高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁裂縫加固技術(shù)

王 志 紅

(山西路橋第二工程有限公司，山西 臨汾 041051)

1 概述

預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁在高速公路中普遍使用，具備跨度大、施工工期長等特征，在施工中通常采用現(xiàn)澆的模式，容易由于原材料選用、設(shè)計不當、施工不當?shù)仍蛞l(fā)諸多裂縫，諸如底板、腹板和頂板上的裂縫，嚴重的影響了高速公路的使用性能和安全性能，需要及時予以加固處理。

2 組合箱梁裂縫成因分析

2.1 原材料選用方面原因

組合箱梁裂縫與原材料選用關(guān)系密切。舉例來說，水泥或粗細骨料中有害物質(zhì)比重過大則會導(dǎo)致混凝土酥裂或者是離析現(xiàn)象，水泥品種不合適會導(dǎo)致組合箱梁養(yǎng)護中內(nèi)部放熱過大引發(fā)箱梁表面裂縫；預(yù)應(yīng)力筋如篩選不嚴格存在銹蝕則會影響預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的粘結(jié)，導(dǎo)致組合箱梁強度不足，更容易在使用中產(chǎn)生裂縫。

2.2 設(shè)計方面原因

高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁裂縫在設(shè)計方面原因主要是指設(shè)計采用的混凝土強度等級過高，導(dǎo)致水泥用量過大，產(chǎn)生過多的水泥水化熱；或是混凝土鋼筋配置不到位，導(dǎo)致不能控制溫度應(yīng)力和收縮應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)了收縮變形和沉降裂縫。

2.3 施工方面原因

組合箱梁裂縫施工產(chǎn)生裂縫在施工方面原因主要是混凝土及其原材料選用不當；施工的技術(shù)準備不到位；澆筑過程中溫度和分層控制不當；澆筑后的養(yǎng)護和監(jiān)控措施不力；外界氣溫變化過大；張拉工作不符合要求等。

3 組合箱梁裂縫類型

3.1 箱梁底板裂縫

箱梁底板裂縫分為橫向裂縫和縱向裂縫，箱梁底板的橫向裂縫主要出現(xiàn)于跨中、貫穿箱梁底板全寬的范圍，底板橫向裂縫的成因多樣，例如預(yù)應(yīng)力鋼束配置不符合要求等等，箱梁底板的縱向裂縫是引發(fā)組合箱梁在后期使用中穩(wěn)定性能不達標的關(guān)鍵因素，箱梁底板的縱向裂縫主要是由于路用過程中的應(yīng)力作用，例如超標的行車荷載等等。

3.2 箱梁腹板裂縫

箱梁腹板也是易導(dǎo)致裂縫的關(guān)鍵區(qū)域，腹板裂縫分為橫向裂縫、縱向裂縫以及斜向裂縫，腹板縱向裂縫主要是由于預(yù)應(yīng)力管道的設(shè)置不符合要求，進一步引發(fā)箱梁預(yù)應(yīng)力作用不到位導(dǎo)致的，腹板豎向裂縫對于組合箱梁的長期穩(wěn)定使用也存在很大的隱患，豎向裂縫和橫向裂縫關(guān)系緊密，相互影響。腹板斜向裂縫也是箱梁中常見的裂縫形式，主要原因在于箱梁的主拉應(yīng)力控制不到位，考慮到預(yù)應(yīng)力對于組合箱梁后期質(zhì)量保證和正常使用起到較大作用，所以如果箱梁的主拉應(yīng)力控制不到位導(dǎo)致腹板斜向裂縫，會為箱梁的正常使用造成極大威脅。

3.3 箱梁橫隔板豎向裂縫

在組合箱梁中，橫隔板是一個重要而且脆弱的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在外力影響下很容易產(chǎn)生豎向裂縫，舉例來說，當重型車輛行駛經(jīng)過公路橋梁，一方面會損傷箱梁底板；另一方面還會引發(fā)在橫隔板構(gòu)件上產(chǎn)生豎向裂縫。

4 組合箱梁裂縫加固技術(shù)

依據(jù)組合箱梁中不同的裂縫情況，可使用如下一種或者多種加固技術(shù)，具體技術(shù)分析如下。

4.1 加固技術(shù)一：增大截面法

為有效的加固裂縫，可以適當?shù)脑黾咏M合箱梁截面，尤其是增加箱梁腹板的截面尺寸，通過增加混凝土用量與鋼筋配置量加厚箱梁腹板，在加固裂縫的同時避免新裂縫的產(chǎn)生。

4.2 加固技術(shù)二：適當修補法

對于不嚴重的組合箱梁裂縫，可以采用適當修補的方法，從公路橋梁的安全、經(jīng)濟、美觀等角度全面權(quán)衡，因地制宜的采用某種適當修補法，具體包含表面處置法、填充法、灌漿法以及壁可法。四種方法具體如下。

其一，表面處置法。對于較為穩(wěn)定的、尚不嚴重的組合箱梁裂縫可以在箱梁表面進行涂膜處理，通過涂膜層保證組合箱的加固耐久，進一步封閉裂縫阻礙其進一步惡化，可以采用全部涂膜或者是局部涂膜的處置手法，局部涂膜主要針對箱梁表面開裂部位及其附近，具體的涂膜材料包含聚合物水泥砂漿以及彈性密封材料等等。

其二，填充法則主要適用在組合箱梁裂縫較寬的情況下，首先需要沿著原有裂縫開挖成槽，進一步使用環(huán)氧樹脂、聚合物砂漿等類似的材料予以填補，完成組合箱梁裂縫的加固。

其三，灌漿法是指通過人工或者機械在裂縫中灌注材料，在保證組合箱梁混凝土完整的基礎(chǔ)上進一步避免裂縫的擴散惡化。

其四，壁可法，該方法使用特定橡膠管具備的收縮性能對漿液灌注予以控制，通過壁可法加固的組合箱梁裂縫兩側(cè)粘結(jié)牢固，裂縫內(nèi)填筑充實，且裂縫內(nèi)材料養(yǎng)護成型后的強度極高甚至超過組合箱梁強度，相比傳統(tǒng)方法具備諸多優(yōu)勢，比如抗?jié)B性強、粘結(jié)力佳、耐久性強。

4.3 加固技術(shù)三：粘附鋼板法

粘附鋼板法在組合箱梁裂縫加固中非常常見，尤其適用于腹板、底板部位的裂縫以及頂板梗腋部位的裂縫。粘附鋼板法通過鋼板和組合箱梁的緊密粘結(jié)和防銹處置來實現(xiàn)，通過粘附的鋼板承受汽車和溫度活荷載造成的應(yīng)力，針對加固的裂縫寬度需要限制在0.1 mm。具體做法如下：在組合箱梁裂縫上粘附鋼板，通過螺桿做錨固處理，粘附鋼板的范圍延伸到梗腋部位。

4.4 加固技術(shù)四：FRP加固法

FRP加固法用于組合箱梁裂縫加固中,主要方式分為兩種，其一是濕粘操作方法，具體為采用樹脂浸潤纖維布貼于裂縫表面，尤其適用于組合箱梁曲面以及角落部位的不便操作的裂縫；其二是預(yù)制法，具體體現(xiàn)為預(yù)制FRP為各類型的型材，該方法不會導(dǎo)致組合箱梁重量的增加，適用于腹板、底板部位的裂縫以及頂板梗腋部位的裂縫。缺陷在于纖維布對于組合箱梁裂縫加固部位的剛度提升有限，無法控制新裂縫的生成，僅僅可以控制原有裂縫寬度在一定范圍內(nèi)，與此同時，因為纖維布需要較大的錨固長度，導(dǎo)致對于箱梁梗腋處寬度大的裂縫控制效果不佳。

4.5 加固技術(shù)五：預(yù)應(yīng)力加固法

對于組合箱梁預(yù)應(yīng)力部分失效導(dǎo)致的裂縫，可以通過預(yù)應(yīng)力加固法予以加固，通過在箱梁預(yù)留孔內(nèi)穿預(yù)應(yīng)力鋼束進而張拉施加預(yù)應(yīng)力；抑或是增設(shè)齒板進而增加體外束進行張拉。面臨腹板抗剪性能不達標的情況可施加豎向預(yù)應(yīng)力予以加固。通過預(yù)應(yīng)力加固法加固裂縫可消除部分組合箱梁重力荷載，在提升組合箱梁強度、加固裂縫和控制變形方面作用明顯。

5 結(jié)語

在高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁的實際使用中，難以避免引發(fā)裂縫，當裂縫產(chǎn)生后，應(yīng)及時予以加固處置，采取諸如增大截面法、適當修補法、粘附鋼板法、FRP加固法以及預(yù)應(yīng)力加固法的方法，避免裂縫發(fā)生擴張、惡化，保證組合箱梁的堅固耐久性能。