預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁高速匝道橋常見(jiàn)病害及防治措施分析

張舜 楊耀生 徐贊

摘 要：等截面現(xiàn)澆箱梁常用于互通體系中，是高速互通中必不可少的組成部分。該結(jié)構(gòu)具有整體性較好等優(yōu)勢(shì)，但在使用中也出現(xiàn)了諸多病害。依托賀蘭互通立交，對(duì)其等截面現(xiàn)澆箱梁匝道橋病害展開(kāi)分析研究，并提出對(duì)應(yīng)的處理技術(shù)和施工工藝方案，以期減少病害的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：匝道橋；連續(xù)箱梁；病害；裂縫

1 工程實(shí)例

賀蘭互通立交位于銀川繞城高速北段，主要由賀蘭立交1橋、B2匝道橋、C匝道橋、D匝道橋以及E1匝道橋構(gòu)成。該互通立交均為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，賀蘭立交1橋、B2匝道橋、E1匝道橋均為7×25 m跨徑布置，C匝道橋?yàn)?×25 m跨徑布置，D匝道橋?yàn)?×25 m跨徑布置。該互通立交下部結(jié)構(gòu)為獨(dú)柱或雙柱式墩和肋板臺(tái)。

2 工程問(wèn)題

由于匝道較多，現(xiàn)以B2匝道橋?yàn)橹鳎撌鲈擃?lèi)結(jié)構(gòu)主要病害。該橋分為兩聯(lián)，第一聯(lián)4跨，第二聯(lián)3跨，橋梁立面如圖1所示。

2.1 橋面系

（1）橋面鋪裝出現(xiàn)坑槽兩處。

（2）該匝道橋設(shè)置3道伸縮縫，均出現(xiàn)沙石堵塞問(wèn)題。

（3）護(hù)欄以及欄桿多出現(xiàn)豎向裂縫問(wèn)題。

2.2 上部結(jié)構(gòu)

翼板出現(xiàn)3條橫向裂縫，多位于跨中附近；腹板出現(xiàn)3條豎向裂縫，多位于跨中附近；距聯(lián)端100 cm處出現(xiàn)3條L形裂縫，自翼板延伸至底板，且伴有泛堿滲水現(xiàn)象。L形裂縫如圖2所示。

2.3 下部結(jié)構(gòu)

（1）橋墩出現(xiàn)5條豎向裂縫及1處砼破損。裂縫多處于墩底，1條從墩底延伸至墩頂。

（2）護(hù)坡勾縫部分脫落且伴有沉降現(xiàn)象。

2.4 支座

支座出現(xiàn)2處剪切變形且伴有輕微脫空，獨(dú)柱墩處出現(xiàn)2處病害，剪切偏向于彎橋所處圓弧內(nèi)側(cè)，程度范圍為10°～15°。

3 病害形成因素

3.1 跨中腹板豎向裂縫、翼板橫向裂縫

為防止跨中腹板產(chǎn)生豎向裂縫、翼板出現(xiàn)橫向裂縫，減小連續(xù)梁梁高并施加預(yù)應(yīng)力鋼束，以提高結(jié)構(gòu)承載力。但在施工過(guò)程中，很難避免一些實(shí)際問(wèn)題，例如預(yù)應(yīng)力鋼束由于混凝土腹板的反力無(wú)法完全到達(dá)設(shè)計(jì)值，造成預(yù)應(yīng)力損耗；預(yù)應(yīng)力鋼束位置發(fā)生偏移，未能在最合理受力區(qū)受力，上述情況均會(huì)造成預(yù)應(yīng)力損耗，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載力降低。在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中，車(chē)輛來(lái)往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)逐步疲勞損傷，發(fā)生疲勞形變，以致結(jié)構(gòu)剛度減小，進(jìn)而結(jié)構(gòu)承載力下降。由于承載力下降，腹板處出現(xiàn)豎向裂縫，底板出現(xiàn)橫向裂縫，嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)腹板豎向裂縫與底板橫向裂縫交接，生成L形裂縫。

3.2 梁端L形裂縫

梁端L形裂縫主要是由梁體兩側(cè)溫度應(yīng)力不同、腹板水平縱向抗裂配筋不足造成的[1]。溫度應(yīng)力造成腹板拉應(yīng)力超限，當(dāng)陽(yáng)光輻射在一側(cè)時(shí)，受輻射一側(cè)溫度升高產(chǎn)生纖維膨脹，帶動(dòng)另一側(cè)伸長(zhǎng)，導(dǎo)致另一側(cè)相對(duì)低溫區(qū)的腹板受拉，加上腹板水平縱向抗裂配筋不足，容易形成豎向開(kāi)裂。

3.3 護(hù)坡沉降及勾縫脫落

護(hù)坡沉降時(shí)由于護(hù)坡土質(zhì)疏松，逐漸松散，價(jià)值基礎(chǔ)夯實(shí)程度不足[2]。在自重作用下，護(hù)坡逐漸下沉。同時(shí)，由于橋面車(chē)輛來(lái)往，在上下橋過(guò)程中因道路不平整發(fā)生顛簸，出現(xiàn)橋頭跳車(chē)現(xiàn)象，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作產(chǎn)生振動(dòng)，致使橋梁上部結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)，由于支座在豎向剛度較大、阻尼較小，處于彈性階段，無(wú)法耗能，只能將振動(dòng)下傳至下部結(jié)構(gòu)。在護(hù)坡位置，自身振動(dòng)頻率難免會(huì)與復(fù)雜的車(chē)輛產(chǎn)生的振動(dòng)發(fā)生擬合，產(chǎn)生共振，使得結(jié)構(gòu)逐步松散，導(dǎo)致勾縫脫落、下沉。

3.4 支座剪切變形

由于匝道橋多為彎橋、斜橋，橫坡較一般直橋大，且由于該種橋梁較窄，以往橋梁下部結(jié)構(gòu)多使用經(jīng)濟(jì)、美觀的獨(dú)柱墩，結(jié)構(gòu)沿梁底方向與垂直于梁底方向進(jìn)行正交分解后，存在一個(gè)沿梁底的分力，使得獨(dú)柱墩處支座受到額外的水平力發(fā)生剪切變形，而非僅受豎直力影響。梁體自重分解如圖3所示。

4 病害防治措施

4.1 上部結(jié)構(gòu)

在施工過(guò)程中，預(yù)應(yīng)力管道應(yīng)依照施工圖紙布置，與掛籃支架、普通鋼筋碰撞時(shí)，應(yīng)以預(yù)應(yīng)力管道位置為主?；炷连F(xiàn)澆前應(yīng)進(jìn)行大量試驗(yàn)，以驗(yàn)證混凝土最佳的骨料級(jí)配和配合比等性能[3]。在澆筑時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行充分的振搗，避免混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量氣泡與空洞，特別是在預(yù)應(yīng)力管道處，一面混凝土與預(yù)應(yīng)力無(wú)法良好地結(jié)合，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。在脫模后，應(yīng)及時(shí)將空洞修補(bǔ)好。做好養(yǎng)護(hù)工作，避免混凝土干縮、塑型收縮、水化熱裂縫等問(wèn)題產(chǎn)生。

4.2 下部結(jié)構(gòu)

在澆筑橋墩過(guò)程中保持連續(xù)的振搗，鋼筋間距以及位置依照設(shè)計(jì)圖紙布置，箍筋綁扎應(yīng)注意扎絲方向的不一致，防止部分矮墩由于人為原因發(fā)生剪切破壞。養(yǎng)護(hù)需要到位，避免產(chǎn)生干縮、塑型收縮裂縫。

在護(hù)坡施工中，基礎(chǔ)部位土質(zhì)需夯實(shí)，護(hù)坡結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)嚴(yán)密，不應(yīng)出現(xiàn)較大間隙，保持護(hù)坡整體性良好。

4.3 支座

支座應(yīng)使用承載力稍大的型號(hào)，加裝限位裝置，避免在橋梁自重與車(chē)輛荷載組合作用下發(fā)生側(cè)翻，正確引導(dǎo)車(chē)輛行駛路線，避免偏心矩過(guò)大造成不必要的損害。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)澆箱梁廣泛應(yīng)用于各類(lèi)匝道體系，上部結(jié)構(gòu)應(yīng)始終保證處于彈性階段，下部結(jié)構(gòu)應(yīng)注意塑型角區(qū)域的鋼筋，我國(guó)現(xiàn)階段已不再修建獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)，但是對(duì)于已有的獨(dú)柱墩結(jié)構(gòu)，需要定期排查、檢測(cè)、維護(hù)。

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