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摘要：混凝土简支梁是公路桥梁上部构造的主要形式之一，其变形特征主要是纵向弯曲变形。国内混凝土梁桥存在的主要病害是主梁跨中下挠过大和梁体裂缝，因此分析混凝土梁桥挠度的影响因素，并研究如何控制主梁跨中下挠是十分有意义的。本文对简支梁桥挠度变形与限值进行分析，从中总结出在设计和施工中控制挠度变形过大的一些措施和注意事项。
关键词：简支梁桥；挠度变形；挠度控制
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力（恒载和活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需用抗弯能力强的材料等来建造。为了节约钢材和木料，目前在公路上应用最广的是预制装配式的钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥。这种梁桥的结构简单，施工方便，对地基承载力的要求也不高，其常用跨径在50m以下。目前我国的简支T梁桥，跨径在16m及以上的，一般采用预应力结构。
梁式桥的下挠是一个较普遍的现象。尤其是一些大跨径梁式桥，跨中下挠与梁体跨中段垂直裂缝或大量斜裂缝伴随出现，导致梁的刚度降低、挠度进一步加大，很多桥梁下挠已达到相当大的数值，病害较严重。
黄石长江公路大桥跨中下挠，最大已达到33．5cm，折合跨径的1/729，同时出现大量的主拉应力斜裂缝与跨中区段垂直裂缝。
根据已发表的资料，虎门大桥辅航道桥跨中下挠最大已达到22cm，同时跨中存在一些垂直裂缝及主拉应力斜裂缝。此下挠值已远远超过原设计预留值10cm。最近由于垂直裂缝的发展，下挠值又增大到26cm。可见，分析混凝土梁桥挠度的影响因素，并研究如何控制主梁跨中下挠是十分有意义的。
1、梁桥永久性下挠变形的原因分析
1.1对混凝土徐变的严重性和长期性认识不足
混凝土徐变，是粱桥下挠的重要原因之一。受压混凝土发生徐变，使受压应变随时间增长而增大。同时，由于受压混凝土塑性变形的发展，应力图形逐渐变曲，使内力臂减小，从而引起受拉钢筋应力的某些增加。此外，受拉混凝土和受拉钢筋间的粘结滑移徐变，受拉混凝土的应力松弛以及裂缝的向上发展，导致受拉混凝土不断退出工作，从而使受拉钢筋平均应变随时间增大。
1.2设计上缺乏主动控制梁桥恒载下挠值的意识
设计上非常重视施工各阶段的强度和应力验算，这是正确的，但对于施工各阶段控制挠度的重要性认识不充分，认为通过施工控制、调整模板标高与设预拱度即可得到解决，而没有有意识地去主动控制施工阶段下挠值，因此恒载下挠就会达到一个相当大的数值。
徐变下挠与恒载弹性下挠大体成正比。恒载弹性下挠越大，徐变下挠也就越大。设预拱度可以抵消一部分下挠，但却不能减小徐变下挠总量。
1.3片面强调缩短施工周期
施工单位往往希望缩短施工周期，再加上过去一些设计图纸上往往仅标明混凝土强度达到设计要求强度的多大百分比后，即可张拉预应力，而没有对混凝土的加载龄期提出要求。
过早加载，可能引起两个后果：
a.早期混凝土弹性模量的增长滞后于强度的增长，混凝土虽达到规定强度要求，但混凝土弹性模量往往仅达到设计值的7O％甚至还小些。因此在预应力弯矩不能完全抵消自重弯矩时，会使施工阶段弹性下挠值增大。
b.早期加载，使混凝土徐变增大。由《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中的混凝土徐变系数终极值可见，3天加载与7天加载比较，徐变系数终极值增加15％，甚至20％。过早加载不仅会使预应力的徐变损失加大，而且使徐变挠度增大。由于预应力的徐变损失是随时间而逐步完成的，因此梁桥在建成后，总还有因预应力徐变损失而导致的恒载挠度的存在。
1.4部分活载也会产生徐变挠度
过去，徐变挠度只对恒载而言，现在情况不同了，在繁忙交通的路段上，桥上车流日夜不断，部分活载也实际成了恒载，也会产生徐变挠度，导致下挠增大。
1.5施工质量上也还存在一些缺陷
1.5.1有的工地上，对进行预应力损失试验重视不够，没认真去做。现在确实有些试验表明，预应力钢筋与管道壁之间摩擦引起的预应力损失，比设计采用值大很多，甚至差几倍。如果忽视这点，就无法在施工中进行调整，这样就会导致有效预应力不足，下挠增大。
1.5.2我国总体施工质量水平不高，管理不完善，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：孔道中水泥浆未充满，有空隙；水泥浆体硬化后收缩与孔道壁分离；水泥浆硬化后强度不满足规范要求等。
1.5.3预应力管道的压浆，存在不饱满有空隙，或者浆体离析的现象。浆体离析，往往使上凸的底板预应力束的跨中部分泡在水中，易锈蚀而减小有效面积，导致有效预应力不足。一些旧桥加固的实践也表明，管道中流出的是带铁锈的黄水。这两点以及上面分析的预应力钢筋预应力徐变损失的加大，都不但会增大梁跨中的下挠，而且可能导致梁正截面强度的不足而出现垂直裂缝。
1.6预应力损失
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比规范值大。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，使得预应力损失的实际值与理论计算值有较大差别。
1.7梁体开裂，挠度加大
梁体在下挠的同时开裂，不论是斜裂缝或垂直裂缝，都会导致梁的刚度降低、挠度加大，尤其在较严重的斜裂缝和垂直裂缝时。
1.8裸梁跨中下缘预压应力储备不充足
较大的施工荷载使跨中下缘混凝土产生拉应力，一旦开裂，即使卸掉施工荷载，由于开裂截面处压应力不足或在零应力附近，裂纹难以闭合或不再闭合，梁体开裂后，在部分二期恒载和裸梁自重作用下，下挠随混凝土的徐变而不断增加。】
1.9纵向预应力有效性的降低
在长期荷载作用下，主梁正弯矩区底板和负弯矩区顶板纵向预应力有效性的降低都会使主梁跨中产生下挠，是跨中持续下挠的主要原因之一。
1.10混凝土收缩。当受压区混凝土收缩比受拉区大时，将使梁的挠度增大。
1.11疲劳荷载作用。在疲劳荷载作用下预应力混凝土梁挠度逐渐增大的主要原因是由于构件刚度的降低，而刚度降低的主要原因是：压区混凝土的动力徐变；拉区混凝土劈裂及钢筋与混凝土间粘结的逐渐破坏以及钢筋的周期应变软化等。
2、梁桥永久性变形限值分析
梁桥在弯曲变形时，纯弯段的各横截面将绕中性轴转动一个角度，但截面仍保持平面，如图2.1。这时，按材料力学可得到挠度曲线的曲率
算出挠曲线各分点的纵坐标值，即可制出理想的平顺曲线。计算取值时，坐标只算至/2即可，另一半由对称取得，应用操作均很方便。
2.2.2曲线类型选用
圆曲线和抛物线从公式定义可知只能适用于等截面梁体，且通过曲线坐标比较也不如挠曲线圆缓。挠曲线是根据材料力学方法计算所得，因此挠曲线的线型更符合混凝土简支梁的变形特性，尤其是对于变截面的梁体，可根据不同截面换算不同惯性距。因此，在分析计算中宜采用挠曲线作预设变形曲线。
3、小结
控制梁桥下挠过大，应从设计、施工、维护使用等多方面考虑。在设计方面，可由正常使用极限状态的恒载挠度进行控制设计，而不是由强度极限状态进行控制设计，其强度有富裕。可适当增加预应力钢筋。在梁根部区段，可使悬臂节段的自重完全由预应力抵消。在跨中区段，必要时也可采取其他措施，来减小梁的弹性挠度。保证梁的正截面和斜截面有足够的强度，并且把恒载挠度控制在一个较小值，从而不会同时出现下挠与开裂。在这样的前提下，可以设一些预拱度，以消除预应力徐变损失以及由混凝土徐变引起的徐变挠度。
在施工方面：①做好混凝土的原材料检测和配合比设计，加强施工控制和混凝土养护作业。②进行混凝土不同龄期（7、28、90天）自由收缩和徐变值试验，并测定相应的弹性模量E，以取得较符合实际情况的徐变系数。③对桥梁布置测点，对外形变化进行24小时连续测量，找到不同季节中大气温度对桥梁线形的影响规律。④进行预应力孔道的摩阻试验，校正预应力设计。成立施工监控检测机制。对主梁施工过程中的结构内力、位移进行有效检测、分析、计算和预测，为施工提供工程控制信息，以保证施工安全并最终达到设计成桥状态。上述措施综合使用，能较好的控制梁桥永久性下挠变形。
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