PC 连续箱梁桥常见裂缝成因与处理措施

蒋嫔 李康

(1.西南林业大学土木工程学院，云南昆明 650224;2.重庆市建筑科学研究院，重庆 400020)

0 引言

从1970年起，我国就开始修建PC连续箱梁桥，自1980年以后，PC连续箱梁桥迅速得到了发展，现如今箱梁桥已经成为我国大跨径桥梁的主要选择类型。但是PC连续箱梁桥在建造和运营过程中出现了不同程度的病害。其中裂缝是常见病害之一，其严重的影响了桥梁的使用。为了保证预应力混凝土连续箱梁桥的安全性和耐久性，需要对其裂缝的种类和出现的原因以及处理措施进行详细的分析和总结，为实际工程提供技术参考。

1 PC连续箱梁桥常见裂缝分布情况

通常情况下，预应力混凝土连续箱梁桥的腹板、顶板、底板、横隔板以及锚固齿板会出现不同形式的裂缝。

1.1 腹板裂缝

腹板裂缝按其形态可以分为斜向裂缝和水平裂缝，其裂缝分布大致可以分为3种情况:1)腹板斜向裂缝一般出现于边跨和中跨的支座附近位置，此裂缝与桥轴向约呈45°;2)腹板水平裂缝会出现在边跨的边端支座附近的腹板上缘，以及中跨的L/4～3/4L之间腹板上缘;3)腹板斜向裂缝和水平裂缝同时出现于边跨或中跨。

1.2 顶、底板裂缝

顶、底板裂缝主要分为横向裂缝和纵向裂缝。顶板的横向裂缝主要出现于桥墩支座位置附近，底板的横向裂缝主要出现于跨中和L/4位置附近。顶、底板横缝严重时还会延伸至腹板，使腹板出现竖向裂缝。顶板纵向裂缝通常出现于跨中合龙段以及接近支点的区域［1］，有时在翼缘和腹板倒角处会产生沿桥轴向裂缝，底板纵向裂缝常出现于跨中和近墩处的板中和倒角附近。

1.3 锚固齿板区域裂缝

齿板侧面与底板(或顶板)相交处会出现与桥轴向呈45°左右的裂缝，严重时会沿着裂缝方向顺延至腹板，使腹板也出现45°角左右的斜裂缝。齿板背面与底板(或顶板)相交处附近会出现横向裂缝。齿板末端与底板(或顶板)相交处会出现沿桥向裂缝。

1.4 横隔板裂缝

横隔板过人孔周围会出现放射状裂缝，除了此放射状裂缝还会在过人孔正上方和两侧出现竖向裂缝。

2 PC连续箱梁桥常见裂缝产生原因分析

2.1 腹板裂缝的产生原因

腹板斜裂缝最主要的原因是主拉应力过大，超过了混凝土的极限抗拉强度从而产生斜向裂缝。实际工程中通常因设计和施工方面的原因导致腹板抗剪能力不足，主拉应力方向抗裂安全储备不够以致出现此裂缝。此外，锚后拉应力也会引起腹板斜裂缝。

腹板水平裂缝:大跨度箱梁桥在荷载作用下，箱梁的变形并不完全符合经典梁理论周边刚性假定，因而会出现截面畸变变形。箱梁腹板在畸变的作用下会产生竖向正应力导致腹板出现水平裂缝［2］。

2.2 顶、底板裂缝的产生原因

顶、底板横向裂缝:截面的弯曲拉应力超过极限值会引起横向裂缝出现。PC混凝土连续梁的跨中底板和桥墩支座处顶板分别处于正弯矩和负弯矩的最大值，所以会出现横向裂缝。另外温度效应或混凝土不均匀收缩等引起的局部应力也会导致此裂缝出现。

顶、底板纵向裂缝:箱梁畸变和横向弯曲产生的附加应力会导致此裂缝的出现。由于在箱梁的顶板和底板的剪应力相对较小，所以主应力的方向大致与箱梁的顶板、底板的横向方向基本相同，因此会产生平行桥轴方向的裂缝［3］。

2.3 锚固齿板区域的裂缝产生原因

锚固齿板区域裂缝产生的重要原因是齿板与底板相交处的拉应力值超过了混凝土的抗拉强度。由于齿板与腹板、底板、梗腋的边界相交，在对齿板头截面施加压力的时候，齿板相当于一个悬臂结构，必然会对腹板、顶板、梗腋产生拉力的作用［4］。

2.4 横隔板裂缝的产生原因

由于横隔板过人孔周围应力集中所以会出现放射状裂缝，横隔板过人孔正上方和两侧的竖向裂缝因为支反力的作用会在支座横梁处出现。

3 PC连续箱梁桥裂缝常用处理措施

桥梁结构因开裂不仅会降低桥梁承载力和耐久性，还会影响桥梁的外观，所以对裂缝进行加固处理非常重要。总的来说裂缝处理措施可以分为裂缝修补和结构加固。裂缝的修补是指对结构的表面进行处理，从而保证其耐久性。结构加固是指通过采取一定的措施使结构的承载能力以及其使用性能得到提高，以满足新的要求。根据裂缝对桥梁的影响程度，可以对桥梁采用相应的处理方法。当裂缝宽度在允许范围值内可以采用裂缝修补，当裂缝发展严重时，查明原因后应采取合理的结构加固措施。

3.1 裂缝修补

裂缝修补常用的方法有表面封闭法和压力灌浆法。表面封闭法是在裂缝的表面涂抹水泥浆、环氧胶泥或涂刷油漆、沥青等防腐材料以封闭表面裂缝，此方法适用于0.2 mm～0.25 mm范围内的裂缝封闭。压力灌浆法是指水泥浆液在一定的压力值下被灌至结构内部裂缝。此方法适用于裂缝大于0.2 mm～0.25 mm或裂缝较深的裂缝修补。

3.2 结构加固

常用的结构加固法有粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维布加固法、增大截面加固法和体外预应力加固法，有时根据结构加固需要会采取几种方法并用的方式。

1)粘贴钢板加固法［5］是用结构粘结剂将钢板粘贴在PC混凝土连续箱梁桥的受拉区和薄弱部位。钢板和结构能够共同受力，这样不仅提高了箱梁的刚度，而且也限制了裂缝的发展。值得注意的是为了保证钢板和结构表面的粘结可靠度，通常会用螺栓固定钢板。粘贴钢板加固法通常可用于腹板、底板以及横隔板加固。用于腹板斜裂缝加固时，为了有效提高箱梁腹板的抗剪能力，粘贴的钢板条方向应与主拉应力迹线方向一致。

2)粘贴碳纤维布加固法是用树脂类胶结材料将碳纤维布粘贴于结构受拉区和抗剪部位。碳纤维片的重量只有200 g/m2～300 g/m2，所以不会增加结构自重。粘贴碳纤维布加固法常用于PC连续箱梁的顶板、腹板以及底板加固。同样碳纤维片的粘贴方向应与主拉应力方向一致。

3)增大截面加固法是指在结构外浇筑新的钢筋混凝土，以提高结构的承载力。此法与粘贴碳纤维加固法相比明显增加了结构的重量。增大截面加固法常用于增加箱梁腹板厚度，以提高抗剪能力。有时也用于桥面补强层加固和底板加固。

4)体外预应力加固法是指对通过后加于结构上的锚块和转向装置的预应力索进行张拉，使原结构产生后加预应力，此方法不仅能够有效的控制裂缝还能够提高结构的承载力和刚度［6］。此方法通常用于箱梁的横向与纵向加固。与以上的加固方法相比，体外预应力加固法是主动加固法。值得注意的是，转向设置如果设计不合理会导致预应力损失。

4 结语

从对预应力混凝土连续箱梁桥常见裂缝产生原因的分析与总结得知，预应力混凝土连续箱梁桥裂缝产生的原因错综复杂，但是每一种裂缝的出现都有其普遍规律，我们应该掌握和了解裂缝出现的规律才能对裂缝的出现采取一定的防治措施。在实际工程中通常由于设计模型选择不合理，施工技术不完善以及日常养护不达标等导致裂缝的出现，所以我们应该严格按照国家规范、技术标准进行设计、施工;在运营管理过程中，我们应该加强对裂缝进行观测和监控，并根据不同的情况选择不同的方法对裂缝进行处理以保证结构的承载力、安全性和耐久性。

［1］钟 鸣.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝研究［D］.成都:西南交通大学，2008:9-14.

［2］刘冬平.预应力混凝土连续箱梁桥加固研究［D］.合肥:合肥工业大学，2009:8-11.

［3］钟新谷.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治与研究［J］.铁道科学与工程学报，2006，3(3):8-9.

［4］罗 锐.预应力混凝土桥箱梁齿板锚固裂缝成因分析［J］.四川建筑，2008，28(2):133.

［5］贾 佳.预应力混凝土连续箱梁桥的加固［J］.公路，2007(8):25-26.

［6］袁铜森.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝成因分析与维修加固［D］.长沙:湖南大学，2006:98.