预应力混凝土连续刚构桥箱梁裂缝成因分析及处治措施

许殿瑞

摘 要 大跨径预应力混凝土连续刚构桥在运营过程中时常出现箱梁开裂病害。本文以高速公路某大桥为工程实例，针对本桥出现的病害进行了原因分析，提出了处治方案，为类似桥梁的病害处治提供参考。

关键词 连续刚构桥;裂缝成因;处治措施

引言

预应力混凝土连续梁桥具有跨越能力突出、外观简洁优美以及良好的使用性能等优点，在桥梁建设中得到越来越广泛的应用。而连续刚构桥以其跨越能力大、结构简单、受力合理、工程造价低等优势被广泛应用于公路，城市桥梁。然而随着连续刚构桥数量的增加及运营时间的增长，工程病害也随之而来。主要表现有箱梁腹板出现斜裂缝、顶板纵向裂缝、合龙段箱梁外底板纵向裂缝等。

混凝土构件裂缝问题是个比较复杂的问题，它涉及混凝土的材料性质，构造特点及施工环境外力等各方面的问题，现结合某高速公路预应力混凝土连续刚构梁桥箱梁开裂病害情况，浅谈裂缝成因及病害处治措施。

1工程概况

某大桥主桥上部结构采用预应力混凝土连续刚构箱梁。箱梁根部高度3.6m，跨中高度1.8m;箱梁根部底板厚60cm，跨中底板厚28cm，箱梁高度及底板厚度按1.8次抛物线变化。箱梁跨中腹板厚50cm，支点腹板厚70cm，顶板厚25cm。箱梁顶宽12.25m，底宽6.15m，顶板悬臂长度3.05m，悬臂板端部厚18cm，根部厚60cm。箱梁顶设有2%双向横坡，箱梁浇筑分段长度分别为0#块9m，1#块～7#块3m/3.5m，中跨合龙段长2m，边跨合龙段长3.72m/4.12m，箱梁纵向采用预应力，钢束每股直径15.24mm，大吨位群锚体系。下部结构为双肢薄壁墩，群桩基础[1]。

该大桥于2014年2月份全桥合拢，8月份桥面系全部完工，2014年11月份通车，至今已有六年半时间。

2箱梁开裂情况

2018年6月13日，在进行常规检查时发现，左右幅箱梁内部腹板、顶板及跨中合龙段存在局部开裂现象。

（1）腹板裂缝。左右幅第二、三跨（即两中跨）5至7#块段（即1/4跨至3/8跨）腹板内表面存在1至2道斜向裂缝，裂缝长度0.6m～1.1m（未贯穿腹板顶底面），宽度0.149～0.243mm。

（2）顶板纵向裂缝。全桥多数块段箱梁顶板底板面存在纵桥向裂缝，裂缝长度纵向贯穿各施工块段，宽度0.1～0.238mm。

（3）合龙段箱梁外底板纵向裂缝。合龙段箱梁外底板存在纵桥向裂缝，宽度0.163～0.232mm，其余施工块段未见该形态裂缝，跨中合龙段无横桥向裂缝。

3原因分析

3.1 腹板斜向裂缝产生原因分析

腹板斜向裂缝主要出现在1/4跨至3/8跨段落（5至7#施工块段）。腹板厚度从1/4跨处向跨中逐渐变薄（5#块段内腹板厚度由70cm渐变为50cm，6、7#块段及合龙段腹板厚度均为50cm）。竖向预应力筋从墩顶至1/4跨处为双排布设，1/4跨处向跨中段落为单排布设（从5至7#块段均为单排布设）。5至7#施工块段箱梁腹板内主拉应力大于混凝土抗拉强度，而产生腹板斜裂缝，但裂缝仅存在于腹板内表面，未贯通腹板内外表面。

3.2 顶板纵向裂缝产生原因分析

该桥梁上部结构为单箱单室箱梁，梁体较宽，顶板横向跨度大（两腹板中线间距离大），顶板在恒载和活载作用下，顶板跨中正弯矩较大，导致顶板底面中心线附近出现纵桥向裂缝。但从现场来看，未见裂缝处渗水泛碱现象，可以断定该形态裂缝未贯穿顶板。

3.3 合龙段箱梁底板外侧纵向裂缝产生原因分析

该桥为悬臂对称施工的连续刚构桥，跨中合龙段箱梁底板内纵向预应力钢束布设密集，施工期间控制稍有不善，易出现梁底纵向裂缝，但该类形态裂缝并非结构性裂缝[2]。

4处治方案

腹板斜裂缝、顶板纵桥向裂缝及部分箱梁腹板斜向裂缝分别存在于顶板底面和腹板内表面，且未内外贯通;跨中合龙段箱梁底板纵向裂缝并非结构性裂缝，方案采用对宽度超过0.15mm裂缝进行低压注胶、宽度小于0.15mm裂缝进行表面封闭处理。

4.1 裂缝宽度小于0.15mm时

对于宽度小于0.15mm的混凝土裂缝，用专用的封缝胶进行表面封閉。裂缝封闭胶的性能要求符合《混凝土结构加固设计规范》要求。

（1）混凝土表面打磨：采用磨光机沿裂缝走向对混凝土表面进行打磨、清理，去掉1～2mm厚表层，打磨宽度为裂缝两侧各5cm。

（2）表面清理：采用抹布将裂缝处混凝土表面的灰尘擦抹干净，然后用高压空气将裂缝空隙里的灰尘吹洗干净，再用丙酮将裂缝周围擦洗干净。

（3）甲乙组料按比例进行配胶，充分混合，配胶均匀。

（4）用油灰刀沿裂缝20～30mm宽的范围往复涂刮并均匀涂抹一层厚约1～2mm裂缝封闭胶，抹胶时应防止产生小孔和气泡，要刮平整，保证封闭严密可靠。密封完成后，让封口自然固化。

4.2 裂缝宽度大于等于0.15mm时

当裂缝宽度大于等于0.15mm时，采用灌浆法修补。

灌浆法修补工艺流程：施工准备→查缝定位→布孔、钻孔→清缝→安装灌浆塞、连接灌浆泵→灌浆→封孔→检查。

（1）混凝土表面打磨：采用磨光机沿裂缝走向对混凝土表面进行打磨、清理，打磨宽度为裂缝两侧各10cm。

（2）表面清理：采用抹布将裂缝处混凝土表面的灰尘擦抹干净，然后用高压空气将裂缝空隙里的灰尘吹洗干净，再用丙酮将裂缝周围擦洗干净。

（3）钻孔、粘贴注胶嘴：沿裂缝走向以15～20cm的间距钻孔、粘贴注胶嘴，使用封缝胶封闭裂缝表面，厚约2mm，宽约25mm，6～8小时后注射裂缝胶。钻孔间距、深度可根据化学浆液生产厂家的技术指导实施，原则上宽缝可稀、窄缝可密，但每一条裂缝至少须各有一个进浆孔和排气孔。

（4）配置浆液。根据化学浆液生产厂家的技术指导配置改性环氧化学浆液。

低压压注改性环氧化学浆液应具有一定抗冲击、变形能力、浆液黏度小、渗透能力强，此外还应满足如下技术指标：

（5）灌浆、封口。将专用灌浆化学浆液拌匀装入压力灌浆器，连接灌浆嘴，通过低压加压将化学浆液灌入裂缝。灌浆顺序由一端向另一端依次连续进行逐一灌注，待相邻灌浆嘴冒浆后可灌注下一孔。浆液表面初凝后可拆下预埋的灌浆嘴，再用速凝封闭胶将灌浆嘴处封堵平整，即为压力灌浆完毕。灌浆完毕后用钢砂纸打磨封口封闭胶，用高效洗涤剂（丙酮）清洗干净。在裂缝处涂抹环氧基液浆，即封口完毕。

灌浆压力、灌浆量需根据裂缝部位的具体情况确定。灌浆压力以0.2～0.4MPa为宜（一般灌浆压力0.3MPa），压力逐渐升高，防止骤然加压使裂缝扩大，严防高压对混凝土造成扩缝劈裂带来新的破坏。

5结束语

通过对病害产生的原因分析以及采取了得当的处理措施，该桥的病害得到了很好的处治，桥的承载能力和耐久性得到了提高，保证了大桥的整体结构安全和今后长期的正常运营。预应力混凝土连续刚构桥梁开裂原因是复杂的，有设计方面的原因，也有施工方面的原因，无论是设计者还是建设者都应该以高度的责任感去面对工程建设，避免此种病害的发生。

参考文献

[1] 公路桥梁加固设计规范：JTG/T J22-2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2] 公路桥梁加固施工技术规范：JTG/T J23-2008[S].北京：中国标准出版社，2008.