连续刚构桥病害及处理措施

连续刚构桥病害及处理措施

王悦,李姗

王悦；李姗（沈阳市市政工程设计研究院苏州分院，苏州215000）

摘要：近年来，大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁在我国得到了较快的发展，但在运营过程中相继出现了种种病害。文章研究探讨了大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的典型病害类型及成因，并在此基础上，给出了相应的处理措施。

关键词：桥梁工程；连续刚构；病害；裂缝

中图分类号：U44文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）03-0200-01

0引言

为了更好地发挥已建桥梁的作用，需要通过技术手段对桥梁的病害进行处理，以期在短期内迅速提高桥梁承载力，消除交通安全隐患。

1连续刚构桥特点

连续刚构桥是墩梁固接的连续梁桥。连续刚构桥也分跨中带铰和跨中无铰两种类型，两者一般均采用变高度梁。高墩的柔度可以适应结构由预加力、混凝上收缩徐变和温度变化所引起的纵向位移。连续刚构桥结构为多次超静定结构，混凝上收缩、徐变、温度变化，预应力作用、墩台不均匀沉降等引起的附加内力对结构的影响较大，但同时这种桥具有结构整体性好、抗震性能优越、抗扭潜力大、结构受力合理、桥型简洁明快等优点。

连续刚构也具有特定的适用条件：虽为墩梁固结的多次超静定刚架结构，但设计目标是使其结构行为接近连续梁，所以跨度不宜太小、连续孔跨不宜太多、桥墩不宜太矮、总桥长不宜太长；大跨径混凝土梁桥主要缺点是自重大，其承载能力绝大部分用于克服自重。

2连续刚构桥病害及成因分析

目前，大跨径预应力混凝土连续刚构桥出现的病害主要集中在两个方面：一是混凝土开裂，如箱梁竖向开裂、箱梁底板纵向开裂、箱梁腹板出现斜裂缝等；另一类是主跨跨中下挠幅度过大。引起这些病害的原因大致可以归结为设计、施工以及材料三个方面。

2.1箱梁开裂

（1）腹板斜裂缝问题。对于大跨径桥梁，在主拉应力较大的梁段，往往设置了竖向预应力筋，能大大抵消荷载作用引起的主拉应力。采用纵向预应力布置方案，将预应力钢束线形尽量简化，钢束平弯和竖弯种类较少且极有规律，预应力施工难度较小，取消了下弯束和弯起束，箱梁腹板90%以上长度范围内均无纵向预应力通道穿过，有利于钢筋骨架的绑扎和腹板混凝土的浇筑，更容易保证硅的质量。（2）顶板纵向开裂问题。①主梁顶板在较长悬臂箱梁翼板的根部，恒载、活载产生的负弯矩均较大，顶板跨中的活载正弯矩较大，横向预应力钢绞线布设不可能在悬臂根部布置在顶板上缘而在跨中却布置于顶板下缘。②根据计算分析，连续刚构箱梁在浇筑完一节混凝土后即张拉完该节段桥面横向预应力钢束，由于应力分布和叠加，桥面板中横向预应力分布极不均匀，这也是造成桥面板出现局部纵向开裂的原因之一。（3）跨中底板纵向裂缝问题。为了减轻结构自重，箱梁底板在跨中一般比较薄。为了锚固靠近腹板，减小平弯角度，往往预应力钢束横向布置间距较小，在此截面的挖空率非常大，截面削弱较大，加之如横向普通钢筋配置不强，此部分混凝土浇筑质量又有问题，则在强大的底板纵向预应力束全部张拉锚固时，底板混凝土因承受不了底板束的压力而导致开裂。

2.2跨中下挠

（1）对混凝土徐变的影响程度及长期性估计不足。大跨度连续刚构桥跨中下挠过大不仅影响其外观及行车，而且对其受力也将产生一定影响，从设计的角度来分析其原因主要是对混凝土徐变的影响程度及长期性估计不足。（2）预应力度对混凝土徐变的影响。大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁若预应力度较小，则徐变变形可能增大，导致主梁下挠变形加大。反之，混凝土徐变变形加大，预应力束的应力损失也相应加大，进一步减小了预应力度，从而导致主梁下挠变形值加大。

2.3施工因素

（1）混凝土由多种地方性材料配制而成，施工过程中对混凝土原材料的选择及拌合、浇注控制不严，导致混凝土的品质达不到设计的要求。（2）箱梁的腹板承受各种荷载组合下的主拉应力或主压应力，腹板的厚度较设计厚度减薄将进一步恶化腹板斜截面的抗剪能力，甚至会导致腹板开裂。（3）施工的过程控制不严而可能出现钢筋连接质量差、绑扎不到位、混凝土拌合及振捣质量差、模板安装不牢固，导致漏振、蜂窝、麻面、露筋、漏浆、错台等质量问题。

2.4材料因素

（1）自收缩开裂。高强混凝土由于自干燥，并由此产生的自收缩，使混凝土产生早期裂纹，与长期的干燥收缩是不同的，自收缩开裂降低混凝土耐久性。（2）湿胀开裂。湿胀开裂是由于高强混凝土的水灰比低，混凝土中部分水泥没有水化，混凝土在水分长期作用下，外来水分扩散到混凝土内部后与水泥发生水化反应，膨胀应力超过混凝土的抗拉强度时造成的开裂。（3）脆性。高强混凝土的延性比普通混凝土差，素混凝土的延性随强度的增加而降低。

3处理措施

3.1针对承载能力小足的加固措施

（1）通过增大原结构构件截面提高原结构的强度和刚度；（2）更换结构构件或新增构件，取代承载能力不足的构件；（3）改变原结构的受力体系，降低部分构件的受力；（4）对原结构施加外应力，以改变其应力分布，达到提高原结构的强度和刚度。

3.2针对混凝土开裂的加固措施

针对混凝土开裂的加固措施为了约束箱梁裂缝的进一步发展，加强对腹板混凝土的约束，增强腹板抗剪承载能力和刚度，可采取腹板内侧粘贴钢板的措施。对于粘贴钢板需要注意两点：（1）混凝土表面先要找平处理，表面不平整则无法保证混凝土与钢板紧密粘贴；（2）粘贴胶质量一定要有保证。

4结语

通过以上分析，可以得出如下结论：（1）除施工缺陷外，混凝土开裂和主跨跨中区段下挠幅度过大是预应力混凝土连续刚构桥最常见的两种病害形式，产生病害的原因往往不是单一的；（2）针对混凝土开裂的常用维修加固措施是灌注环氧浆液和粘贴钢板，针对跨中区段下挠幅度过大的最常用加固措施是体外预应力加固法。

参考文献：

[1]范立础.预应力混凝土桥梁[M].北京:人民交通出版社，1988.

[2]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社，2001.

[3]徐艳玲.高墩大跨弯连续刚构桥弹塑性抗震性能评估[D].西安：长安大学，2008.