連續剛構橋的主要病害及病害分析

朱宗倫

【摘要】人們為了尋求新的橋梁來跨越河道或者山區，連續剛構橋在我國得到了迅速發展。然而在役連續剛構橋在正常使用過程中，不僅要受到車輛、人群、地震、風等因素作用，還會受到環境、以及一些化學物質侵蝕，并且橋梁自身材料也受到退化等等，隨著現在交通量的增加，目前作為連續剛構橋已經出現了不同程度的一些病害情況，從而導致現在許多在役連續剛構橋存在安全隱患，使許多在役連續剛構橋的承載能力不足，嚴重的影響到了我們的交通路網的暢通和車輛運營的安全。

【關鍵詞】連續剛構橋；退化；病害情況；承載能力

一、 連續鋼構橋的介紹

連續剛構橋是預應力混凝土大跨徑梁式橋的主要橋型之一，它綜合了T形剛構橋和連續梁的受力特點，將主梁做成連續體，與薄壁橋墩固結而成。在上世紀60年代，前聯邦德國首先使用懸臂澆筑法在萊茵河上建立了主跨為114.2m和208.0m的沃爾姆斯和本道夫橋。

大跨度預應力混凝土連續剛構橋梁的主梁一般采用箱形截面，包括單箱單室、單箱雙室、雙箱雙室等截面。應用箱型截面的優勢在于，其擁有較強的抵抗扭矩的能力；箱梁頂板和底板擁有較大的混凝土面積，對于抵抗正負彎矩的影響較為出色，在配置足夠鋼筋的條件下，其結構承載力較為出眾，施工技術成熟，較厚的混凝土底板使連續剛構體系能采用懸臂施工法、頂推法等施工方法，混凝土箱梁的各部件的整體性能優越，共同抵抗恒載和活載，頂板和底板較厚，具有足夠的布置預應力鋼束的位置，具備經濟性并具有優秀的結構性能；若橋梁的橋面較寬，則跨中因為抵抗扭矩的能力較強，可取消橫隔板的設置，也能取得較好的承載效果。同時，箱梁的截面高度、底板、腹板和頂板的厚度都可以因不同的受力條件而做出適當的調整，使結構提高更好的受力性能，延緩病害的出現。

二、 連續剛構橋的病害分類

隨著橋梁的正常使用，其病害也不斷的暴露出來，嚴重影響到了橋梁的運營。事實上，梁體下撓和梁體開裂總是伴隨產生的，并且相互耦合的。連續剛構橋常見病害歸結為以下幾類：

1.梁體開裂

梁體裂縫主要出現在頂板、底板、跨中腹板。這些裂縫的存在大大降低了預應力混凝土連續剛構橋的使用性能，主梁的整體剛度降低，結構質量下降，如果不能及時的進行養護維修，必然導致主體結構的破壞甚至有可能導致嚴重事故的發生。

⑴底板縱向裂縫

連續剛構橋的底板上出現沿預應力鋼束方向的縱向裂縫，并且多數剛構橋底板的上、下緣均存在裂縫。經調查，底板下緣裂縫多數出現于主梁合龍后形成預拱度時，底板上緣裂縫多數出現于成橋后，這些裂縫的存在對橋梁的承載能力以及耐久性影響很大。

⑵頂板裂縫

連續剛構橋因為設計、施工及其它因素致使頂板出現一些裂縫。如設計不合理、預應力不足、孔道的位置偏差、灌漿不好、錨固不良、超載等均會使頂板產生橫向裂縫、縱向裂縫。

⑶腹板裂縫

經統計，梁體裂縫出現最多的是腹板斜裂縫。這些斜裂縫大多與主梁軸線呈 ，并且會隨橋梁運營時間的推移，數量逐漸增加，同時裂縫會向上、向下及跨中發展。經調查還發現，箱內的裂縫要比箱外腹板斜裂縫嚴重。

2.梁體跨中下撓

連續剛構橋主跨跨中下撓過大已經成為一種普遍現象。中跨跨中下撓過大，表明橋梁結構整體剛度下降，結構的總體性能下降。梁體下撓過大將造成橋梁線形的不平順，同時也將引起梁體的開裂，進而影響到橋梁結構性能。預應力混凝土連續剛構橋跨中下撓是目前普遍存在的問題。從另一個側面也說明大跨徑預應力混凝土箱梁的長期下撓的確是體系上存在缺陷，不同地域造成的材料與環境的差別、施工質量的差別等特定因素不是造成下撓的必然原因。因此，對連續剛構橋下撓有了充分認識，才能提高橋梁的持久承載力，避免受力裂縫的產生，控制梁體下撓幅度。

3.墩身裂縫

根據連續剛構橋的受力特性，墩身大多采用柔性墩，常見為雙肢薄壁墩和空心薄壁墩。雙肢薄壁墩用于墩身不高時候，較高采用空心薄壁墩，因此易造成墩身表面開裂。

4.鋼筋銹蝕

由于預應力混凝土結構投入使用年限還較短，很多還未暴露出來。多數為普通鋼筋銹蝕，預應力鋼筋銹蝕經調查，2000年8月發現京廣線石家莊百孔大橋的一束預應力鋼絲束和內梁的腹板箍筋和已銹斷，這是我國預應力混凝土橋梁首例因銹蝕而致使預應力筋斷裂的現象。

三、 連續剛構橋的病害分析

1.裂縫產生原因分析

①自身材料方面的因素，如混凝土自身收縮和徐變、下沉離析，水泥含泥量過大等。

②施工方面的因素，如綁扎鋼筋時鋼筋排放不規則，鋼筋的保護層厚度不足、澆筑的混凝土攪拌時間過長或者不均勻，模板拆除時方法不恰當致使拆模過早或者出現拆模裂縫等。

③橋梁使用環境及溫度方面的因素，箱梁內外面的形成的溫度差、凍脹等。

④設計方面的因素，如豎向應力彈性壓縮的損失量計算多數參考的是縱向預應力的彈性壓縮計算方法、將拐角設計成為倒角，以及車輛存在超載，設計時未充分考慮等。

2.跨中下撓產生原因分析

在梁體上主要有結構本身的恒載、活載和預應力體系提供的作用，所以對于梁體的下撓來說，除了荷載以外，結構剛度也是影響撓度的主要因素。而箱梁剛度受結構布置、混凝土開裂程度、預應力體系和混凝土收縮徐變特性與疲勞特性等因素的影響，而預應力體系對撓度的作用效應受預應力的布置和有效預應力的大小所左右。所以總結來說，連續剛構橋下撓現象的主要因素為：

①設計方面，如對混凝土自身收縮徐變認識不足，設計的徐變撓度遠遠小于實際的徐變撓度，導致橋梁結構下撓過大；結構的輕型化導致混凝土徐變顯著增大；內支點負彎矩處預應力筋配置不足等。

②作用效應方面，如預應力體系作用效應對長期撓度的影響；對預應力長期損失估計偏低，尤其是節段施工梁的預應力長期損失估計偏低；一部分活載也能產生徐變撓度。

③施工方面，如控制各階段主梁撓度的認識不足，導致成橋后存在初始撓度，以至結構在長期荷載作用下徐變撓度不斷增加；不同的施工方法；過早的加載導致徐變增大；預應力管道灌漿不飽滿和施工超方等。

事實上，上述因素都不是孤立存在的，而是相互影響，并且伴隨著長期的隨機性和不確定性。

3.墩身裂縫原因分析

經調查統計發現，墩身開裂均是由于混凝土自身的收縮、日照的溫差、內外的溫差、基礎的沉降等產生次內力，致使墩身出現裂縫。

4.鋼筋銹蝕原因分析

多數為施工原因造成，如預應力管道壓漿不飽滿或者未進行壓漿，致使預應力鋼絞線存在斷絲、滑絲，部分鋼筋暴露于空氣之中，出現銹蝕現象。

結束語

隨著連續剛構橋的運營使用，其主要病害也慢慢體現出來了，然而連續剛構橋是一種超靜定結構，受力較為復雜，容易產生次內力，其次內力對其影響較大，諸多因素致使目前在役預應力連續剛構橋存在許多安全隱患，嚴重影響到了我國的交通路網的暢通以及車輛運行的安全，因此對連續剛構橋的主要病害進行全面認識也是至關重要的。只有有了充分認識，才能避免高額的、不必要的重建或維修費用，建立結構安全性和經濟性的合理平衡，對在役預應力混凝土連續鋼構橋的病害進行全分析認識是不可缺少的前提。

參考文獻

[1] 何海.變高預應力砼箱梁橋底板縱向裂縫成因分析及防治.中南公路工程，2001年，第3期：61-62.

[2] 魏煒.30m預應力簡支轉連續箱梁橋承載力檢測與開裂分析.內蒙古公路與運輸，2001，第3期，總第69期：15-18.

[3] 郭成德.預應力混凝土連續梁橋裂縫成因與防止措施（四）.東北公路，1992年第4期：51-56.