浅谈连续刚构桥典型病害分析及防治措施

洪亚航

摘要：现阶段，部分预应力混凝土连续刚构桥梁出现病害，本文针对刚构桥沿着预应力箱梁底板的纵向裂缝、刚构桥腹板斜裂缝以及跨中下挠等容易出现的病害，提出与之对应的防治办法与措施。在此基础上，提出合理建议。

关键词：连续刚构桥；裂缝；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

中图分类号： TV543 文献标识码： A

0引言

近年来，我国桥梁建设发展很快。由于它众多方面的优势，被广泛的用于现代交通建设工程中，如：理论、技术、经验、投资、工期、适用、耐久性以及后期维护等方面的优势。桥梁往往在交通建设中作为贯通整个道路网络的关键节点。目前，预应力混凝土连续刚构桥扩展了梁式桥的适用范围，是新型技术与新型材料运用于梁式桥的代表之一。在大跨度桥梁方案中，连续刚构桥也具有相当的竞争力，单孔跨径发展到现在的300多米，最大联目前最大1060米。最大连续刚构桥跨径为2006年建成的重庆复线桥，跨径为：133.75+330+133.75米，单室箱，桥梁跨中的108米采用了钢箱梁，即：钢—混凝土混合刚构[1]。

1连续刚构桥常见病害分析

1988年以来，预应力混凝土连续刚构桥在全国范围得到广泛的应用。在以后的二十几年里国内修建了几十座连续刚构桥。然而，由于设计、施工、施工控制、运营等方面的原因，很多连续刚构出现了不同程度的病害。

1.1连续刚构桥梁体裂缝分析

1.1.1箱梁底板裂缝

连续刚构桥的箱梁底板出现沿着预应力钢束方向上纵向裂缝。且大多数该类型桥底板的上缘与下缘都存在着类似的裂缝。裂缝分别为：长度较长、连续贯通以及长度较短且不连续。通过大量调查统计结果显示，底板下缘出现裂缝的情况，多数出现在主梁合龙形成预拱度阶段，上缘的裂缝大多出现在桥梁落成后使用阶段。以上列举的裂缝对结构的刚度性能与承载力性能以及耐久性能都具有较大的影响。图1.1底板分层压溃事故[2]。

图1.1底板分层压溃事故

1.1.2腹板斜裂缝

经过国内桥梁调研显示，在桥梁箱梁腹板里常常出现不同程度的斜裂缝。根据数据显示，腹板斜裂缝是出现最多的梁体裂缝之一。斜裂缝常常与梁轴呈现20至60°的角度，并且裂缝随时间增长，并向上、向下与跨中的方向发展。数据还显示，箱内腹板比箱外腹板的裂缝较为严重。呈现为：（1）在L/4处，主拉应力导致的45°斜裂缝；（2）锚固拉应力导致的斜裂缝；（3）连续梁在边跨部位的端部腹板产生斜裂缝；（4）竖向正应力导致的水平裂缝；（5）组合下的竖向正应力与主拉应力共同作用产生在腹板上水平向与斜向的组合裂缝等。

产生斜裂缝的主要原因总结如下：（1）取消弯起束[3]导致竖向有效应力不易得到保证；（2）设计作为作为平面问题分析，主拉应力偏小;（3）腹板在根部区段腹板偏薄，设置普通钢筋量偏少；（4）竖向预应力施工人员操作不规范，设置的有效预应力不足，个别甚至部分竖向预应力钢筋松动，张拉力不存在；（5）少部分桥梁施工质量较差，悬臂施工中存在盲目抢时间现象，在混凝土初凝时间小于节段浇筑时间的情况下，没按照规定不挂篮压重，施工从内向外浇筑，存在挂篮下挠状况，以至于节段界面上缘开裂。

1.2连续刚构桥跨中下挠分析

连续刚构的优势有：a结构刚度大;b行车平顺性好;c伸缩缝少;d养护简单;e工程造价低等优势被广泛应用在公路、桥梁。近年来，由于连续刚构桥数量的增加以及车辆数量增多，病害也接踵而来，主要病害为：桥梁落成后期中跨的跨中有下挠过大现象。

目前，大跨度预应力连续刚构桥跨中下挠过大的现象，成为这种桥的普遍现象。具体分析为：桥跨塑性变形，导致下挠过大，导致整体刚度下降、桥梁承载力下降明显。后期运营中跨跨中桥梁的下挠过大，将进一步加剧桥体箱梁底板开裂，裂缝必然导致结构刚度下降，将加剧桥梁跨中下挠，这二者的耦合作用，导致恶性循环。以下因素可能影响大跨径预应力连续刚构桥的后期变形：

（1）混凝土徐变；

（2）纵向预应力有效性；

（3）竖向接缝的质量；

（4）预拱度设置的偏差；

（5）车辆超载影响。

1.3连续刚构桥耐久性问题分析

（1）铺装破坏问题

桥面铺装长期与空气接触并且长期承受汽车荷载的作用，从而出现较多常见病害。桥面铺装常见病害为：不规则网状裂缝，规则的纵、横裂缝，甚至局部碎裂、凹陷、雍起等[4]。主要原因为：a.混凝土质量低下；b.施工程序不规范；c.混凝土铺装厚度不足；d.特殊位置施工不当。

（2）桥头跳车问题

桥头跳车是由于台后填土以及路基与桥台间沉降不均匀。台后回填土要求透水性好，含水率最佳时分层夯实，每层厚度合理，密实度大约在90%～98%。保证以上施工要求，将不引起与桥台之间沉降差过大。若不满足以上要求，在未来的2-3年内，会导致回填土沉降显著加大。桥台一般采用桩基础，在施工完成后沉降量基本完成，容易导致二者在运行过程中逐渐产生明显沉降差。

（3）混凝土开裂问题

裂缝分为结构裂缝和非结构裂缝[5]。结构裂缝指混凝土承受超过极限应变出现的开裂现象，它的宽度随着荷载的增大而增大。非结构裂缝指变形受到约束出现的开裂现象。

（4）钢筋锈蚀问题

钢筋表面的钝化膜遭到破坏，钢筋会开始发生腐蚀破坏，钢筋开始发生腐蚀。

1.4连续刚构桥长期变形分析

徐变是造成连续刚构桥长期变形的重要因素。影响混凝土徐变的主要因素有：1、组成材料和其配合比；2、养护条件；3、湿度与温度；4、构件尺寸及承受应力大小；5、龄期；6、载荷持续时间等。计算徐变时，假定徐变与应力关系是线性的，服从鲍尔茨曼叠加原理—到时间t的变应力作用下的总应变为每一应力增量引起的应变总和，即：

（1-1）

式（1-1）中为第一次加载龄期（天），为徐变函数。

2连续刚构桥常见病害防治措施

2.1连续刚构桥梁体裂缝防治措施

2.1.1桥体箱梁底板裂缝

（1）底板箍筋合理配置，增设短弯钩钢筋；

（2）合理设计箱梁底缘曲线；

（3）波纹管定位应准确，不得出现大转角；

（4）为减少合龙段两端高差，应及时调整施工梁段标高；

（5）为加强箱梁顶和底板的整体刚度，应在跨中点增设横隔板。

2.1.2腹板斜裂缝

（1）水化热容易造成混凝土产生早期裂缝；施工工艺需要按照规范流程操作，尤其是确保预应力束的张拉效果达到指定要求；

（2）需要配置弯起束，也应配置高效竖向预应力束；

2.2连续刚构桥跨中下挠防治措施

通常，超静定结构对以下情况较为敏感，如：温度变化、混凝土收缩、徐变、预应力作用和墩台不均匀沉降等，容易致应力重新分布，导致附加内力对结构的影响较大[3]。本文提出如下建议。

（1）足够正截面、斜截面强度的梁下挠，由于跨中下挠往往与横向裂缝和斜裂缝同时发生，导致恶化加剧，所以首要是保证正截面、斜截面的强度。并且计算时必须充分考虑徐变不利影响；

（2）截面的负弯矩区域的应力梯度需要有效控制；

（3）桥体主跨合龙前，悬臂端互相施加水平对顶荷载，再合龙。可以减小跨中的控制内力，也可以减小跨中的下挠。

（4）适当增多底板上的合龙束，并预留外部备用的钢束，防止桥梁底板出现横向裂缝。

2.3针对长期变形影响防治方法

（1）增大预应力度、改变徐变的次内力；

（2）适当施加外部预应力；

（3）控制通行荷载；

（4）减轻自重；

（5）组合结构桥梁；

（6）改变结构体系。

3结语

本文参阅文献，并结合施工经验，探讨了连续刚构桥的常见病害。并针对箱梁底板容易呈现预应力束纵向方向上的裂缝、腹板斜裂缝以及跨中下挠等病害，给出来相应的防治措施，并给出合适的施工建议。对于连续刚构桥成桥之后可能出现的一系列长期变形及耐久性等问题，给予了设计、施工上合理建议。

参考文献

[1]邓文中,待彤.重庆石板坡长江大桥复线桥总体设计[J].桥梁建设,2006,(6):18-20.

[2]石雪飞.大跨度预应力混凝土连续梁、连续刚构桥常见病害及防治对策讲座[R].2008.

[3]邵旭东.大跨度梁式桥的常见病害与防治对策技术讲座[R].2009.5.

[4]徐启友.桥梁修理与技术改造[M].北京:人民交通出版社,1992.

[5]朱汉中,陈猛冲,袁迎捷.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝分析与防治[M].北京:人民交通出版社,2006.3.