對預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的特點進行了介紹，結(jié)合某城市快速路連續(xù)剛構(gòu)橋運營中的裂縫分布現(xiàn)狀，對連續(xù)剛構(gòu)橋的開裂原因進行了深入分析，使大家對該類型橋梁的裂縫產(chǎn)生規(guī)律和形成機理有了全面和深刻的認識，為其在公路和市政工程建設中的進一步推廣應用打下了基礎。
　　
　　隨著高速公路和城市快速路等基礎設施建設快速發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋得到迅速發(fā)展和廣泛應用。特別是這類橋梁具有結(jié)構(gòu)剛度大、行車平順性好、設置伸縮縫少和養(yǎng)護簡單等優(yōu)點，越來越多的受到人們的認可。但是在大量修建這類橋梁后，也暴露出一些問題，最突出的就是混凝土結(jié)構(gòu)的開裂。其開裂的部位大多出現(xiàn)在箱梁的頂板、腹板和底板，裂縫主要表現(xiàn)為縱向裂縫、彎曲裂縫、彎曲剪應力裂縫和主拉應力裂縫。
　　某城市快速路共有5座大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋，在近期檢測中發(fā)現(xiàn)多座連續(xù)剛構(gòu)存在不同程度的病害，有的主跨外側(cè)底板普遍有縱向裂縫，最大裂縫寬度達到1.0mm；有的腹板與翼板交界處有斜裂縫；有的腹板中部分布多條水平裂縫。本文將以其中1＃橋為例（上部結(jié)構(gòu)布置圖見圖1），對這類橋梁運營中的裂縫分布情況進行介紹，對其開裂原因進行深入分析，使大家對該類型橋梁的裂縫產(chǎn)生規(guī)律和形成機理有全面和深刻的認識，為其在公路和市政工程建設中的進一步推廣應用打下基礎。
　　 1. 1＃橋箱梁裂縫分布現(xiàn)狀及原因分析
　　1＃橋連續(xù)剛構(gòu)箱梁裂縫主要為底板、頂板縱向裂縫、腹板斜裂縫和水平裂縫、齒板封錨和橫隔板裂縫等。箱梁裂縫分布情況如下：
　　左幅箱梁外裂縫中，腹板水平裂縫共計5條，裂縫寬度在0.06～0.14mm之間；腹板斜裂縫共計11條，裂縫寬度在0.03～0.18mm之間；左幅底板縱向裂縫共計217條，裂縫寬度在0.02～1.03mm之間。
　　左幅箱梁內(nèi)裂縫中，腹板水平裂縫共計16條，裂縫寬度在0.02～0.18mm之間；腹板斜裂縫共計4條，裂縫寬度在0.04～0.1mm之間；頂板縱向裂縫共計14條，裂縫寬度在0.04～0.3mm之間；倒角裂縫共計6條，裂縫寬度在0.03～0.14mm之間；齒板裂縫共計12條，裂縫寬度在0.03～0.12mm之間。
　　右幅箱梁外裂縫中，腹板水平裂縫共計7條，裂縫寬度在0.07～0.14mm之間；腹板斜裂縫共計23條，裂縫寬度在0.02～0.18mm之間；右幅底板縱向裂縫共計210條，裂縫寬度在0.03～0.4mm之間。
　　右幅箱梁內(nèi)裂縫中，腹板水平裂縫共計5條，裂縫寬度在0.05～0.14mm之間；腹板斜裂縫共計2條，裂縫寬度在0.04～0.16mm之間；頂板縱向裂縫共計5條，裂縫寬度在0.04～0.08mm之間；倒角裂縫共計3條，裂縫寬度在0.06～0.2mm之間；齒板裂縫共計2條，裂縫寬度在0.06～0.16mm之間
　　對于箱梁裂縫成因分析如下：
　�。�1）腹板的斜裂縫（見圖2）
　　主要表現(xiàn)特征：腹板斜裂縫主要為分布在中跨箱梁外腹板0~L/5、4L/5~5L/5區(qū)間的斜裂縫，一般斜裂縫分布在箱梁外腹板上部與翼板交界處，腹板中下部以水平裂縫為主。斜裂縫大多從靠近主墩方向的澆接縫開始向后澆塊一側(cè)（跨中方向）擴展，即裂縫呈15~30º左右由主墩向跨中擴展，部分延伸至翼板。
　　主要產(chǎn)生原因：1）主拉應力產(chǎn)生的腹板斜裂縫，主要是由于箱梁橋支座附近剪應力過大，腹板抗剪能力不足，以及主拉應力方向抗裂安全儲備考慮不充分等因素造成；對于箱梁橋腹板而言，抗剪能力主要是混凝土本身的抗剪能力、縱向彎起束預應力產(chǎn)生的正應力和豎向非預應力鋼筋網(wǎng)三部分組成，前兩者防止腹板開裂，后者控制腹板裂縫擴展且補償縱向彎起束預應力空白區(qū)（即主拉應力控制的空白區(qū)）；豎向預應力由于預應力筋短，錨具預應力損失大，施工上具有一定的難度，因此，在主拉應力較大區(qū)，一旦豎向預應力損失過大，斜截面抗剪承載力將嚴重不足，從而導致腹板出現(xiàn)嚴重斜裂縫；2）錨后拉應力產(chǎn)生的腹板斜裂縫，懸臂分段澆筑中，錨頭往往布置在接縫面；由于在接縫面上新澆混凝土之間的抗拉強度降低很多，預應力筋在錨固區(qū)將引起局部高壓應力而導致蠕變；由于這種蠕變，錨頭后面將產(chǎn)生拉應力，如果錨后受拉鋼筋配置不足時，則在錨固區(qū)的接縫面就很容易發(fā)生裂縫；3）邊跨端部腹板斜裂縫，邊跨端部往往是在支架上現(xiàn)澆的，此處剪力較大，在施工和體系轉(zhuǎn)換過程中會受到一些次應力的影響，也是局部應力集中之處；同時，巨大的支座應力也主要是依靠腹板傳遞的。邊跨梁端也是預應力鋼筋錨固區(qū)域，局部高應力所引起的局部徐變（蠕變）也比較大；4）在豎向正應力和主拉應力共同作用下，腹板會出現(xiàn)水平、斜向組合裂縫。
　�。�2）底板的縱向裂縫（見圖3）
　　主要表現(xiàn)特征：底板縱向裂縫大多位于邊跨的合攏段及附近節(jié)段以及中跨的1/4跨至3/4跨之間，通常主要分布在底板底面中間區(qū)域，沿橫斷面方向呈跨中密、粗而長，兩側(cè)相對較疏、細而短。
　　主要產(chǎn)生原因：1）施工時底板預應力鋼束保護層厚度設置不適當，加上采用的高強度混凝土用量偏多、水泥漿含量偏大，采用早強劑，導致較大的收縮變形；2）在箱梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)約束（包括底板截面的不均勻收縮和波紋管對混凝土收縮的約束）作用下，導致較大的混凝土收縮應力，超過了當時混凝土的抗拉強度，從而導致出現(xiàn)沿波紋管縱向的收縮裂縫；3）由于箱梁橋畸變和橫向彎曲產(chǎn)生的。由于在箱梁橋底板處的剪應力相對較小，所以主應力的方向大致與箱梁橋底板的橫向方向相同，產(chǎn)生的裂縫方向大致與橋軸方向平行。
　　此外底板的齒板受力，曲線配索的橫向受力，預應力筋錨頭處局部應力，以及截面分層處和施工接縫處的局部應力都有可能產(chǎn)生嚴重的局部應力，使底板開裂；箱梁橋混凝土溫度應力、剪力滯效應以及通車后活載的增加亦是底板縱向裂縫發(fā)生的主要原因。
　�。�3）頂板的縱向裂縫
　　主要表現(xiàn)特征：通常主要分布在頂板底面中間區(qū)域，沿橫斷面方向呈跨中密、粗而長，兩側(cè)相對較疏、細而短。箱梁內(nèi)頂板縱向裂縫大多已封閉，封閉后狀況良好，未再次開裂或繼續(xù)向前擴展，檢測中新發(fā)現(xiàn)的頂板縱向裂縫主要位于第6跨和第8跨現(xiàn)澆段。
　　主要產(chǎn)生原因：1）施工時頂板預應力鋼束保護層厚度設置不適當，加上采用的高強度混凝土用量偏多、水泥漿含量偏大，采用早強劑，導致較大的收縮變形；2）在箱梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)約束（包括頂板截面的不均勻收縮和波紋管對混凝土收縮的約束）作用下，導致較大的混凝土收縮應力，超過了當時混凝土的抗拉強度，從而導致出現(xiàn)沿波紋管縱向的收縮裂縫；3）由于箱梁橋畸變和橫向彎曲產(chǎn)生的。由于箱梁為單箱單室結(jié)構(gòu)，箱梁橫向跨度較大，在荷載作用下，頂板將出現(xiàn)橫向彎距，產(chǎn)生較大的彎曲應力，由于在箱梁橋頂板處的剪應力相對較小，所以主應力的方向大致與箱梁橋頂板的橫向方向相同，產(chǎn)生的裂縫方向大致與橋軸方向平行。
　　此外頂板的齒板受力，預應力筋錨頭處局部應力，以及截面分層處和施工接縫處的局部應力都有可能產(chǎn)生嚴重的局部應力，使頂板開裂；箱梁橋混凝土溫度應力、剪力滯效應以及通車后活載的增加亦是頂板縱向裂縫發(fā)生的主要原因。
　�。�4）腹板水平裂縫（見圖2）
　　腹板水平裂縫分布特點是：左幅腹板水平裂縫多出現(xiàn)在中跨箱梁內(nèi)側(cè)靠近跨中的位置，即中跨2/5L至4/5L的區(qū)間，右幅腹板水平裂縫多出現(xiàn)在中跨箱梁外側(cè)4L/5~5L/5區(qū)間及中跨箱梁內(nèi)側(cè)2L/5~3L/5區(qū)間。
　　主要產(chǎn)生原因：1）箱梁懸臂施工前后現(xiàn)澆節(jié)段混凝土收縮速度不一致，在現(xiàn)澆截面兩側(cè)，新澆筑混凝土收縮受已澆筑混凝土段的約束作用，導致較大的混凝土收縮應力，超過了當時混凝土的抗拉強度，從而導致出現(xiàn)垂直于澆接縫的水平收縮裂縫；2）豎向正應力產(chǎn)生的腹板水平裂縫，在荷載作用下箱梁橋的變形并不完全符合經(jīng)典梁理論周邊剛性假定，會出現(xiàn)截面畸變變形，必然會產(chǎn)生豎向正應力。
　�。�5）齒板封錨和橫隔板開裂主要是由于錨固點周圍和橫隔板局部應力集中、過大，鋼筋網(wǎng)設置不合理等原因引起的。
　　2.結(jié)語
　　（1）該橋于2006年10～12月進行過裂縫封閉灌漿等修補措施，此次檢測發(fā)現(xiàn)裂縫封閉后基本穩(wěn)定，對新發(fā)現(xiàn)的裂縫應該繼續(xù)做封閉處理，同時密切關(guān)注橋梁線形、應力和裂縫的變化。
　�。�2）對于預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁裂縫產(chǎn)生的原因應該具體問題具體分析，根據(jù)裂縫的形態(tài)、位置、形成時間等信息找出開裂原因，最后有針對性的采取封閉維修或加固改造等措施。
　　（3）箱梁裂縫產(chǎn)生的原因與設計、施工、監(jiān)測、運營等多方面都有關(guān)系，在設計階段應該注意的問題有兩個，一是結(jié)構(gòu)尺寸要合理，部分箱梁腹板裂縫與其厚度太薄有關(guān)系，二是非預應力鋼筋的配置要合理，國內(nèi)在這方面普遍不夠重視，設置非預應力鋼筋的數(shù)量較國外少很多，國外的研究資料表明，必要數(shù)量的非預應力鋼筋對于防止混凝土開裂非常有效。此外，改善施工工藝、加強施工監(jiān)控、限制超載車輛的通行等都可以有效防止連續(xù)剛構(gòu)箱梁裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
　　參考文獻
　　[1] 朱漢華，陳孟沖，袁迎捷. 預應力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫分析與防治，2006（3）.
　　[2] 深圳市道橋維修中心橋梁檢測站. 廣州南沙港快速路五座特大橋箱梁檢查報告，2009（2）.
　　（作者單位：1中國測試技術(shù)研究院廣州分院廣州510030 2深圳市道橋維修中心橋梁檢測站深圳518024）

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