淺談連續剛構橋典型病害分析及防治措施

洪亞航

摘要：現階段，部分預應力混凝土連續剛構橋梁出現病害，本文針對剛構橋沿著預應力箱梁底板的縱向裂縫、剛構橋腹板斜裂縫以及跨中下撓等容易出現的病害，提出與之對應的防治辦法與措施。在此基礎上，提出合理建議。

關鍵詞：連續剛構橋；裂縫；病害

Abstract: At this stage, partially prestressed concrete continuous rigid frame bridge appeared diseases. Aiming rigid frame bridge prestressed box girder floor beam along the longitudinal cracks, rigid frame bridge diseases across the web and the lower diagonal crack prone to scratching, etc.. we made ??with prevention measures and corresponding measures. On this basis, we puted forward reasonable proposals.

Keywords: Continuous rigid frame bridge; crack; disease

中圖分類號： TV543 文獻標識碼： A

0引言

近年來，我國橋梁建設發展很快。由于它眾多方面的優勢，被廣泛的用于現代交通建設工程中，如：理論、技術、經驗、投資、工期、適用、耐久性以及后期維護等方面的優勢。橋梁往往在交通建設中作為貫通整個道路網絡的關鍵節點。目前，預應力混凝土連續剛構橋擴展了梁式橋的適用范圍，是新型技術與新型材料運用于梁式橋的代表之一。在大跨度橋梁方案中，連續剛構橋也具有相當的競爭力，單孔跨徑發展到現在的300多米，最大聯目前最大1060米。最大連續剛構橋跨徑為2006年建成的重慶復線橋，跨徑為：133.75+330+133.75米，單室箱，橋梁跨中的108米采用了鋼箱梁，即：鋼—混凝土混合剛構[1]。

1連續剛構橋常見病害分析

1988年以來，預應力混凝土連續剛構橋在全國范圍得到廣泛的應用。在以后的二十幾年里國內修建了幾十座連續剛構橋。然而，由于設計、施工、施工控制、運營等方面的原因，很多連續剛構出現了不同程度的病害。

1.1連續剛構橋梁體裂縫分析

1.1.1箱梁底板裂縫

連續剛構橋的箱梁底板出現沿著預應力鋼束方向上縱向裂縫。且大多數該類型橋底板的上緣與下緣都存在著類似的裂縫。裂縫分別為：長度較長、連續貫通以及長度較短且不連續。通過大量調查統計結果顯示，底板下緣出現裂縫的情況，多數出現在主梁合龍形成預拱度階段，上緣的裂縫大多出現在橋梁落成后使用階段。以上列舉的裂縫對結構的剛度性能與承載力性能以及耐久性能都具有較大的影響。圖1.1底板分層壓潰事故[2]。

圖1.1底板分層壓潰事故

1.1.2腹板斜裂縫

經過國內橋梁調研顯示，在橋梁箱梁腹板里常常出現不同程度的斜裂縫。根據數據顯示，腹板斜裂縫是出現最多的梁體裂縫之一。斜裂縫常常與梁軸呈現20至60°的角度，并且裂縫隨時間增長，并向上、向下與跨中的方向發展。數據還顯示，箱內腹板比箱外腹板的裂縫較為嚴重。呈現為：（1）在L/4處，主拉應力導致的45°斜裂縫；（2）錨固拉應力導致的斜裂縫；（3）連續梁在邊跨部位的端部腹板產生斜裂縫；（4）豎向正應力導致的水平裂縫；（5）組合下的豎向正應力與主拉應力共同作用產生在腹板上水平向與斜向的組合裂縫等。

產生斜裂縫的主要原因總結如下：（1）取消彎起束[3]導致豎向有效應力不易得到保證；（2）設計作為作為平面問題分析，主拉應力偏小;（3）腹板在根部區段腹板偏薄，設置普通鋼筋量偏少；（4）豎向預應力施工人員操作不規范，設置的有效預應力不足，個別甚至部分豎向預應力鋼筋松動，張拉力不存在；（5）少部分橋梁施工質量較差，懸臂施工中存在盲目搶時間現象，在混凝土初凝時間小于節段澆筑時間的情況下，沒按照規定不掛籃壓重，施工從內向外澆筑，存在掛籃下撓狀況，以至于節段界面上緣開裂。

1.2連續剛構橋跨中下撓分析

連續剛構的優勢有：a結構剛度大;b行車平順性好;c伸縮縫少;d養護簡單;e工程造價低等優勢被廣泛應用在公路、橋梁。近年來，由于連續剛構橋數量的增加以及車輛數量增多，病害也接踵而來，主要病害為：橋梁落成后期中跨的跨中有下撓過大現象。

目前，大跨度預應力連續剛構橋跨中下撓過大的現象，成為這種橋的普遍現象。具體分析為：橋跨塑性變形，導致下撓過大，導致整體剛度下降、橋梁承載力下降明顯。后期運營中跨跨中橋梁的下撓過大，將進一步加劇橋體箱梁底板開裂，裂縫必然導致結構剛度下降，將加劇橋梁跨中下撓，這二者的耦合作用，導致惡性循環。以下因素可能影響大跨徑預應力連續剛構橋的后期變形：

（1）混凝土徐變；

（2）縱向預應力有效性；

（3）豎向接縫的質量；

（4）預拱度設置的偏差；

（5）車輛超載影響。

1.3連續剛構橋耐久性問題分析

（1）鋪裝破壞問題

橋面鋪裝長期與空氣接觸并且長期承受汽車荷載的作用，從而出現較多常見病害。橋面鋪裝常見病害為：不規則網狀裂縫，規則的縱、橫裂縫，甚至局部碎裂、凹陷、雍起等[4]。主要原因為：a.混凝土質量低下；b.施工程序不規范；c.混凝土鋪裝厚度不足；d.特殊位置施工不當。

（2）橋頭跳車問題

橋頭跳車是由于臺后填土以及路基與橋臺間沉降不均勻。臺后回填土要求透水性好，含水率最佳時分層夯實，每層厚度合理，密實度大約在90%～98%。保證以上施工要求，將不引起與橋臺之間沉降差過大。若不滿足以上要求，在未來的2-3年內，會導致回填土沉降顯著加大。橋臺一般采用樁基礎，在施工完成后沉降量基本完成，容易導致二者在運行過程中逐漸產生明顯沉降差。

（3）混凝土開裂問題

裂縫分為結構裂縫和非結構裂縫[5]。結構裂縫指混凝土承受超過極限應變出現的開裂現象，它的寬度隨著荷載的增大而增大。非結構裂縫指變形受到約束出現的開裂現象。

（4）鋼筋銹蝕問題

鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，鋼筋會開始發生腐蝕破壞，鋼筋開始發生腐蝕。

1.4連續剛構橋長期變形分析

徐變是造成連續剛構橋長期變形的重要因素。影響混凝土徐變的主要因素有：1、組成材料和其配合比；2、養護條件；3、濕度與溫度；4、構件尺寸及承受應力大??；5、齡期；6、載荷持續時間等。計算徐變時，假定徐變與應力關系是線性的，服從鮑爾茨曼疊加原理—到時間t的變應力作用下的總應變為每一應力增量引起的應變總和，即：

（1-1）

式（1-1）中為第一次加載齡期（天），為徐變函數。

2連續剛構橋常見病害防治措施

2.1連續剛構橋梁體裂縫防治措施

2.1.1橋體箱梁底板裂縫

（1）底板箍筋合理配置，增設短彎鉤鋼筋；

（2）合理設計箱梁底緣曲線；

（3）波紋管定位應準確，不得出現大轉角；

（4）為減少合龍段兩端高差，應及時調整施工梁段標高；

（5）為加強箱梁頂和底板的整體剛度，應在跨中點增設橫隔板。

2.1.2腹板斜裂縫

（1）水化熱容易造成混凝土產生早期裂縫；施工工藝需要按照規范流程操作，尤其是確保預應力束的張拉效果達到指定要求；

（2）需要配置彎起束，也應配置高效豎向預應力束；

2.2連續剛構橋跨中下撓防治措施

通常，超靜定結構對以下情況較為敏感，如：溫度變化、混凝土收縮、徐變、預應力作用和墩臺不均勻沉降等，容易致應力重新分布，導致附加內力對結構的影響較大[3]。本文提出如下建議。

（1）足夠正截面、斜截面強度的梁下撓，由于跨中下撓往往與橫向裂縫和斜裂縫同時發生，導致惡化加劇，所以首要是保證正截面、斜截面的強度。并且計算時必須充分考慮徐變不利影響；

（2）截面的負彎矩區域的應力梯度需要有效控制；

（3）橋體主跨合龍前，懸臂端互相施加水平對頂荷載，再合龍?？梢詼p小跨中的控制內力，也可以減小跨中的下撓。

（4）適當增多底板上的合龍束，并預留外部備用的鋼束，防止橋梁底板出現橫向裂縫。

2.3針對長期變形影響防治方法

（1）增大預應力度、改變徐變的次內力；

（2）適當施加外部預應力；

（3）控制通行荷載；

（4）減輕自重；

（5）組合結構橋梁；

（6）改變結構體系。

3結語

本文參閱文獻，并結合施工經驗，探討了連續剛構橋的常見病害。并針對箱梁底板容易呈現預應力束縱向方向上的裂縫、腹板斜裂縫以及跨中下撓等病害，給出來相應的防治措施，并給出合適的施工建議。對于連續剛構橋成橋之后可能出現的一系列長期變形及耐久性等問題，給予了設計、施工上合理建議。

參考文獻

[1]鄧文中,待彤.重慶石板坡長江大橋復線橋總體設計[J].橋梁建設,2006,(6):18-20.

[2]石雪飛.大跨度預應力混凝土連續梁、連續剛構橋常見病害及防治對策講座[R].2008.

[3]邵旭東.大跨度梁式橋的常見病害與防治對策技術講座[R].2009.5.

[4]徐啟友.橋梁修理與技術改造[M].北京:人民交通出版社,1992.

[5]朱漢中,陳猛沖,袁迎捷.預應力混凝土連續箱梁橋裂縫分析與防治[M].北京:人民交通出版社,2006.3.