高速公路预应力混凝土连续箱梁桥病害调查

胡博文，葛浩忠，张 晨

(南通大学交通与土木工程学院，江苏 南通 226019)

0 概 述

预应力混凝土连续箱梁桥一般采用薄壁箱型截面，其抗弯、抗扭刚度较大，整体性好，可同时承受正、负弯矩的作用，因此在中、大跨径桥梁中的应用非常广泛。高速公路桥梁在通车运营后普遍出现了桥体开裂、破损、下挠等病害，严重影响了结构的正常使用和使用寿命，该文采用现场调研与技术资料调查相结合的方式，对不同地区38座高速公路预应力混凝土连续箱梁桥进行了详细地调查研究。

1 预应力混凝土连续箱梁桥调查概况

该文调研了包括G3京杭运河大桥、G50太浦河特大桥、G2513京杭运河特大桥、G50京杭运河特大桥等不同地区38座高速公路预应力混凝土连续箱梁桥。按照《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)对桥跨进行了分类，如表1所示。其中，“特大桥”、“大桥”的数量占比达到97.4%，充分说明该桥型在大跨径桥梁中的应用非常普遍。

表1 调研桥梁按跨径分类

如表2所示，调研桥梁的桥龄大部分在20年以内，占调研桥梁总数的76.3%。

表2 调研桥梁按桥龄分类

按照《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)的相关规定，调研桥梁技术状况评定等级大部分属于一类、二类，整体桥况良好。

表3 调研桥梁按技术状况分类

2 预应力混凝土连续箱梁桥病害统计

2.1 裂缝

按照裂缝开展的方向可将其分为竖向、纵向、斜向、横向和环向裂缝，前4种主要发生于箱梁截面，最后一种发生于桥墩。

(2)裂缝发生频率

病害发生频率可按照发生某病害桥梁座数与被调研桥梁总数之比进行定义，该指标可表征某病害发生的频繁程度。

横向裂缝在箱梁截面各部位的发生频率如图1所示，按照不同部位病害发生的频率高低排序，依次为翼板(10.5%)、横隔板及顶板(各7.9%)、底板(5.3%)处。横向裂缝主要分布在箱梁翼板、顶板和横隔板处。

图1 横向裂缝发生频率

纵向裂缝在箱梁截面各部位发生的频率如图2所示，按照频率高低排序，依次为顶板(39.5%)、底板(26.3%)、腹板(18.4%)和翼板(7.9%)处。纵向裂缝主要集中在顶、底板，而在腹板和翼板处出现的频率相对较低。

图2 纵向裂缝各部位分布

竖向裂缝在箱梁截面各部位发生的频率如图3所示，按照频率高低排序，依次为腹板(34.2%)、横隔板(15.8%)和桥墩(13.2%)处。竖向裂缝主要集中在腹板，部分出现在横隔板和墩台处。

图3 竖向裂缝发生频率

斜向裂缝在箱梁截面各部位发生的频率如图4所示，按照频率高低排序，依次为腹板(34.2%)、横隔板(13.2%)、翼板和顶板(7.9%)处。斜向裂缝集中发生于腹板。此外，底板、翼板、横隔板、墩台等部位也存在斜向裂缝。

图4 斜向裂缝发生频率

由调查结果可知，顶板纵向裂缝、腹板竖向裂缝和腹板斜向裂缝出现频率均超过了34%，而横向裂缝在箱梁截面各部位发生的频率均较低，因此应重点关注前3种裂缝。

(2)裂缝数量

统计各类裂缝数量的分布，如表4所示。按照数量占比排序，依次为竖向、纵向、斜向、横向和环向裂缝。前三类裂缝数量占裂缝总数的92.1%，应予以重点关注。

表4 各类裂缝数量统计

在三类裂缝当中，按照病害发生频率可细分为重点关注(3星，30%以上)、密切关注(2星，20%以上)和一般关注(1星，10%以上)三档，详见表5。

表5 裂缝关注程度分类

(3)裂缝宽度

《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2004)规定了预应力混凝土桥梁结构的裂缝宽度限值为0.2 mm。

根据表5确定的裂缝关注程度分类，对前述4座重点调研的预应力混凝土连续箱梁桥裂缝宽度情况进行统计。

表6 裂缝严重程度统计结果

由图5可知，除了腹板纵向裂缝以外，各部位裂缝以轻度裂缝为主，占比均超过了50%。其余裂缝基本为重度裂缝，只有横隔板出现了3条(0.3%)严重程度的裂缝。结果表明，尽管裂缝病害比较普遍，但是总体可控，病害程度较轻。

图5 各类裂缝中轻度裂缝占比

2.2 混凝土破损、露筋

混凝土破损发生频率如图6所示：混凝土破损的部位相对集中于底板、翼板和横隔板，但是其发生频率普遍20%以下，说明该病害总体处于一般关注程度。

图6 混凝土破损发生频率

混凝土露筋发生频率如图7所示：混凝土露筋情况相对集中于底板、翼板，但其发生频率依然较低。混凝土的破损、露筋两类病害往往伴随而生。

图7 露筋发生频率

3 结 论

(1)该文根据病害出现的频率、数量和程度对其进行了分级，为桥梁结构的后期保养维修提供了依据。

(2)根据调查结果，竖向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝数量占比较大；腹板斜向、竖向裂缝以及顶板纵向裂缝应予以重点关注。

(3)统计的高速公路桥梁中裂缝病害比较普遍，但是其病害程度总体可控。应加强对施工质量的监控，减少各类病害的产生。