营运连续刚构梁桥常见缺陷及成因分析

肖 毅

(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550014)



营运连续刚构梁桥常见缺陷及成因分析

肖 毅

(贵州高速公路集团有限公司，贵州 贵阳 550014)

结合工程实例，简述了连续刚构梁桥几何形态观测及材质参数检测的主要内容，介绍了连续刚构梁桥常见的表观缺陷类型，并从桥面系、上部结构、跨中下挠三方面，分析了表观缺陷产生的原因，有利于制定出适宜的桥梁缺陷治理方案。

连续刚构梁桥，表观缺陷，桥面系，材质参数

0 引言

连续刚构梁桥具有变形小，伸缩缝少，行车平顺舒适，养护简单，抗震能力强的优点；加之其利用高墩的柔度来适应预应力混凝土收缩、徐变和温度变化引起位移，且顺桥向抗弯刚度和横桥向抗扭刚度较大，能满足特大跨径桥梁的跨越及受力要求；同时具有用料省、施工方便的经济优势；成为大跨度桥梁主要使用桥型。近几年，在连续刚构梁桥的运营使用过程中，也发现连续刚构梁桥存在一定的常见缺陷。

1 连续刚构梁桥常见缺陷

1.1 表观缺陷

1)桥面系常见缺陷。桥面铺装主要缺陷为：表面有无纵横裂缝、破碎、坑槽、积水、防水层有无老化断裂、渗水等现象。

伸缩缝主要缺陷为：伸缩缝内有无杂物堵塞、挤死、失效，各构件是否完好；锚固连接部位混凝土有无局部破损，密封橡胶有无老化、开裂；伸缩缝有无不正常的响声及异常的伸缩量；检查伸缩缝各基本单元间隙是否均匀，钢构件有无锈蚀、变形，伸缩缝是否平整，有无跳车现象。

人行道构件、护栏、排水设施缺陷为：是否有裂纹、麻面、松动、污染、露筋、锈蚀、破损、残缺，排水系统是否通畅、完好。

2)上部结构常见缺陷。主要检查混凝土有无裂缝、碳化、剥落、破损、钢筋外露锈蚀；有无碱集料反应引起的整体龟裂现象，混凝土表面有无严重碳化；预应力钢束锚固区段混凝土有无开裂，沿预应力筋的混凝土表面有无纵向裂缝；预应力筋锚固齿板后的斜向裂缝，箱梁顶、底板纵向裂缝，腹板收缩裂缝，箱梁腹板上的水平裂缝，悬臂施工时各分段接缝或合龙段接缝出现裂缝等。常见缺陷位置示意图如图1所示，重点检查部位如表1所示。

支座常见缺陷：支座组件是否完好、清洁，有无断裂、错位、脱空；活动支座是否灵活，实际位移量是否正常，固定支座的锚销是否完好；支承垫石是否有裂缝；橡胶支座是否老化、开裂，有无过大的剪切变形或压缩变形；盆式橡胶支座的固定螺栓是否剪断,螺母是否松动,钢盆外露部分是否锈蚀，防尘罩是否完好；支座是否丢失。

表1 连续刚构桥梁裂缝重点检查部位

3)下部结构常见缺陷。桥墩墩身、盖梁和系梁常见病害为：蜂窝、麻面、剥落、露筋、混凝土碳化、裂缝等；墩台及基础有无滑动、倾斜、下沉或冻拨、是否开裂；台背填土有无沉降或挤压隆起；基础下是否发生不许可的冲刷或掏空现象，扩大基础的地基有无侵蚀。

1.2 几何形态

变形测量能实际反映测量目标的变形程度及变化趋势，变形测量点分为控制点和观测点。控制点布置在变形影响范围以外便于长期保存的稳定位置，观测点为实测桥梁主孔的8分点或者16分点，边孔的4分点或者8分点。观测内容主要包含：1)桥面线形测量，判断主梁是否下挠的长期监测数据；2)箱梁底板线形测量，评价桥梁线形有无畸变点，主梁是否下挠；3)主墩水平变位，评价墩身垂直度。

1.3 材质参数

桥梁结构的材质参数反映结构的耐久性，结构材质参数包括以下内容：1)回弹强度含碳化深度；2)钢筋保护层厚度及钢筋探测；3)钢筋锈蚀电位；4)混凝土电阻率；5)混凝土氯离子含量。

2 工程实例

某高速公路连续刚构梁桥，上部孔跨布置为3×50 m+(115+220+115)m+5×50 m，桥全长855.8 m，下部结构主墩采用双薄壁+单空心薄壁组合墩，过渡墩采用空心薄壁墩，基础采用钻孔灌注桩；引桥上部50 m跨径采用预应力混凝土连续T梁。该桥通车运营时间为5年。通过检测，发现该桥主桥主要存在以下缺陷。

2.1 表观缺陷

1)桥面系。伸缩缝左右两端止水带破损，所占比例为1%，1处伸缩缝锚固区混凝土破损；护栏4处刮痕，总长2.4 m，1处破损，面积为0.06 m2，1处露筋，长0.8 m。

2)上部结构。主桥箱梁外部病害主要有：2处混凝土孔洞，面积为0.02 m2，主梁16处底板混凝土空洞、蜂窝露筋，面积7.3 m2，3处底板混凝土蜂窝麻面，面积6.51 m2，2处节段错台，错台最宽处为0.1 m；主梁箱外底板共有70条纵向裂缝，裂缝共长143 m，最大裂缝宽度0.2 mm；1条横向裂缝，裂缝长1.08 m，裂缝宽度0.20 mm，共有2处网状裂缝，总面积为48.75 m2，裂缝最宽处为0.4 mm。

桥箱梁内部病害主要有：横隔板横向裂缝1条，裂缝长0.4 m，裂缝宽度0.02 mm；横隔板竖向裂缝1条，裂缝长1.6 m，裂缝宽度0.4 mm；腹板纵向裂缝3条，裂缝共长3.18 m，最大裂缝宽度0.20 mm；腹板斜裂缝17条，裂缝共长20.27 m，最大裂缝宽度0.20 mm；顶板纵向裂缝1条，裂缝长2.0 m，裂缝宽度0.1 mm，4处节段错台，错台最宽处为0.19 m，5处空洞露筋，露筋面积为1.756 m2，2处顶板析白，1处顶板渗水，3处腹板孔洞，2处箱内梁底面垃圾堆积。

4处支座剪切变形，最大剪切变形10°。

3)下部结构。2处桥梁盖梁网状裂缝，总面积为2.6 m2，裂缝宽度为0.1 mm，1处桥墩盖梁横向裂缝，裂缝长1.07 m，裂缝宽0.12 mm。

2.2 几何形态

利用桥梁竣工是布置的永久观测点，以主墩墩顶设计标高为基线，测出该桥桥面线形在跨中位置存在7.3 cm的下挠；梁底线形数据也反映该桥跨中存在下挠；主墩水平变位绝对值为：30.2 mm～62.9 mm；相对值为：0.10%～0.27%，规范限值为小于0.3%(相对值)且不大于20 mm(绝对值)，该桥主墩墩身水平变位相对值未超过规范要求，绝对值较大。

2.3 材质参数

根据JTG/T J21—2011公路桥梁承载能力检测评定规程，本桥结构混凝土强度处于“良好”状态，评定标度为1；钢筋保护层厚度对钢筋耐久性影响为“有轻度影响”，评定标度为2；钢筋锈蚀对钢筋耐久性影响为“无锈蚀活动性或锈蚀活动性不确定”，评定标度为1；混凝土电阻率导致的锈蚀速率“很慢”，评定标度为1；氯离子含量诱发钢筋锈蚀的可能性“很小”，评定标度为1。

根据JTG H11—2004公路桥涵养护规范中桥梁技术状况评定方法和标准，该桥的全桥技术状况评定结果为三类，处于“有中等缺损，尚能维持正常使用功能”。

3 成因分析

3.1 桥面系

伸缩缝存在防水橡胶条破损，主要原因为：橡胶条老化而导致局部破坏；伸缩缝锚固区混凝土开裂，主要原因为：混凝土浇筑养护时间不够或在使用过程中，局部受车辆荷载的强烈冲击，出现开裂；栏杆刮痕、破损、开裂，主要原因为：栏杆混凝土收缩出现裂缝，或者受到撞击。

3.2 上部结构

混凝土箱梁的顶板纵向裂缝。主要原因：

1)主要是由于温度及收缩作用引起。同时箱梁内外温度变化不同，导致内外温差，产生次应力也会导致开裂。2)由于顶板横向弯矩主要受活载影响，超载很容易导致纵向裂缝。3)较大的纵向预应力，其造成横向拉应力超过混凝土的抗拉强度。

混凝土箱梁的腹板斜裂缝。主要原因：

1)边跨梁端附近梁段，紧邻边跨支座，剪力较大，同时还存在着箱梁截面弯矩作用区，剪应力与弯曲应力共同作用而产生腹板斜裂缝；2)腹板竖向预应力钢筋的有效预应力较低，起不到设计上要求的竖向预应力作用，从而产生箱梁腹板混凝土斜裂缝。

箱梁外部底板纵向裂缝，主要病害原因：

1)施工期底板的预应力钢束及管道不直，张拉后预应力钢束由实际偏差位置向下移动，从而造成箱梁底板纵向开裂；2)局部混凝土保护层厚度不足或施工中混凝土收缩，导致沿预应力钢筋或普通钢筋的开裂；3)运营期日照辐射作用，即温度梯度作用产生开裂。

箱梁外部底板横向裂缝，主要病害原因：

1)施工期的混凝土收缩开裂或混凝土质量较差；2)底板预应力储备不足或存在过大的拉应力；3)箱梁高度方向的日照温度梯度，升温时可能在底板产生横向裂缝；4)预应力张拉不到位或运营中超重车辆过多。

混凝土箱梁横隔板存在裂缝。主要原因为：施工期的混凝土收缩作用，加之该处受力复杂，或者运营期的温度作用而导致。

3.3 跨中下挠

跨中下挠的影响因素较多且复杂，主要原因：

1)对预应力损失预计不足[4]；2)设计施工原因导致有效预应力降低[4]；3)主梁开裂削弱结构的整体刚度[4]；4)实际运营中超载严重[3]；5)箱梁温度应力的影响[3]。

4 结语

连续刚构梁桥成桥运营后，对其进行检测，需要专业机构利用专业技术设备才能开展，加大了日常养护难度。通过桥梁实际检测缺陷及成因分析可知：

1)部分施工缺陷：如错台，混凝土收缩、徐变裂缝、保护层厚度不足等，可以加强在施工过程中的质量控制进而避免；2)跨中下挠是影响连续刚构梁桥正常运营的重要因素。在桥梁成桥后应利用布置的永久观测点加强对在役桥梁的长期观测，并将数据与成桥数据进行对比，指导桥梁养护；3)超载也是导致桥梁病害的主要因素，应加强日常车辆管理。

[1] JTG H11—2004，公路桥涵养护规范[S].

[2] JTG/T H21—2011，公路桥梁技术状况评定标准[S].

[3] 苏 雨.浅析连续刚构桥梁跨中下挠的成因及对策[J].山西建筑，2011，37(7)：157-158.

[4] 巴 力，高 岩.大跨径连续刚构桥跨中下挠的主要影响因素浅析[D].北京：中国铁道科学研究院，2008.

Analysis on common continuous rigid in-operation beam bridge defects and causes

Xiao Yi

(GuizhouHighwayGroupCo.,Ltd,Guiyang550014,China)

Integrating with engineering examples, the thesis briefly illustrates major geometrical form detecting and material parameter detecting contents of continuous rigid in-operation beam bridge, introduces common appearance defect types of continuous ridge bridge, and analyzes appearance defects occurring causes from three aspects of bridge deck system, upper structure and lower cross-beam deflection, which will be good for formulating suitable bridge defects processing scheme.

continuous rigid beam bridge, appearance defect, bridge deck system, material parameter

1009-6825(2016)27-0152-02

2016-07-19

肖 毅(1986- )，男，硕士，工程师

U448.23

A