大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁常見問題與對(duì)策的研究

胡 未 謝偉偉

（贛州博達(dá)公路有限公司，江西 贛州341000）

1 常見病害

經(jīng)過對(duì)國內(nèi)已建成的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁的來看，通過調(diào)查，我國已成的大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁中，出現(xiàn)的病害主要有以下幾種情況：跨中撓度過大；箱梁腹板、底板產(chǎn)生裂縫；墩頂0#梁段開裂；橋墩墩身裂縫。

2 裂縫形成的原因

目前，我國大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋裂縫形成的原因，主要有以下幾方面：在主橋總體設(shè)計(jì)中，跨徑比例、箱梁截面尺寸的擬定不合理；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗彎剪能力不足；對(duì)有預(yù)應(yīng)力鋼束引起的附加力估計(jì)不足；對(duì)溫度應(yīng)力的重視不夠；施工質(zhì)量不好，其中包括：混凝土澆筑與養(yǎng)生不好、預(yù)應(yīng)力鋼束的保護(hù)層厚度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、支架與模板變形過大、預(yù)應(yīng)力張拉力不足、灌漿不及時(shí)或其它質(zhì)量問題等。

2.1 腹板斜裂縫原因分析

腹板偏薄；取消了豎彎束；豎向預(yù)應(yīng)力筋作用不如初期設(shè)計(jì)期待的好；施工粗糙，未達(dá)設(shè)計(jì)要求。

2.2 跨中底板縱向裂縫原因分析

底板厚度偏薄；橫向普通鋼筋配設(shè)不強(qiáng)；張拉錨固未分批次張拉和未及時(shí)進(jìn)行孔道灌漿。

2.3 頂板縱向裂縫原因分析

主梁截面箱寬與翼板寬不當(dāng)，橫向預(yù)應(yīng)力鋼束設(shè)置不合理；橫向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時(shí)間不當(dāng)，造成橫向預(yù)應(yīng)力分布不均勻；箱梁溫度應(yīng)力計(jì)算與實(shí)際清況不符。

3 后期主梁下?lián)线^大的原因分析

后期主梁下?lián)线^大的原因主要有以下幾個(gè)方面：當(dāng)前大型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁一般采用泵送混凝土澆筑，混凝土強(qiáng)度高、水灰比較大，各種添加劑(減水劑、早強(qiáng)劑、緩凝劑)多，對(duì)混凝土的收縮徐變特性有較大的影響，尤其是對(duì)混凝土后期徐變的影響。加載齡期對(duì)混凝土的徐變有較大影響。預(yù)應(yīng)力度的大小對(duì)混凝土的徐變有影響。混凝土徐變變形加大，預(yù)應(yīng)力束的預(yù)應(yīng)力損失也相應(yīng)加大，進(jìn)一步減小了預(yù)應(yīng)力度，從而導(dǎo)致主梁下?lián)献冃沃导哟蟆?/p>

4 設(shè)計(jì)與施工對(duì)策

從對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋出現(xiàn)問題的原因進(jìn)行分析的結(jié)果來看，其實(shí)這些問題在早期并不影響結(jié)構(gòu)的整體安全，但隨著時(shí)間的推移，會(huì)逐漸降低結(jié)構(gòu)的耐久性。針對(duì)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋問題出現(xiàn)的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)與施工中可以采取相應(yīng)的有效措施，來克服和盡量減少問題的產(chǎn)生。

4.1 箱梁裂縫的預(yù)防

根據(jù)現(xiàn)有橋梁問題的產(chǎn)生，箱梁的裂縫主要出現(xiàn)在腹板、底板和頂板，腹板裂縫多出現(xiàn)在L/4～L/8之間，底板裂縫多出現(xiàn)在跨中部位及邊跨現(xiàn)澆段。分析原因，主要是腹板內(nèi)的剪應(yīng)力、主拉應(yīng)力和局部拉應(yīng)力場作用的結(jié)果。針對(duì)這些情況，在設(shè)計(jì)與施工中可以采取以下措施：

選擇合適的箱梁下緣曲線。大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋多采用變截面箱粱，底板下緣曲線常采用半立方拋物線和二次拋物線。采用二次拋物線可以使箱梁L/4～L/8段的梁高減小，減小了結(jié)構(gòu)自重，但對(duì)克服該區(qū)段的主拉應(yīng)力不利。

設(shè)計(jì)合適可靠的豎向預(yù)應(yīng)力。箱梁施加豎向預(yù)應(yīng)力的主要目的是克服主拉應(yīng)力，豎向預(yù)應(yīng)力的有效性，對(duì)箱梁腹板的受力影響很大。豎向預(yù)應(yīng)力常采用精軋螺紋粗鋼筋或鋼絞線。

增加縱向預(yù)應(yīng)力下彎束。由于豎向預(yù)應(yīng)力的施工質(zhì)量很難完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，適當(dāng)增設(shè)腹板下彎束，對(duì)克服腹板內(nèi)的主拉應(yīng)力和剪應(yīng)力有利，同時(shí)下彎束應(yīng)彎至截面高度的2/3以下。在中跨跨中及懸臂中部設(shè)置橫隔板，提高箱梁畸變剛度，從而提高箱梁受力的整體性。

適當(dāng)增加邊跨現(xiàn)澆段的底板和腹板厚度，并設(shè)置足夠的防崩鋼筋。由于受力和錨固的需要，邊跨底板預(yù)應(yīng)力束在邊跨現(xiàn)澆段向頂板方向彎曲，且該處鋼束豎彎曲線半徑較小。鋼束彎曲產(chǎn)生的附加徑向力使預(yù)應(yīng)力管道下緣混凝土承受徑向荷載的作用，底板因受過大的徑向力而容易產(chǎn)生崩裂。

合攏段的混凝土標(biāo)號(hào)提高半級(jí)或一級(jí)。由于連續(xù)剛構(gòu)橋往往具有跨度大，施工過程存在結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)。合攏段不但是結(jié)構(gòu)最薄弱的部分，而且該部分為后澆混凝土。箱梁合攏段混凝土的澆注，使得結(jié)構(gòu)由原來的靜定結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成了超靜定結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于合攏溫度的影響，使得該部分的應(yīng)力狀況相對(duì)較為復(fù)雜，提高混凝土的等級(jí)，可以提高結(jié)構(gòu)的抗裂效應(yīng)。

合理確定箱寬與懸臂翼緣寬的比例，合理設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，使頂板在各種工況情況下不出現(xiàn)引起開裂的拉應(yīng)力。適當(dāng)加強(qiáng)橋面鋪裝鋼筋，如混凝土橋面，則應(yīng)注意設(shè)置混凝士橋面變形縱向縫的位置。根據(jù)計(jì)算分析，合理設(shè)置箱梁橋面板橫向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉錨固程序，分批張拉橫向預(yù)應(yīng)力鋼束，使橫向預(yù)應(yīng)力分布趨于均勻。

4.2 墩頂0#梁段裂縫預(yù)防

通過分析，這些裂縫的產(chǎn)生主要是由于溫度內(nèi)力、主梁預(yù)加應(yīng)力及混凝土收縮引起的。為了防止裂縫的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)與施工中可以采取以下措施：

箱梁0#梁段的橫隔板的厚度不宜太厚，應(yīng)盡可能與頂板、腹板的剛度匹配，以改善箱梁0#梁段的受力狀況。

由于主墩墩頂彎矩較大，而墩、梁交接處為2次施工的分界點(diǎn)，使得該處受力不利。因此箱梁0#梁段的豎向預(yù)應(yīng)力可延伸至墩頂以下5～10m，以改善墩、梁交接處的受力。

設(shè)置足夠的底板鋼筋，必要時(shí)設(shè)置臨時(shí)預(yù)應(yīng)力。在箱梁0#梁段的內(nèi)、外主筋的表面設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)片，同時(shí)箱梁0#梁段的混凝土中可加入抗混凝土開裂的杜拉纖維或鋼纖維，以提高結(jié)構(gòu)的抗裂性能。

4.3 橋墩墩身裂縫預(yù)防

根據(jù)大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋的受力特點(diǎn)，其墩身大多為柔性墩，常見的有雙肢薄壁墩和空心薄壁墩。雙肢薄壁墩常用于墩身不高的情況，墩身較高常采用空心薄壁墩。分析大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋墩身開裂的原因，均是由于混凝土的收縮、日照溫差、內(nèi)外溫差的影響，而造成表面開裂。為了減小混凝土的收縮，增強(qiáng)混凝土的抗裂性，設(shè)計(jì)與施工中除了配置足夠的受力鋼筋外，尚應(yīng)在主筋的外表面設(shè)置防裂鋼筋網(wǎng)片，同時(shí)在混凝土中加入一定的抗裂防水膨脹劑。

4.4 跨中撓度過大預(yù)防

很多大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋梁雖然在主梁的設(shè)計(jì)中設(shè)有足夠的預(yù)拱度，但在建成通車一段時(shí)間后，箱梁跨中均出現(xiàn)不同程度的下?lián)希@不但給行車帶來麻煩，而且會(huì)使結(jié)構(gòu)開裂、破壞，給結(jié)構(gòu)帶來安全隱患。因此，在設(shè)計(jì)與施工中可以采取以下措施：

適當(dāng)增加梁高，提高結(jié)構(gòu)的承載能力。高、跨比是影響主梁受力的主要參數(shù)，適當(dāng)增加梁高，可以提高結(jié)構(gòu)的承載能力。

梁高，可增加主梁的剛度，改善主梁應(yīng)力狀況。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)早期連續(xù)剛構(gòu)箱梁根部梁高一般為中跨長度的1/16～1/18，近期設(shè)計(jì)的連續(xù)剛構(gòu)橋，箱梁根部梁高一般為中跨長度的1/16～1/17。

設(shè)置足夠的施工預(yù)拱度。混凝土的收縮徐變對(duì)撓度的影響較大，而根據(jù)目前的理論，較難準(zhǔn)確計(jì)算，因此適當(dāng)加大跨中預(yù)拱度，以抵消箱梁的后期下?lián)稀?/p>

增加底板預(yù)應(yīng)力束，并采用分批張拉，部分底板預(yù)應(yīng)力束可滯后1年左右的時(shí)間，待混凝土完成一定的收縮、徐變后再張拉。

在中跨底板適當(dāng)設(shè)置體外備用鋼束，待需要時(shí)進(jìn)行張拉。

延長混凝土的加載齡期，減少徐變對(duì)結(jié)構(gòu)的影響，如工期容許，要求縱向預(yù)應(yīng)力的張拉齡期不少于7d。

在施工中要控制混凝土的坍落度最好在18厘米以下，并且盡可能的延長混凝土的加載齡期，并加強(qiáng)施工控制，保證主梁設(shè)計(jì)線形。

5 結(jié)束語

雖然連續(xù)剛構(gòu)橋不論在設(shè)計(jì)方面還是在施工方面，都有較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，而且在國內(nèi)建成較多，但由于目前對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋梁認(rèn)識(shí)的局限性，很多大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋均出現(xiàn)了不同程度的病害。如何克服和盡量減少病害的產(chǎn)生，是目前在設(shè)計(jì)與施工過程中急需解決的問題。

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