預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁裂縫成因分析及處治措施

許殿瑞

摘 要 大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋在運(yùn)營過程中時(shí)常出現(xiàn)箱梁開裂病害。本文以高速公路某大橋?yàn)楣こ虒?shí)例，針對本橋出現(xiàn)的病害進(jìn)行了原因分析，提出了處治方案，為類似橋梁的病害處治提供參考。

關(guān)鍵詞 連續(xù)剛構(gòu)橋;裂縫成因;處治措施

引言

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋具有跨越能力突出、外觀簡潔優(yōu)美以及良好的使用性能等優(yōu)點(diǎn)，在橋梁建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。而連續(xù)剛構(gòu)橋以其跨越能力大、結(jié)構(gòu)簡單、受力合理、工程造價(jià)低等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于公路，城市橋梁。然而隨著連續(xù)剛構(gòu)橋數(shù)量的增加及運(yùn)營時(shí)間的增長，工程病害也隨之而來。主要表現(xiàn)有箱梁腹板出現(xiàn)斜裂縫、頂板縱向裂縫、合龍段箱梁外底板縱向裂縫等。

混凝土構(gòu)件裂縫問題是個(gè)比較復(fù)雜的問題，它涉及混凝土的材料性質(zhì)，構(gòu)造特點(diǎn)及施工環(huán)境外力等各方面的問題，現(xiàn)結(jié)合某高速公路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁橋箱梁開裂病害情況，淺談裂縫成因及病害處治措施。

1工程概況

某大橋主橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁。箱梁根部高度3.6m，跨中高度1.8m;箱梁根部底板厚60cm，跨中底板厚28cm，箱梁高度及底板厚度按1.8次拋物線變化。箱梁跨中腹板厚50cm，支點(diǎn)腹板厚70cm，頂板厚25cm。箱梁頂寬12.25m，底寬6.15m，頂板懸臂長度3.05m，懸臂板端部厚18cm，根部厚60cm。箱梁頂設(shè)有2%雙向橫坡，箱梁澆筑分段長度分別為0#塊9m，1#塊～7#塊3m/3.5m，中跨合龍段長2m，邊跨合龍段長3.72m/4.12m，箱梁縱向采用預(yù)應(yīng)力，鋼束每股直徑15.24mm，大噸位群錨體系。下部結(jié)構(gòu)為雙肢薄壁墩，群樁基礎(chǔ)[1]。

該大橋于2014年2月份全橋合攏，8月份橋面系全部完工，2014年11月份通車，至今已有六年半時(shí)間。

2箱梁開裂情況

2018年6月13日，在進(jìn)行常規(guī)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，左右幅箱梁內(nèi)部腹板、頂板及跨中合龍段存在局部開裂現(xiàn)象。

（1）腹板裂縫。左右幅第二、三跨（即兩中跨）5至7#塊段（即1/4跨至3/8跨）腹板內(nèi)表面存在1至2道斜向裂縫，裂縫長度0.6m～1.1m（未貫穿腹板頂?shù)酌妫?，寬?.149～0.243mm。

（2）頂板縱向裂縫。全橋多數(shù)塊段箱梁頂板底板面存在縱橋向裂縫，裂縫長度縱向貫穿各施工塊段，寬度0.1～0.238mm。

（3）合龍段箱梁外底板縱向裂縫。合龍段箱梁外底板存在縱橋向裂縫，寬度0.163～0.232mm，其余施工塊段未見該形態(tài)裂縫，跨中合龍段無橫橋向裂縫。

3原因分析

3.1 腹板斜向裂縫產(chǎn)生原因分析

腹板斜向裂縫主要出現(xiàn)在1/4跨至3/8跨段落（5至7#施工塊段）。腹板厚度從1/4跨處向跨中逐漸變?。?#塊段內(nèi)腹板厚度由70cm漸變?yōu)?0cm，6、7#塊段及合龍段腹板厚度均為50cm）。豎向預(yù)應(yīng)力筋從墩頂至1/4跨處為雙排布設(shè)，1/4跨處向跨中段落為單排布設(shè)（從5至7#塊段均為單排布設(shè)）。5至7#施工塊段箱梁腹板內(nèi)主拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強(qiáng)度，而產(chǎn)生腹板斜裂縫，但裂縫僅存在于腹板內(nèi)表面，未貫通腹板內(nèi)外表面。

3.2 頂板縱向裂縫產(chǎn)生原因分析

該橋梁上部結(jié)構(gòu)為單箱單室箱梁，梁體較寬，頂板橫向跨度大（兩腹板中線間距離大），頂板在恒載和活載作用下，頂板跨中正彎矩較大，導(dǎo)致頂板底面中心線附近出現(xiàn)縱橋向裂縫。但從現(xiàn)場來看，未見裂縫處滲水泛堿現(xiàn)象，可以斷定該形態(tài)裂縫未貫穿頂板。

3.3 合龍段箱梁底板外側(cè)縱向裂縫產(chǎn)生原因分析

該橋?yàn)閼冶蹖ΨQ施工的連續(xù)剛構(gòu)橋，跨中合龍段箱梁底板內(nèi)縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布設(shè)密集，施工期間控制稍有不善，易出現(xiàn)梁底縱向裂縫，但該類形態(tài)裂縫并非結(jié)構(gòu)性裂縫[2]。

4處治方案

腹板斜裂縫、頂板縱橋向裂縫及部分箱梁腹板斜向裂縫分別存在于頂板底面和腹板內(nèi)表面，且未內(nèi)外貫通;跨中合龍段箱梁底板縱向裂縫并非結(jié)構(gòu)性裂縫，方案采用對寬度超過0.15mm裂縫進(jìn)行低壓注膠、寬度小于0.15mm裂縫進(jìn)行表面封閉處理。

4.1 裂縫寬度小于0.15mm時(shí)

對于寬度小于0.15mm的混凝土裂縫，用專用的封縫膠進(jìn)行表面封閉。裂縫封閉膠的性能要求符合《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。

（1）混凝土表面打磨：采用磨光機(jī)沿裂縫走向?qū)炷帘砻孢M(jìn)行打磨、清理，去掉1～2mm厚表層，打磨寬度為裂縫兩側(cè)各5cm。

（2）表面清理：采用抹布將裂縫處混凝土表面的灰塵擦抹干凈，然后用高壓空氣將裂縫空隙里的灰塵吹洗干凈，再用丙酮將裂縫周圍擦洗干凈。

（3）甲乙組料按比例進(jìn)行配膠，充分混合，配膠均勻。

（4）用油灰刀沿裂縫20～30mm寬的范圍往復(fù)涂刮并均勻涂抹一層厚約1～2mm裂縫封閉膠，抹膠時(shí)應(yīng)防止產(chǎn)生小孔和氣泡，要刮平整，保證封閉嚴(yán)密可靠。密封完成后，讓封口自然固化。

4.2 裂縫寬度大于等于0.15mm時(shí)

當(dāng)裂縫寬度大于等于0.15mm時(shí)，采用灌漿法修補(bǔ)。

灌漿法修補(bǔ)工藝流程：施工準(zhǔn)備→查縫定位→布孔、鉆孔→清縫→安裝灌漿塞、連接灌漿泵→灌漿→封孔→檢查。

（1）混凝土表面打磨：采用磨光機(jī)沿裂縫走向?qū)炷帘砻孢M(jìn)行打磨、清理，打磨寬度為裂縫兩側(cè)各10cm。

（2）表面清理：采用抹布將裂縫處混凝土表面的灰塵擦抹干凈，然后用高壓空氣將裂縫空隙里的灰塵吹洗干凈，再用丙酮將裂縫周圍擦洗干凈。

（3）鉆孔、粘貼注膠嘴：沿裂縫走向以15～20cm的間距鉆孔、粘貼注膠嘴，使用封縫膠封閉裂縫表面，厚約2mm，寬約25mm，6～8小時(shí)后注射裂縫膠。鉆孔間距、深度可根據(jù)化學(xué)漿液生產(chǎn)廠家的技術(shù)指導(dǎo)實(shí)施，原則上寬縫可稀、窄縫可密，但每一條裂縫至少須各有一個(gè)進(jìn)漿孔和排氣孔。

（4）配置漿液。根據(jù)化學(xué)漿液生產(chǎn)廠家的技術(shù)指導(dǎo)配置改性環(huán)氧化學(xué)漿液。

低壓壓注改性環(huán)氧化學(xué)漿液應(yīng)具有一定抗沖擊、變形能力、漿液黏度小、滲透能力強(qiáng)，此外還應(yīng)滿足如下技術(shù)指標(biāo)：

（5）灌漿、封口。將專用灌漿化學(xué)漿液拌勻裝入壓力灌漿器，連接灌漿嘴，通過低壓加壓將化學(xué)漿液灌入裂縫。灌漿順序由一端向另一端依次連續(xù)進(jìn)行逐一灌注，待相鄰灌漿嘴冒漿后可灌注下一孔。漿液表面初凝后可拆下預(yù)埋的灌漿嘴，再用速凝封閉膠將灌漿嘴處封堵平整，即為壓力灌漿完畢。灌漿完畢后用鋼砂紙打磨封口封閉膠，用高效洗滌劑（丙酮）清洗干凈。在裂縫處涂抹環(huán)氧基液漿，即封口完畢。

灌漿壓力、灌漿量需根據(jù)裂縫部位的具體情況確定。灌漿壓力以0.2～0.4MPa為宜（一般灌漿壓力0.3MPa），壓力逐漸升高，防止驟然加壓使裂縫擴(kuò)大，嚴(yán)防高壓對混凝土造成擴(kuò)縫劈裂帶來新的破壞。

5結(jié)束語

通過對病害產(chǎn)生的原因分析以及采取了得當(dāng)?shù)奶幚泶胧?，該橋的病害得到了很好的處治，橋的承載能力和耐久性得到了提高，保證了大橋的整體結(jié)構(gòu)安全和今后長期的正常運(yùn)營。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋梁開裂原因是復(fù)雜的，有設(shè)計(jì)方面的原因，也有施工方面的原因，無論是設(shè)計(jì)者還是建設(shè)者都應(yīng)該以高度的責(zé)任感去面對工程建設(shè)，避免此種病害的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG/T J22-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[2] 公路橋梁加固施工技術(shù)規(guī)范：JTG/T J23-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.