連續(xù)鋼構(gòu)橋腹板裂縫產(chǎn)生原因及預(yù)防

摘 要 連續(xù)鋼構(gòu)橋線形流暢，具有良好的使用性能，在公路、鐵路和市政橋梁工程中得到了廣泛的采用。但是，梁體裂縫卻很難杜絕。這些裂縫會橋梁的使用性能和使用壽命，甚至危及橋梁安全。本文重點對腹板裂縫進(jìn)行分析，列舉了連續(xù)鋼構(gòu)橋腹板裂縫的分布形式，分析其產(chǎn)生原因，并從設(shè)計、施工及運營管養(yǎng)方面提出了預(yù)防裂縫產(chǎn)生的措施。

關(guān)鍵詞 連續(xù)鋼構(gòu)橋；腹板；裂縫；成因；預(yù)防

中圖分類號 U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)062-0123-01

連續(xù)鋼構(gòu)橋整體性好，結(jié)構(gòu)剛度大，跨越能力強，變形小，抗震性能好，養(yǎng)護(hù)簡便，造價較低，特別是由于具有主梁變形撓曲線平緩、橋面伸縮縫少、行車舒適等優(yōu)點，在橋梁建筑中得到了越來越多的應(yīng)用。然而受設(shè)計、施工以及通車環(huán)境等因素影響，該橋型經(jīng)常在箱梁上出現(xiàn)不同性質(zhì)的裂縫，特別是腹板上的斜裂縫普遍存在，不僅破壞橋梁美觀，而且降低橋梁承載能力和使用耐久性。

1 腹板裂縫的分布形式

連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁腹板裂縫分布形式大致可分為9種。

1）邊跨斜裂縫，主要發(fā)生在支座附近，斜裂縫的傾角為45°左右。

2）邊跨水平裂縫，主要發(fā)生在邊端支座附近、腹板的上緣。

3）中跨斜裂縫，主要發(fā)生在支座附近，斜裂縫的傾角為45°左右。

4）中跨水平裂縫，主要發(fā)生在1/4—3/4跨之間，靠近腹板的上緣。

5）邊跨的水平裂縫、斜裂縫同時發(fā)生，水平裂縫靠近腹板上緣，少數(shù)情況在腹板的下緣也有水平裂縫產(chǎn)生。

6）中跨的水平裂縫、斜裂縫同時發(fā)生，水平裂縫靠近腹板上緣，少數(shù)情況在腹板的下緣也有水平裂縫產(chǎn)生。

7）底板、頂板平行軸向的裂縫。

8）箱梁橫隔板的放射性裂縫，在人洞之間的豎向裂縫。

9）預(yù)應(yīng)力錨固部位的齒板附近的裂縫。

2 腹板裂縫成因分析

2.1 砼徐變的影響

長期受力作用下，砼產(chǎn)生徐變，并逐漸增加。當(dāng)砼徐變較大時結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生附加被動應(yīng)力，造成彎矩重分布，箱梁腹板剪應(yīng)力加大，從而產(chǎn)生腹板裂縫。由于懸臂施工橋梁與支架澆注施工橋梁相比，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為連續(xù)后，結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力條件發(fā)生變化，致使構(gòu)件的計算應(yīng)力和撓度與實際有較大出入，因而砼徐變對懸臂澆注橋梁的作用尤為顯著。

2.2 配筋的影響

1）預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛。隨著使用時間的增長，預(yù)應(yīng)力鋼筋束產(chǎn)生松弛，并愈加明顯。受鋼筋束松弛和砼徐變的綜合作用，結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失加大，較大的應(yīng)力松弛會增加腹板主拉應(yīng)力，當(dāng)腹板主拉應(yīng)力超過砼抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值后造成腹板開裂。

2）縱向或豎向預(yù)應(yīng)力失效或不足。目前許多連續(xù)鋼構(gòu)橋采用縱向配直線束的做法，這種做法采用的頂板束只有平彎束、沒有下彎束，豎向預(yù)應(yīng)力采用強度等級較低的精軋螺紋鋼筋，有效預(yù)應(yīng)力小。而由于豎向直線束太短，預(yù)應(yīng)力張拉只能采用單控方式，而一般千斤頂張拉力難以控制，導(dǎo)致豎向預(yù)應(yīng)力在實際操作中難以保證，甚至建立不起有效預(yù)應(yīng)力，從而可能導(dǎo)致腹板主拉應(yīng)力過大，造成腹板出現(xiàn)垂直于主拉應(yīng)力方向的結(jié)構(gòu)裂縫。

2.3 溫度的影響

實踐表明，溫度對砼產(chǎn)生裂縫的作用機(jī)理極其復(fù)雜。一方面，砼由于內(nèi)外溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力和應(yīng)變；另一方面，結(jié)構(gòu)外約束和砼內(nèi)部不同部分的自約束阻止溫度應(yīng)變，一旦溫度應(yīng)力超過砼能承受的極限抗拉強度，就會產(chǎn)生不同程度的裂縫。

2.4 施工質(zhì)量的影響

1）波紋管施工放線不夠準(zhǔn)確，導(dǎo)致波紋管不順直、局部微段彎折，造成預(yù)應(yīng)力筋的實際位置與設(shè)計位置存在偏差，從而引起該處徑向力的突變，造成裂縫的產(chǎn)生。此外，波紋管的定位鋼筋間距過大，在砼澆注過程中，容易造成波紋管彎沉和起伏；加之有的定位鋼筋由于焊接不牢而脫落，波紋管在砼澆注過程中發(fā)生橫向偏移，從而使得預(yù)應(yīng)力筋的線形發(fā)生改變，引起徑向力的變化，造成裂縫的產(chǎn)生。

2）由于腹板內(nèi)波紋管密集，腹板砼澆注時，局部位置特別是位于波紋管下方的砼振搗不到位，出現(xiàn)漏振、欠振等現(xiàn)象，致使腹板砼不密實，蜂窩、麻面甚至形成孔洞，削弱了腹板砼整體強度，易造成裂縫的產(chǎn)生。

3）若施工和養(yǎng)護(hù)不到位，砼在規(guī)定的時間里未達(dá)到張拉預(yù)應(yīng)力筋所要求的強度即進(jìn)行張拉，導(dǎo)致腹板砼抗拉強度不足，造成裂縫的產(chǎn)生。

3 腹板裂縫預(yù)防措施

通過對連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁腹板裂縫成因的分析，為預(yù)防和減少裂縫的產(chǎn)生，宜從設(shè)計、施工和運營管養(yǎng)方面分別采取針對性的措施，具體如下：

3.1 設(shè)計方面

1）完善箱梁設(shè)計理論，全面考慮結(jié)構(gòu)主應(yīng)力的各種影響

因素。

2）優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計，采用橫向受力較好的結(jié)構(gòu)斷面形式。重視細(xì)部設(shè)計，避免局部應(yīng)力過于集中。加大普通鋼筋的配筋率，限制溫度裂縫等非結(jié)構(gòu)裂縫的寬度。

3）增加不利因素對結(jié)構(gòu)安全影響的評價分析，為施工和后期運營管養(yǎng)提供指導(dǎo)性信息。

3.2 施工方面

1）加強施工質(zhì)量管理。澆注腹板砼時振搗充分，特別是腹板內(nèi)波紋管密集區(qū)域更要做到不漏振、不欠振，保證砼澆注密實。嚴(yán)格按施工規(guī)范對砼進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，張拉時砼強度應(yīng)符合規(guī)范及設(shè)計要求，避免在砼強度還沒達(dá)到規(guī)定值時張拉預(yù)應(yīng)力筋。

2）嚴(yán)格控制施工工藝，特別是要保證預(yù)應(yīng)力束的張拉效果。在后張法時由于應(yīng)力損失使的控制應(yīng)力σcom≤0.75fpk，要檢測出全部磨阻（管道、錨圈、錨具）和實測錨塞回縮造成的應(yīng)力損失，對其進(jìn)行超張拉并同步進(jìn)行整束控制應(yīng)力檢測使得鎖錨時達(dá)到設(shè)計張拉控制應(yīng)力σcom=0.75fpk，最終建立有效預(yù)應(yīng)力。

3）施工中還要特別注意砼由于水化熱產(chǎn)生的早期裂縫。在配制砼時可以摻入礦物摻合料和高效緩凝劑、降低砼攪拌時水泥的溫度，澆注后要覆蓋保溫層養(yǎng)護(hù)等，以有利于減少砼的早期溫度應(yīng)變。

3.3 運營管養(yǎng)方面

1）加強運營管理，盡量避免超載車輛行駛及其他有損橋梁安全的事件發(fā)生。

2）加強橋梁檢查，經(jīng)常檢查和定期檢查中發(fā)現(xiàn)橋梁病害應(yīng)立即處理。

3）密切監(jiān)測橋梁裂縫寬度及其發(fā)展情況，重視支座及伸縮縫的養(yǎng)護(hù)工作及狀態(tài)監(jiān)測，降低溫度應(yīng)力。

4 結(jié)束語

連續(xù)鋼構(gòu)橋發(fā)展越來越迅速，應(yīng)用越來越廣泛，而裂縫病害的存在嚴(yán)重影響橋梁正常使用，使結(jié)構(gòu)耐久性降低，承載能力下降，應(yīng)引起足夠的重視。避免斜裂縫的措施應(yīng)從設(shè)計、施工、運營管養(yǎng)等多方面入手，做到設(shè)計合理、施工嚴(yán)格、運營管養(yǎng)

規(guī)范。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國交通部.JTG H11—2004.公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2004.

[2]中華人民共和國交通部.JTG D60—2004.公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2004.

[3]中華人民共和國交通部.JTG/T J22-2008.公路橋梁加固設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2008

[4]章凱，秦愛紅，李紅萬.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的裂縫檢測及加固[J].山西建筑，2007，33(13):289-290.

[5]宋隨弟，祝兵.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋腹板斜裂縫發(fā)生機(jī)理研究[J].橋梁建設(shè)，2008，33(13):71-74.