西某连续刚构桥梁上部结构浇筑使用的材料。通过试验数据分析处理，根据混凝土的徐变特性曲线可知，结构在前期徐变系数增长速度快，时间超过40d 后，徐变特性趋于稳定，40d 的徐变系数为1. 004，持荷时间达到180d时，徐变系数为1. 034，时间相差140d 后的徐变系数增幅仅为2. 988%。
2. 5 徐变对挠度的影响
对于连续刚构而言，混凝土徐变将会导致结构某些特殊部位的挠度随着时间的推移逐渐增加，最终影响结构的受力特征甚至稳定性能［3］。由于混凝土早期徐变比较大，因此，如果混凝土结构物受到荷载的时间过早，由于混凝土强度增长较为缓慢，当强度达到设计要求时，其弹性模量通常无法满足设计要求，因此，施加预应力不能完全抵消其自重弯矩，最终导致下挠增加，混凝土的收缩徐变会引起预应力损失，进一步加剧了结构下挠现象的产生。
3· 预应力损失对挠度的影响
预应力混凝土连续刚构的预应力损失是有效预应力大小的直接影响因素，整个桥梁结构的使用性能和运营情况都与之密切相关。预应力损失的因素主要包括管道壁和钢绞线之间的摩擦力、锚具松弛、管道的清洁程度、含水情况等，其中最为主要的是摩擦力和锚具松弛的影响。
3. 1 计算模型
根据山西某连续刚构桥梁基本特征，建立计算模型如图4 所示。

3. 2 摩阻力引起预应力损失分析
通常情况下的预应力管道都存在一定角度，孔道的弯曲使钢绞线与内侧发生摩擦，假定预应力筋与孔道内壁紧贴，建立微分方程得出预应力张拉控制应力σcon与摩阻引起的预应力损失σl1之间的关系如式( 1) ［4］。

在预应力桥梁构件中由于空间内布置的长预应力筋受到各因素的影响，其计算分析结果比理论值稍小，摩阻损失偏差程度受到曲线长度和夹角的影响，理论摩阻损失与实际摩阻损失如图5 所示。

根据工程实际情况，许多波纹管采用多节段拼接而成，管道内出现局部破损漏浆或者波纹管在安装施工时受到挤压变形导致波纹管不平顺，从而引起预应力钢束、钢绞线不能完全伸直，这就会导致预应力摩阻损失在某个部位出现突然下降的情况［5］。摩阻力损失过大或者不均匀变化，对桥梁结构的挠度变化有直接影响，连续刚构桥梁通过设置预应力反拱度来抵消结构自重和荷载作用引起的下挠作用，如果预应力损失多大，结构将无法保证正常挠度。
根据结构计算模型，设置4 种参数组合方案如表5 所示。

根据计算参数，通过分析得出结构在四种组合下的位移特征，并分析桥梁结构跨中部位的下挠相对位移如表6 所示。
从表中数据可知，管道的局部偏差和摩擦力对结构的长期下挠变形产生很大的影响，因此，在结构分析过程中，需要对管道的特性和具体安装情况进行综合考虑。
3. 3 纵向预应力损失分析
为分析长期挠度受纵向预应力损失的影响特征，假定跨中底板的预应力损失20%，顶板预应力损失10%，张拉控制应力取设计值的0. 8 倍和0. 9倍，由此可以计算出张拉控制应力分别为1116MPa和1255. 5MPa。对桥梁结构在成桥时和运营期间的挠度变化情况计算结果如表7 所示。

表7 所示的结果显示，顶板的预应力损失对结构挠度产生的变形更明显，在顶板预应力损失为20%时，运营两年后的挠度增加幅度达到成桥时的67. 5%，对于底板预应力损失20%也有27. 5%的增幅度。此外，预应力损失越大，对结构挠度变形的影响越大。特别是对于超负荷运营的桥梁，更需要控制结构的挠度，确保结构稳定。