連續(xù)剛構(gòu)橋的主要病害及病害分析

朱宗倫

【摘要】人們?yōu)榱藢で笮碌臉蛄簛砜缭胶拥阑蛘呱絽^(qū)，連續(xù)剛構(gòu)橋在我國得到了迅速發(fā)展。然而在役連續(xù)剛構(gòu)橋在正常使用過程中，不僅要受到車輛、人群、地震、風(fēng)等因素作用，還會受到環(huán)境、以及一些化學(xué)物質(zhì)侵蝕，并且橋梁自身材料也受到退化等等，隨著現(xiàn)在交通量的增加，目前作為連續(xù)剛構(gòu)橋已經(jīng)出現(xiàn)了不同程度的一些病害情況，從而導(dǎo)致現(xiàn)在許多在役連續(xù)剛構(gòu)橋存在安全隱患，使許多在役連續(xù)剛構(gòu)橋的承載能力不足，嚴(yán)重的影響到了我們的交通路網(wǎng)的暢通和車輛運營的安全。

【關(guān)鍵詞】連續(xù)剛構(gòu)橋；退化；病害情況；承載能力

一、 連續(xù)鋼構(gòu)橋的介紹

連續(xù)剛構(gòu)橋是預(yù)應(yīng)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(gòu)橋和連續(xù)梁的受力特點，將主梁做成連續(xù)體，與薄壁橋墩固結(jié)而成。在上世紀(jì)60年代，前聯(lián)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(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)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(yīng)用箱型截面的優(yōu)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(fù)彎矩的影響較為出色，在配置足夠鋼筋的條件下，其結(jié)構(gòu)承載力較為出眾，施工技術(shù)成熟，較厚的混凝土底板使連續(xù)剛構(gòu)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(yōu)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(yù)應(yīng)力鋼束的位置，具備經(jīng)濟性并具有優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)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(shè)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(dāng)?shù)恼{(diào)整，使結(jié)構(gòu)提高更好的受力性能，延緩病害的出現(xiàn)。

二、 連續(xù)剛構(gòu)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(yán)重影響到了橋梁的運營。事實上，梁體下?lián)虾土后w開裂總是伴隨產(chǎn)生的，并且相互耦合的。連續(xù)剛構(gòu)橋常見病害歸結(jié)為以下幾類：

1.梁體開裂

梁體裂縫主要出現(xiàn)在頂板、底板、跨中腹板。這些裂縫的存在大大降低了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的使用性能，主梁的整體剛度降低，結(jié)構(gòu)質(zhì)量下降，如果不能及時的進行養(yǎng)護維修，必然導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的破壞甚至有可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生。

⑴底板縱向裂縫

連續(xù)剛構(gòu)橋的底板上出現(xiàn)沿預(yù)應(yīng)力鋼束方向的縱向裂縫，并且多數(shù)剛構(gòu)橋底板的上、下緣均存在裂縫。經(jīng)調(diào)查，底板下緣裂縫多數(shù)出現(xiàn)于主梁合龍后形成預(yù)拱度時，底板上緣裂縫多數(shù)出現(xiàn)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(xù)剛構(gòu)橋因為設(shè)計、施工及其它因素致使頂板出現(xiàn)一些裂縫。如設(shè)計不合理、預(yù)應(yīng)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(chǎn)生橫向裂縫、縱向裂縫。

⑶腹板裂縫

經(jīng)統(tǒng)計，梁體裂縫出現(xiàn)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(shù)量逐漸增加，同時裂縫會向上、向下及跨中發(fā)展。經(jīng)調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，箱內(nèi)的裂縫要比箱外腹板斜裂縫嚴(yán)重。

2.梁體跨中下?lián)?/p>

連續(xù)剛構(gòu)橋主跨跨中下?lián)线^大已經(jīng)成為一種普遍現(xiàn)象。中跨跨中下?lián)线^大，表明橋梁結(jié)構(gòu)整體剛度下降，結(jié)構(gòu)的總體性能下降。梁體下?lián)线^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(jié)構(gòu)性能。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋跨中下?lián)鲜悄壳捌毡榇嬖诘膯栴}。從另一個側(cè)面也說明大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的長期下?lián)系拇_是體系上存在缺陷，不同地域造成的材料與環(huán)境的差別、施工質(zhì)量的差別等特定因素不是造成下?lián)系谋厝辉?。因此，對連續(xù)剛構(gòu)橋下?lián)嫌辛顺浞终J(rèn)識，才能提高橋梁的持久承載力，避免受力裂縫的產(chǎn)生，控制梁體下?lián)戏取?/p>

3.墩身裂縫

根據(jù)連續(xù)剛構(gòu)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(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)投入使用年限還較短，很多還未暴露出來。多數(shù)為普通鋼筋銹蝕，預(yù)應(yīng)力鋼筋銹蝕經(jīng)調(diào)查，2000年8月發(fā)現(xiàn)京廣線石家莊百孔大橋的一束預(yù)應(yīng)力鋼絲束和內(nèi)梁的腹板箍筋和已銹斷，這是我國預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁首例因銹蝕而致使預(yù)應(yīng)力筋斷裂的現(xiàn)象。

三、 連續(xù)剛構(gòu)橋的病害分析

1.裂縫產(chǎn)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(guī)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(dāng)致使拆模過早或者出現(xiàn)拆模裂縫等。

③橋梁使用環(huán)境及溫度方面的因素，箱梁內(nèi)外面的形成的溫度差、凍脹等。

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

2.跨中下?lián)袭a(chǎn)生原因分析

在梁體上主要有結(jié)構(gòu)本身的恒載、活載和預(yù)應(yīng)力體系提供的作用，所以對于梁體的下?lián)蟻碚f，除了荷載以外，結(jié)構(gòu)剛度也是影響撓度的主要因素。而箱梁剛度受結(jié)構(gòu)布置、混凝土開裂程度、預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力體系對撓度的作用效應(yīng)受預(yù)應(yīng)力的布置和有效預(yù)應(yīng)力的大小所左右。所以總結(jié)來說，連續(xù)剛構(gòu)橋下?lián)犀F(xiàn)象的主要因素為：

①設(shè)計方面，如對混凝土自身收縮徐變認(rèn)識不足，設(shè)計的徐變撓度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實際的徐變撓度，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)下?lián)线^大；結(jié)構(gòu)的輕型化導(dǎo)致混凝土徐變顯著增大；內(nèi)支點負(fù)彎矩處預(yù)應(yīng)力筋配置不足等。

②作用效應(yīng)方面，如預(yù)應(yīng)力體系作用效應(yīng)對長期撓度的影響；對預(yù)應(yīng)力長期損失估計偏低，尤其是節(jié)段施工梁的預(yù)應(yīng)力長期損失估計偏低；一部分活載也能產(chǎn)生徐變撓度。

③施工方面，如控制各階段主梁撓度的認(rèn)識不足，導(dǎo)致成橋后存在初始撓度，以至結(jié)構(gòu)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(dǎo)致徐變增大；預(yù)應(yīng)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(jīng)調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，墩身開裂均是由于混凝土自身的收縮、日照的溫差、內(nèi)外的溫差、基礎(chǔ)的沉降等產(chǎn)生次內(nèi)力，致使墩身出現(xiàn)裂縫。

4.鋼筋銹蝕原因分析

多數(shù)為施工原因造成，如預(yù)應(yīng)力管道壓漿不飽滿或者未進行壓漿，致使預(yù)應(yīng)力鋼絞線存在斷絲、滑絲，部分鋼筋暴露于空氣之中，出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。

結(jié)束語

隨著連續(xù)剛構(gòu)橋的運營使用，其主要病害也慢慢體現(xiàn)出來了，然而連續(xù)剛構(gòu)橋是一種超靜定結(jié)構(gòu)，受力較為復(fù)雜，容易產(chǎn)生次內(nèi)力，其次內(nèi)力對其影響較大，諸多因素致使目前在役預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋存在許多安全隱患，嚴(yán)重影響到了我國的交通路網(wǎng)的暢通以及車輛運行的安全，因此對連續(xù)剛構(gòu)橋的主要病害進行全面認(rèn)識也是至關(guān)重要的。只有有了充分認(rèn)識，才能避免高額的、不必要的重建或維修費用，建立結(jié)構(gòu)安全性和經(jīng)濟性的合理平衡，對在役預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋的病害進行全分析認(rèn)識是不可缺少的前提。

參考文獻(xiàn)

[1] 何海.變高預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁橋承載力檢測與開裂分析.內(nèi)蒙古公路與運輸，2001，第3期，總第69期：15-18.

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