嚴(yán)寒地區(qū)某座在建橋梁箱梁病害及處治措施

文/張宗愛

1 概述

該橋跨徑布置為70+2×120+70 (m)，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)箱梁，采用單箱雙室結(jié)構(gòu)，單幅箱梁頂寬18.49m，外側(cè)懸臂長為2.5m，內(nèi)側(cè)懸臂長為2.49m，箱底寬為13.5m，懸臂端部厚0.18m，懸臂根部厚0.85m，中跨支點(diǎn)處梁高7m，中跨中梁高為3m，梁底按1.5 次拋物線變化，中跨2m 合攏段為3m 等高段，邊跨中支點(diǎn)處梁高為7m，邊跨引橋側(cè)為11m 長等高段，梁高3m，梁底按1.5 次拋物線變化，腹板變厚度0.9m（支點(diǎn)）到0.5m（跨中），底板變厚度0.7m（支點(diǎn)附近）到0.3m（跨中），頂板厚度為0.28m。0 號段各斷面尺寸適當(dāng)增大，0 號段墩頂橫隔梁厚度為3m，邊橫梁厚度為2.5m[1]。下部結(jié)構(gòu)為Y 型橋墩(立面呈花瓶形狀)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2 箱梁主要病害情況

該橋箱梁的主要病害有箱梁腹板豎向裂縫、箱梁腹板豎向裂縫維修處理不當(dāng)?shù)亩尾『?、梁底支座墊石附近混凝土澆筑不密實(shí)三種。

2.1 箱梁腹板豎向裂縫

該橋上部結(jié)構(gòu)每個橋墩分17（第0-16 號箱梁塊）個箱梁塊懸澆施工，第0 號與第4 號箱梁塊的施工時間均為10月中旬至12月上旬。箱梁塊的縱向預(yù)應(yīng)力進(jìn)行了張拉處理；豎向預(yù)應(yīng)力亦進(jìn)行張拉處理，但豎向預(yù)應(yīng)力管道均未進(jìn)行注漿處理。

第二年六月份，在準(zhǔn)備懸臂分段施工第1、5 號箱梁塊時分別發(fā)現(xiàn)，第0、4 號箱梁塊腹板中間出現(xiàn)豎向裂縫；裂縫中間寬、兩端窄，最大縫寬達(dá)3.0mm，裂縫基本貫穿腹板高度(距腹板與頂?shù)装宓菇蔷s500mm)，個別腹板開展到錨墊板處，但縫寬較細(xì)，多數(shù)腹板裂縫未開展到錨墊板處。

調(diào)查箱梁施工記錄、統(tǒng)計(jì)當(dāng)?shù)氐臍鉁刈邉菁坝暄┨鞖馇闆r、檢測豎向預(yù)應(yīng)力管道、分析縱向預(yù)應(yīng)力分批張拉的影響（采用Midas FEA空間有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真分析，模擬主橋梁的實(shí)際施工過程，并考慮腹板上的兩束鋼絞線分次張拉）?？芍?，由于混凝土局部質(zhì)量缺陷（不密實(shí)、有空洞）、豎向預(yù)應(yīng)力體系密封不好，在養(yǎng)生水、雨雪天氣補(bǔ)水的凍脹及凍融循環(huán)作用下使混凝土開裂。

同時對裂縫特性進(jìn)行詳細(xì)檢測（超聲波無損檢測、取芯檢測及豎向預(yù)應(yīng)力管注水檢測），發(fā)現(xiàn)，第0 號與第4 號箱梁塊腹板中間裂縫已經(jīng)全部貫穿整個腹板。

2.2 裂縫處理不當(dāng)?shù)亩尾『?/h3>

發(fā)現(xiàn)裂縫后，施工單位采取張拉橫向預(yù)應(yīng)力的方式對箱梁腹板豎向裂縫進(jìn)行處理，由于張拉橫向預(yù)應(yīng)力前未對箱梁腹板裂縫注膠處理，且橫向預(yù)應(yīng)力筋非貫穿整個腹板，在張拉橫向預(yù)應(yīng)力時產(chǎn)生新的裂縫[2]。

2.3 支座附近混凝土澆筑不密實(shí)

主橋箱梁外觀局部砼存在蜂窩麻面、空洞，鋼筋外露銹蝕現(xiàn)象，墩頂位置第0 號塊箱梁底板、梁底支座墊石及防震擋塊尤為嚴(yán)重，箱梁鋼筋保護(hù)層薄、間距較密，混凝土骨料不能進(jìn)入鋼筋保護(hù)層、梁底支座墊石及防震擋塊區(qū)域，施工難度增大，出現(xiàn)漏振、欠振和超振的概率增加，拆除模板后砼出現(xiàn)麻面、空洞、鋼筋大面積外露銹蝕[3]。

3 箱梁病害的影響

由于混凝土局部質(zhì)量缺陷（不密實(shí)、有空洞）、豎向預(yù)應(yīng)力體系密封不好，在養(yǎng)生水、雨雪天氣補(bǔ)水的凍脹及凍融循環(huán)作用下使混凝土開裂[4]。腹板出現(xiàn)裂縫后，影響腹板整體性，減少腹板的有效寬度，降低截面抗剪能力，局部容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，存在安全隱患。

墩頂位置第0 號塊箱梁底板、梁底支座墊石，混凝土存在蜂窩麻面、空洞，鋼筋外露銹蝕現(xiàn)象，體系轉(zhuǎn)換，存在不可預(yù)估的豎向沉降及橫橋向不均勻沉降，存在重大安全隱患。

4 處治方案

該橋?yàn)樵诮蛄海瑸闇p少社會影響、降低損失，須及時處理。

4.1 測量已施工箱梁塊的現(xiàn)存應(yīng)力情況

由于腹板存在豎向裂縫，截面已不是整體有效斷面，應(yīng)力重分布，弄清已施工箱梁塊的現(xiàn)存應(yīng)力情況是整個橋梁處置方案的必要前提條件。

本橋采用應(yīng)力釋放測試混凝土的應(yīng)力情況，應(yīng)力釋放測試是通過對混凝土截面進(jìn)行鉆孔，以釋放預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的不同位置處的應(yīng)變量，從而推算出結(jié)構(gòu)測試點(diǎn)的應(yīng)力[5]。在鉆孔過程中是通過使用電阻式應(yīng)變片測量鉆孔處表面的應(yīng)變，通過鉆孔前后的變形差值反映到應(yīng)變片上，得到被除數(shù)測點(diǎn)的應(yīng)變大小，通過對不同鉆孔深度應(yīng)變值的分析得到不同情況下應(yīng)變與鉆孔深度的關(guān)系，從而得到應(yīng)變釋放規(guī)律。

應(yīng)力釋放測試結(jié)果對比理論分析結(jié)果，主橋?qū)崪y應(yīng)力為理論計(jì)算應(yīng)力的82.2～119.6%。

4.2 腹板豎向裂縫處置方案

對腹板裂縫試驗(yàn)性采用高滲透改性環(huán)氧膠液注膠，試驗(yàn)結(jié)果滿足封閉要求效果后，對腹板裂縫進(jìn)行注高滲透改性環(huán)氧膠液處理，裂縫處理后對腹板橫向加對拉錨栓補(bǔ)強(qiáng)措施，同時對箱梁腹板進(jìn)行加大斷面處理[6]。把已澆筑的0-4 號塊箱梁當(dāng)作新的0 號塊，重新設(shè)計(jì)。

4.3 箱梁底支座墊石混凝土澆筑不密實(shí)處置方案

利用鋼管混凝土的原理，解決梁底混凝土澆筑不密實(shí)的問題。在箱梁底支座墊石外圈設(shè)置圓形后澆段，采用壓力澆筑混凝土。

4.4 箱梁不可預(yù)估不均勻位移的處治方案

解決梁底支座墊石混凝土后，釋放臨時支撐，并壓重，先釋放部分不均勻沉降后，再重新設(shè)置臨時支撐。

4.5 改變體系轉(zhuǎn)換方式

本橋后期時，先合攏中跨，后合攏邊跨，雖然改變了傳統(tǒng)的先合攏邊跨的設(shè)計(jì)思路，但是避免了箱梁不均勻沉降產(chǎn)生的箱梁內(nèi)力對箱梁的影響。

5 結(jié)語

本橋?yàn)閲?yán)寒地區(qū)某座在建橋梁，橋梁病害嚴(yán)重且特殊，雖屬于個例，但后期的處理方案，值得各同仁參考研究，共同促進(jìn)技術(shù)的改進(jìn)與提升。