現澆箱梁橋常見裂縫分析與處治措施

（中南安全環境技術研究院股份有限公司，湖北 武漢 430040）

0 引言

現澆箱梁由于整體性好，跨越能力大，適應能力強而被廣泛應用。其一般用于高速公路互通匝道橋，如整體式現澆梁橋，或有特殊跨越要求的橋梁，如跨度較大的懸臂現澆梁橋等?；炷亮芽p是現澆箱梁的主要外觀病害，我們通過檢查發現，無論新建橋梁還是服役一定時期的橋梁，現澆箱梁都或多或少存在一些裂縫，這些裂縫有的是施工原因產生，有的是受荷載作用產生。分析裂縫的成因及對結構安全的影響程度，是橋梁養護工作的首要任務，是養護設計的重要依據，對保證橋梁耐久性及運營安全具有重要意義。

1 現澆箱梁橋的結構形式

現澆箱梁是由頂板、對稱分布的腹板及底板共同構成一個或多個封閉的箱室，箱室外頂板稱為翼板。從施工工藝看，現澆箱梁可分為整體式現澆箱梁和懸臂現澆箱梁。整體式現澆箱梁有等截面及變截面兩種形式，懸臂現澆箱梁為變截面?，F澆箱梁一般為預應力混凝土結構，小跨徑梁箱梁也可采用鋼筋混凝土結構。下面以湖北省內多條新建或現役高速公路檢測結果為基礎，對出現在該類橋上的常見裂縫類型進行歸納總結，提出處治建議。

2 現澆箱梁常見裂縫類型及產生的原因分析

2.1 底板橫橋向裂縫

該類裂縫一般出現于等截面現澆箱梁中，在新建或現役橋梁中均能發現。其分布的位置比較隨機，跨中或梁端附近均存在，有的沿橫向鋼筋等間距分布，沒有延伸至腹板，寬度一般小于0.10mm，深度一般未超過保護層厚度。該類裂縫屬于非受力裂縫，原因如下：

①大多數橫向裂縫出現的位置不在梁體正彎矩最大的區域，有的距離橋墩較近，而出現橫向裂縫的橋跨，其跨中處并沒有橫向裂縫分布。說明此類裂縫與結構受力關系不大。

②從箱型截面剪力滯效應分析，箱梁承受豎向荷載后，其腹板底部的正應力比底板大，因此如果梁體的抗彎承載力不夠，將會先在腹板出現豎向裂縫，而不是僅出現底板橫向裂縫。

③從某些橋梁荷載試驗裂縫監測結果看，底板橫向裂縫寬度在試驗荷載作用下并沒有太大變化，這也表明其為非受力裂縫。

其產生的原因可能是底板橫向鋼筋保護層過薄，導致混凝土收縮開裂，或養生不到位產生的干縮裂縫。

2.2 底板、頂板縱橋向裂縫

該類裂縫在現澆箱梁中較為常見，一般新建橋梁出現縱向裂縫的位置比較隨機，有的靠近腹板，有的分布在中央，這主要是因為受縱向預應力影響及養生不到位產生的混凝土收縮裂縫，縫寬一般小于0.10mm。

現役橋梁一般在板中央附近集中出現。頂板縱向裂縫是由于頂板直接受到車輛荷載作用而產生的抗彎裂縫，底板縱向裂縫是由于腹板與頂板協調變形向外扭轉，導致底板下緣受拉產生裂縫。因此現役橋梁的這種集中在頂板或底板中央區域的縱向裂縫，是在車輛荷載長期作用下產生的局部受力裂縫。

2.3 腹板豎向裂縫

該類裂縫在等截面整體現澆箱梁中較為常見。新建的預應力箱梁中，其分布位置比較隨機，有的為等距離分布，原因多為混凝土澆筑完成后沒有及時進行預應力張拉，加之養生不到位，混凝土收縮產生，縫寬一般在0.10mm左右。

現役預應力箱梁若存在上述分布特點的腹板豎向裂縫，基本為同樣的原因產生，即在施工期就出現了。但也有因受力產生的豎向裂縫，一般集中分布于跨中，此時梁端或同時存在斜向抗剪裂縫，這類裂縫則屬于結構性受力裂縫。

鋼筋混凝土箱梁，其腹板豎向裂縫較為常見，由底部向上延伸。由于腹板沒有預加應力，其底部拉應力很容易超過混凝土抗拉強度而產生裂縫，嚴重時裂縫延伸至腹板甚至全截面貫通，縫寬一般大于0.15mm，屬于結構性受力裂縫。

2.4 腹板斜向裂縫

該類裂縫在整體現澆箱梁或懸澆箱梁中均存在，有兩種類型：一是梁端附近或1/4L 附近的斜向裂縫，裂縫一般較長，從梁底延伸至梁頂甚至翼板，裂縫角度呈45°，裂縫深度一般超過100mm，嚴重的甚至貫穿腹板。這是典型的梁端抗剪裂縫或主應力彎剪裂縫，為結構性受力裂縫。對于等截面現澆箱梁，一般還會出現跨中腹板豎向裂縫。

另一種為懸澆箱梁腹板斜向裂縫，一般裂縫寬度較小，但每個節段分布的數量較多，其特點是在1/4 跨處為向跨中傾斜的斜向裂縫，越往跨中傾斜角度越小，到跨中時為水平裂縫。從裂縫的整體分布上看，這主要是由于腹板豎向預應力損失，導致梁體在縱向預應力及豎向荷載共同作用下產生此類裂縫。

以上兩種裂縫均屬于結構性受力裂縫。

2.5 底板斜向裂縫

該類裂縫位于梁端底板靠近支座處，裂縫傾斜角度由外向內，即由底板兩側向中間發展，往往多條平行分布。這是由于腹板在受力彎曲的同時向內扭曲，使底板下緣產生拉應力，在遠離支座的位置會產生縱向裂縫，在靠近支座的位置由于底板同時受到支座的約束作用，使底板主應力跡線發生偏轉，產生由外向內傾斜的斜向裂縫。該類裂縫屬于局部受力裂縫。

2.6 翼板橫向裂縫

該類裂縫在新建、現役橋梁中均存在。一般長度較長，多數延伸至整個翼板，且分布較均勻。由于翼板更容易受到雨水侵蝕，因此裂縫常伴有滲水、白色結晶物析出的現象。該類裂縫在施工期產生的可能性較大，因為其本身受到的縱向預應力要小于腹板，即腹板混凝土收縮量大于翼板，加之養生不及時，使翼板收縮量變大產生裂縫。該類裂縫屬于非受力裂縫。

2.7 腹板水平裂縫、網狀裂縫

該類裂縫為混凝土表面的干縮裂縫，由于鋼筋保護層過薄或施工期間養生不到位產生。其深度一般未超過混凝土保護厚度。該類裂縫屬于非受力裂縫。

3 裂縫的處治措施

從以上分析可知，腹板斜向裂縫、跨中集中分布的腹板豎向裂縫為結構性受力裂縫，影響結構安全。頂板、底板中央較密集的縱向裂縫，底板支座附近斜向裂縫為局部受力裂縫，影響結構使用性能及耐久性。底板、翼板橫向裂縫，腹板水平裂縫、網狀裂縫為非受力裂縫，影響結構耐久性。

對這七類現澆箱梁裂縫，其處治方式可遵循“把握重點、分類處治”的原則。即先評估和處理影響結構安全及使用性能的裂縫問題，以保證運營安全，再對一般裂縫進行封閉，以保證結構耐久性。在養護預算有限的情況下，可優先處治結構性受力裂縫等重點病害。

對于結構性受力裂縫的處治，一般考慮對結構進行整體性加固，如梁端腹板粘貼鋼板、底板粘貼碳纖維布或碳板，或設置體外預應力體系等。具體實施時應會同設計、檢測、施工等單位有關技術人員，對結構技術狀況進行綜合評估，對維修加固方案進行論證并通過專家評審；維修加固的施工還需加強過程監管，對關鍵指標進行必要的檢測，確保施工質量。

對于局部受力裂縫，可進行預防性加固處理，如粘貼碳纖維布、碳板等。

對于非受力裂縫，可對裂縫進行封閉處理，如封縫、灌縫，具體用哪種方法視裂縫寬度的大小決定，一般對于寬度超限的裂縫，采用壓力灌漿法灌注環氧樹脂膠或其他灌縫材料，對于未超限裂縫，采用封縫法[1]。對存在結構性受力裂縫的梁體進行維修加固前，也需要先對其裂縫進行封縫或灌縫處理。

除了制定有效的裂縫處治措施，確保施工質量也是十分重要的。對于大型橋梁維修加固項目，急需建立和完善施工質量保證體系，以確保加固成果能夠達到設計預期。我國雖未出臺橋梁維修加固的質量評定及驗收辦法，但可考慮在項目審批及設計時就提前確定關鍵施工項目的檢測指標及驗收標準，對過程檢測及監管提出具體要求。

4 結語

現澆箱梁廣泛應用于高速公路互通匝道橋及有特殊跨越要求的橋梁中，其常見裂縫類型有以下七類：腹板豎向裂縫、斜向裂縫，為結構性受力裂縫；底板及頂板縱向裂縫，底板支座附近斜向裂縫，為局部受力裂縫；底板橫向裂縫，腹板水平裂縫、網狀裂縫，翼板橫向裂縫為非受力裂縫。裂縫的處治可遵循“把握重點、分類處治”的原則，對結構性受力裂縫，可采取整體加固措施；對局部受力裂縫，可進行局部預防性加固；對非受力裂縫，可采取封縫或灌縫的方法進行處理。橋梁維修加固應重視加固效果及質量，完善施工質量保證體系，加強過程監管，確保維修加固成果滿足設計要求。