高速公路现浇箱梁桥常见裂缝

发布时间：2022-10-05 10:02 热度：

　　现浇箱梁桥一般采用满堂支架整体现浇或悬臂挂篮现浇施工，一般用于匝道桥或有特殊跨越要求的桥梁。通过对湖北省多条新建或现役高速公路现浇箱梁出现的裂缝类型进行归纳总结，分析裂缝产生的原因及对结构安全的影响程度，提出相应的处治措施，为对该类型桥梁外观检查重点的把握及养护决策提供参考。

　　关键词：高速公路；现浇箱梁；结构性受力裂缝；局部受力裂缝；非受力裂缝；裂缝处治措施

　　现浇箱梁由于整体性好，跨越能力大，适应能力强而被广泛应用。其一般用于高速公路互通匝道桥，如整体式现浇梁桥，或有特殊跨越要求的桥梁，如跨度较大的悬臂现浇梁桥等。混凝土裂缝是现浇箱梁的主要外观病害，我们通过检查发现，无论新建桥梁还是服役一定时期的桥梁，现浇箱梁都或多或少存在一些裂缝，这些裂缝有的是施工原因产生，有的是受荷载作用产生。分析裂缝的成因及对结构安全的影响程度，是桥梁养护工作的首要任务，是养护设计的重要依据，对保证桥梁耐久性及运营安全具有重要意义。‘

　　1现浇箱梁桥的结构形式

　　现浇箱梁是由顶板、对称分布的腹板及底板共同构成一个或多个封闭的箱室，箱室外顶板称为翼板。从施工工艺看，现浇箱梁可分为整体式现浇箱梁和悬臂现浇箱梁。整体式现浇箱梁有等截面及变截面两种形式，悬臂现浇箱梁为变截面。现浇箱梁一般为预应力混凝土结构，小跨径梁箱梁也可采用钢筋混凝土结构。下面以湖北省内多条新建或现役高速公路检测结果为基础，对出现在该类桥上的常见裂缝类型进行归纳总结，提出处治建议。

　　2现浇箱梁常见裂缝类型及产生的原因分析

　　2.1底板横桥向裂缝

　　该类裂缝一般出现于等截面现浇箱梁中，在新建或现役桥梁中均能发现。其分布的位置比较随机，跨中或梁端附近均存在，有的沿横向钢筋等间距分布，没有延伸至腹板，宽度一般小于0.10mm，深度一般未超过保护层厚度。该类裂缝属于非受力裂缝，原因如下：①大多数横向裂缝出现的位置不在梁体正弯矩最大的区域，有的距离桥墩较近，而出现横向裂缝的桥跨，其跨中处并没有横向裂缝分布。说明此类裂缝与结构受力关系不大。②从箱型截面剪力滞效应分析，箱梁承受竖向荷载后，其腹板底部的正应力比底板大，因此如果梁体的抗弯承载力不够，将会先在腹板出现竖向裂缝，而不是仅出现底板横向裂缝。③从某些桥梁荷载试验裂缝监测结果看，底板横向裂缝宽度在试验荷载作用下并没有太大变化，这也表明其为非受力裂缝。其产生的原因可能是底板横向钢筋保护层过薄，导致混凝土收缩开裂，或养生不到位产生的干缩裂缝。

　　2.2底板、顶板纵桥向裂缝

　　该类裂缝在现浇箱梁中较为常见，一般新建桥梁出现纵向裂缝的位置比较随机，有的靠近腹板，有的分布在中央，这主要是因为受纵向预应力影响及养生不到位产生的混凝土收缩裂缝，缝宽一般小于0.10mm。现役桥梁一般在板中央附近集中出现。顶板纵向裂缝是由于顶板直接受到车辆荷载作用而产生的抗弯裂缝，底板纵向裂缝是由于腹板与顶板协调变形向外扭转，导致底板下缘受拉产生裂缝。因此现役桥梁的这种集中在顶板或底板中央区域的纵向裂缝，是在车辆荷载长期作用下产生的局部受力裂缝。

　　2.3腹板竖向裂缝

　　该类裂缝在等截面整体现浇箱梁中较为常见。新建的预应力箱梁中，其分布位置比较随机，有的为等距离分布，原因多为混凝土浇筑完成后没有及时进行预应力张拉，加之养生不到位，混凝土收缩产生，缝宽一般在0.10mm左右。现役预应力箱梁若存在上述分布特点的腹板竖向裂缝，基本为同样的原因产生，即在施工期就出现了。但也有因受力产生的竖向裂缝，一般集中分布于跨中，此时梁端或同时存在斜向抗剪裂缝，这类裂缝则属于结构性受力裂缝。钢筋混凝土箱梁，其腹板竖向裂缝较为常见，由底部向上延伸。由于腹板没有预加应力，其底部拉应力很容易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝，严重时裂缝延伸至腹板甚至全截面贯通，缝宽一般大于0.15mm，属于结构性受力裂缝。

　　2.4腹板斜向裂缝

　　该类裂缝在整体现浇箱梁或悬浇箱梁中均存在，有两种类型：一是梁端附近或1/4L附近的斜向裂缝，裂缝一般较长，从梁底延伸至梁顶甚至翼板，裂缝角度呈45°，裂缝深度一般超过100mm，严重的甚至贯穿腹板。这是典型的梁端抗剪裂缝或主应力弯剪裂缝，为结构性受力裂缝。对于等截面现浇箱梁，一般还会出现跨中腹板竖向裂缝。另一种为悬浇箱梁腹板斜向裂缝，一般裂缝宽度较小，但每个节段分布的数量较多，其特点是在1/4跨处为向跨中倾斜的斜向裂缝，越往跨中倾斜角度越小，到跨中时为水平裂缝。从裂缝的整体分布上看，这主要是由于腹板竖向预应力损失，导致梁体在纵向预应力及竖向荷载共同作用下产生此类裂缝。以上两种裂缝均属于结构性受力裂缝。

　　2.5底板斜向裂缝

　　该类裂缝位于梁端底板靠近支座处，裂缝倾斜角度由外向内，即由底板两侧向中间发展，往往多条平行分布。这是由于腹板在受力弯曲的同时向内扭曲，使底板下缘产生拉应力，在远离支座的位置会产生纵向裂缝，在靠近支座的位置由于底板同时受到支座的约束作用，使底板主应力迹线发生偏转，产生由外向内倾斜的斜向裂缝。该类裂缝属于局部受力裂缝。

　　2.6翼板横向裂缝

　　该类裂缝在新建、现役桥梁中均存在。一般长度较长，多数延伸至整个翼板，且分布较均匀。由于翼板更容易受到雨水侵蚀，因此裂缝常伴有渗水、白色结晶物析出的现象。该类裂缝在施工期产生的可能性较大，因为其本身受到的纵向预应力要小于腹板，即腹板混凝土收缩量大于翼板，加之养生不及时，使翼板收缩量变大产生裂缝。该类裂缝属于非受力裂缝。

　　2.7腹板水平裂缝、网状裂缝

　　该类裂缝为混凝土表面的干缩裂缝，由于钢筋保护层过薄或施工期间养生不到位产生。其深度一般未超过混凝土保护厚度。该类裂缝属于非受力裂缝。

　　3裂缝的处治措施

　　从以上分析可知，腹板斜向裂缝、跨中集中分布的腹板竖向裂缝为结构性受力裂缝，影响结构安全。顶板、底板中央较密集的纵向裂缝，底板支座附近斜向裂缝为局部受力裂缝，影响结构使用性能及耐久性。底板、翼板横向裂缝，腹板水平裂缝、网状裂缝为非受力裂缝，影响结构耐久性。对这七类现浇箱梁裂缝，其处治方式可遵循“把握重点、分类处治”的原则。即先评估和处理影响结构安全及使用性能的裂缝问题，以保证运营安全，再对一般裂缝进行封闭，以保证结构耐久性。在养护预算有限的情况下，可优先处治结构性受力裂缝等重点病害。对于结构性受力裂缝的处治，一般考虑对结构进行整体性加固，如梁端腹板粘贴钢板、底板粘贴碳纤维布或碳板，或设置体外预应力体系等。具体实施时应会同设计、检测、施工等单位有关技术人员，对结构技术状况进行综合评估，对维修加固方案进行论证并通过专家评审；维修加固的施工还需加强过程监管，对关键指标进行必要的检测，确保施工质量。对于局部受力裂缝，可进行预防性加固处理，如粘贴碳纤维布、碳板等。对于非受力裂缝，可对裂缝进行封闭处理，如封缝、灌缝，具体用哪种方法视裂缝宽度的大小决定，一般对于宽度超限的裂缝，采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其他灌缝材料，对于未超限裂缝，采用封缝法[1]。对存在结构性受力裂缝的梁体进行维修加固前，也需要先对其裂缝进行封缝或灌缝处理。除了制定有效的裂缝处治措施，确保施工质量也是十分重要的。对于大型桥梁维修加固项目，急需建立和完善施工质量保证体系，以确保加固成果能够达到设计预期。我国虽未出台桥梁维修加固的质量评定及验收办法，但可考虑在项目审批及设计时就提前确定关键施工项目的检测指标及验收标准，对过程检测及监管提出具体要求。

　　4结语

　　现浇箱梁广泛应用于高速公路互通匝道桥及有特殊跨越要求的桥梁中，其常见裂缝类型有以下七类：腹板竖向裂缝、斜向裂缝，为结构性受力裂缝；底板及顶板纵向裂缝，底板支座附近斜向裂缝，为局部受力裂缝；底板横向裂缝，腹板水平裂缝、网状裂缝，翼板横向裂缝为非受力裂缝。裂缝的处治可遵循“把握重点、分类处治”的原则，对结构性受力裂缝，可采取整体加固措施；对局部受力裂缝，可进行局部预防性加固；对非受力裂缝，可采取封缝或灌缝的方法进行处理。桥梁维修加固应重视加固效果及质量，完善施工质量保证体系，加强过程监管，确保维修加固成果满足设计要求。

　　参考文献

　　[1]公路桥涵养护规范JTGH11-2004

　　作者：孔祥亮 钟伟