公路橋梁橋臺裂縫分析

湯 浩

（中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司，北京 100011）

U型橋臺是我國公路大多數(shù)橋梁橋臺經(jīng)常使用的結(jié)構(gòu)形式，其構(gòu)造相對簡單，底部受力面積大，產(chǎn)生的應(yīng)力比較小，材料可以用混凝土以及塊石砌筑，填土比較高和跨徑稍大的橋梁經(jīng)常使用此結(jié)構(gòu)形式的橋臺。

文章針對湖北某高速2座U型橋臺的橋梁病害情況展開分析，并對加固后的橋臺進(jìn)行了復(fù)測，為后期的養(yǎng)護(hù)工作順利開展提供了指導(dǎo)。

1 工程概況

1#橋全長592.8m，采用4×28m+3×34m預(yù)應(yīng)力混凝土等截面連續(xù)箱梁，箱梁為單箱單室截面，頂寬12.0m、底寬6.5m、兩側(cè)翼緣寬2.75m，橋面為單向5%的橫坡，箱梁中心處梁高1.8m。橋臺均采用U型橋臺、擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋臺處設(shè)置80型異型鋼單縫式伸縮裝置，支座采用GPZ（Ⅱ）4SX和GPZ（Ⅱ）4DX盆式橡膠支座。

2#橋全長165.60m，采用5×30m五跨一聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋面為單向-2%的橫坡，箱梁第1～4跨為單箱單室截面，第5跨為單箱雙室截面。橋臺均采用U型橋臺、擴(kuò)大基礎(chǔ)。橋臺處設(shè)置80型異型鋼單縫式伸縮裝置，支座采用GPZ（Ⅱ）5SX和GPZ（Ⅱ）5DX盆式橡膠支座。

2 病害調(diào)查

1#橋7號臺共有12條豎向裂縫，長度為0.5～8m、寬度為1～15mm，超過10mm的有1條，裂縫寬度為15mm、裂縫深度為465mm，裂縫深度已經(jīng)超過保護(hù)層厚度，具體如表1所示。

2#橋5號臺共有4條豎向裂縫，長度為2.6～5m、寬度為2～15mm，超過10mm的有2條，裂縫寬度均為15mm、裂縫深度分別為538mm、514mm，裂縫深度已經(jīng)超過保護(hù)層厚度，具體位置如表2所示。

從病害可以明顯看出，橋臺裂縫主要為豎向裂縫，且很多裂縫寬度較寬。

3 病害分析

以上2座橋橋臺結(jié)構(gòu)形式均為U型橋臺，橋臺裂縫均較寬，裂縫寬度超過10mm的裂縫其裂縫深度已經(jīng)超過保護(hù)層厚度，造成此類病害的原因可以歸納為以下幾個方面。

（1）U型橋臺有一個比較大的缺點(diǎn)就是橋臺往往是封閉的，這就會造成填土比較容易積水。該項(xiàng)目橋區(qū)位于長江中游和上游的結(jié)合區(qū)域、湖北省的西部，處在秦巴山脈與武陵山脈向江漢平原的過渡地帶；屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，四季分明，春秋較長；年平均降水量為992.1～1404.1mm，降雨往往比較集中，夏季是一年中降雨最多的時段，也常伴有暴雨、大風(fēng)、冰雹等天氣。而該項(xiàng)目的橋臺兩側(cè)都沒有安裝排水孔道，這會造成橋臺內(nèi)部的水排不出去，且該項(xiàng)目的橋臺填土都是采用的黏性土，所以填土使得內(nèi)部的內(nèi)摩擦角比較大，導(dǎo)致產(chǎn)生的土側(cè)壓力比較大，進(jìn)而可能造成前墻或側(cè)墻的向外傾覆，橋臺裂縫也就隨之產(chǎn)生。

表1 1#橋7號橋臺病害表

表2 2#橋5號橋臺病害表

（2）這2座橋臺的高度都比較高，造成橋臺后面的填土高度加高，在較大的荷載壓力作用下，就會引起橋臺的抵抗力不夠，從而使橋臺產(chǎn)生裂縫。

（3）橋臺因填土的質(zhì)量較差，或在施工過程中壓實(shí)度不夠，在雨水的長期侵蝕下，填土就可能會產(chǎn)生不均勻的沉降，進(jìn)而會造成橋臺的側(cè)墻與前墻相交處產(chǎn)生裂縫。

（4）在臺內(nèi)填土或者鋪筑路面時，往往會采用重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，這就有可能造成橋臺側(cè)墻向外傾斜甚至產(chǎn)生變形，進(jìn)而會產(chǎn)生橋臺裂縫。因此在橋臺填土最好選用較輕質(zhì)的材料，同時也要做好排水工作。

（5）如果臺后的土壓力比較大，而且施工過程中質(zhì)量沒有得到很好的控制，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸在設(shè)計(jì)過程考慮不周，如橋臺高度太高、橋臺寬度太大，在此基礎(chǔ)上一旦恒載過大，就可能造成傾覆力矩大于抗傾覆力矩，導(dǎo)致橋臺產(chǎn)生裂縫。

（6）橋臺基礎(chǔ)在施工過程中質(zhì)量控制不到位，在長期雨水侵蝕下，可能會發(fā)生不均勻沉降，造成橋臺側(cè)墻前傾或者后傾，進(jìn)而橋臺產(chǎn)生裂縫。

4 處理建議

（1）對超寬裂縫的處理，首先應(yīng)該布置永久性觀測點(diǎn)觀察裂縫的開展情況：放一把鋼尺橫跨裂縫兩側(cè)，裂縫一側(cè)與墻體用膠粘死，另外一側(cè)是自由端，自由端上方粘一把鋼尺，這樣當(dāng)裂縫開展的時候，通過刻度尺的距離變化即可觀測到裂縫的開展情況。另外，應(yīng)該測量橋臺垂直度，觀察橋臺支座剪切變形情況以及路面沉降情況，以便更好地判斷裂縫的成因。

（2）觀察裂縫開展情況。如果裂縫沒有開展，可以進(jìn)行裂縫修補(bǔ)處理，如表面封閉修補(bǔ)法、壓力注漿修補(bǔ)法。如果裂縫有開展，可以采取以下加固措施：①可以在橋臺側(cè)墻之間穿預(yù)應(yīng)力鋼束，施加預(yù)應(yīng)力抵抗對側(cè)墻的土壓力。為了抵抗錨固處的局部壓力，可以在側(cè)墻外設(shè)混凝土框架墻，將錨固位置墻體換成高強(qiáng)混凝土，同時分散錨固點(diǎn)。②用鋼板把前墻和側(cè)墻做整體包圍結(jié)構(gòu)。③沿著裂縫兩側(cè)用鋼板把裂開的兩側(cè)側(cè)墻錨固在一起。

5 加固效果評價

通過在裂縫兩側(cè)布置觀測點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)裂縫寬度有較小的增加，在這種情況下，基本認(rèn)定應(yīng)對橋臺進(jìn)行加固，故管理處決定對橋臺進(jìn)行加固。對1#橋7號橋臺和2#橋5號橋臺進(jìn)行了加固維修，加固方式為在橋臺的側(cè)墻及前墻進(jìn)行粘貼鋼板加固，加大橋臺整體剛度，限制裂縫繼續(xù)開展，并對鋼板進(jìn)行防腐處理。

對加固后的橋臺進(jìn)行了復(fù)測，從檢測結(jié)果來看，粘貼鋼板加固基本實(shí)現(xiàn)了對既有病害的修復(fù)以及抑制了病害發(fā)展，加固位置處未見新病害，但是同時也出現(xiàn)了以下問題。

（1）加固鋼板出現(xiàn)生銹情況。在鋼板表面局部出現(xiàn)銹蝕，由于湖北處于多雨地帶，因此鋼板防銹處理成為了一個關(guān)鍵。

（2）未加固部分出現(xiàn)開裂。粘貼鋼板對于抑制橋臺的開裂有積極作用，但是由于并未對整個橋臺進(jìn)行加固，導(dǎo)致新裂縫開展。不過新開展裂縫數(shù)量較少，裂縫寬度較細(xì)，深度在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

因此，應(yīng)加大巡查力度，一旦發(fā)現(xiàn)病害擴(kuò)展跡象明顯和鋼板銹蝕嚴(yán)重，及時處理，防止出現(xiàn)鋼板強(qiáng)度削弱導(dǎo)致對橋臺裂縫的約束減弱，進(jìn)而增加病害嚴(yán)重程度。

6 結(jié)語

U型橋臺是我國橋梁常用結(jié)構(gòu)形式，但是由于一些局限性，該種結(jié)構(gòu)形式也容易出現(xiàn)一些典型病害，即橋臺豎向裂縫。為了避免典型病害的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)和施工過程中都應(yīng)認(rèn)真謹(jǐn)慎，完善設(shè)計(jì)理念，應(yīng)從不同方面來印證設(shè)計(jì)的合理性以及安全性，為橋臺的質(zhì)量安全提供保障。另外，在施工過程中，應(yīng)提高施工質(zhì)量，按照規(guī)范嚴(yán)格施工，及時發(fā)現(xiàn)在施工過程中的問題，并和設(shè)計(jì)部門進(jìn)行溝通，從而完善設(shè)計(jì)。對于大體積混凝土，應(yīng)關(guān)注重要施工節(jié)點(diǎn)，注意施工工序，不要冒進(jìn)，按照規(guī)范要求對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以免出現(xiàn)干縮裂縫。后期管養(yǎng)單位在養(yǎng)護(hù)過程中，如由于一些特殊原因，病害已經(jīng)形成，管養(yǎng)單位應(yīng)重視并及時處理，避免病害進(jìn)一步惡化，造成不可彌補(bǔ)的損失。處理方法應(yīng)咨詢專業(yè)隊(duì)伍，提出可行的方案，以免結(jié)構(gòu)得不到良好地修復(fù)。總之，不管在設(shè)計(jì)階段、施工階段還是養(yǎng)護(hù)階段，都應(yīng)該仔細(xì)、認(rèn)真、負(fù)責(zé)，為橋梁的質(zhì)量提供可靠的保障。