對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，結(jié)合某城市快速路連續(xù)剛構(gòu)橋運(yùn)營(yíng)中的裂縫分布現(xiàn)狀，對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋的開(kāi)裂原因進(jìn)行了深入分析，使大家對(duì)該類(lèi)型橋梁的裂縫產(chǎn)生規(guī)律和形成機(jī)理有了全面和深刻的認(rèn)識(shí)，為其在公路和市政工程建設(shè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
　　
　　隨著高速公路和城市快速路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)快速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。特別是這類(lèi)橋梁具有結(jié)構(gòu)剛度大、行車(chē)平順性好、設(shè)置伸縮縫少和養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的受到人們的認(rèn)可。但是在大量修建這類(lèi)橋梁后，也暴露出一些問(wèn)題，最突出的就是混凝土結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂。其開(kāi)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(yīng)力裂縫和主拉應(yīng)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(cè)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(dá)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?yàn)槔ㄉ喜拷Y(jié)構(gòu)布置圖見(jiàn)圖1），對(duì)這類(lèi)橋梁運(yùn)營(yíng)中的裂縫分布情況進(jìn)行介紹，對(duì)其開(kāi)裂原因進(jìn)行深入分析，使大家對(duì)該類(lèi)型橋梁的裂縫產(chǎn)生規(guī)律和形成機(jī)理有全面和深刻的認(rèn)識(shí)，為其在公路和市政工程建設(shè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
　　 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(jì)5條，裂縫寬度在0.06～0.14mm之間；腹板斜裂縫共計(jì)11條，裂縫寬度在0.03～0.18mm之間；左幅底板縱向裂縫共計(jì)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(jì)16條，裂縫寬度在0.02～0.18mm之間；腹板斜裂縫共計(jì)4條，裂縫寬度在0.04～0.1mm之間；頂板縱向裂縫共計(jì)14條，裂縫寬度在0.04～0.3mm之間；倒角裂縫共計(jì)6條，裂縫寬度在0.03～0.14mm之間；齒板裂縫共計(jì)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(jì)7條，裂縫寬度在0.07～0.14mm之間；腹板斜裂縫共計(jì)23條，裂縫寬度在0.02～0.18mm之間；右幅底板縱向裂縫共計(jì)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(jì)5條，裂縫寬度在0.05～0.14mm之間；腹板斜裂縫共計(jì)2條，裂縫寬度在0.04～0.16mm之間；頂板縱向裂縫共計(jì)5條，裂縫寬度在0.04～0.08mm之間；倒角裂縫共計(jì)3條，裂縫寬度在0.06～0.2mm之間；齒板裂縫共計(jì)2條，裂縫寬度在0.06～0.16mm之間
　　對(duì)于箱梁裂縫成因分析如下：
　�。�1）腹板的斜裂縫（見(jiàn)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(kāi)始向后澆塊一側(cè)（跨中方向）擴(kuò)展，即裂縫呈15~30º左右由主墩向跨中擴(kuò)展，部分延伸至翼板。
　　主要產(chǎn)生原因：1）主拉應(yīng)力產(chǎn)生的腹板斜裂縫，主要是由于箱梁橋支座附近剪應(yīng)力過(guò)大，腹板抗剪能力不足，以及主拉應(yīng)力方向抗裂安全儲(chǔ)備考慮不充分等因素造成；對(duì)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(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的正應(yīng)力和豎向非預(yù)應(yīng)力鋼筋網(wǎng)三部分組成，前兩者防止腹板開(kāi)裂，后者控制腹板裂縫擴(kuò)展且補(bǔ)償縱向彎起束預(yù)應(yīng)力空白區(qū)（即主拉應(yīng)力控制的空白區(qū)）；豎向預(yù)應(yīng)力由于預(yù)應(yīng)力筋短，錨具預(yù)應(yīng)力損失大，施工上具有一定的難度，因此，在主拉應(yīng)力較大區(qū)，一旦豎向預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大，斜截面抗剪承載力將嚴(yán)重不足，從而導(dǎo)致腹板出現(xiàn)嚴(yán)重斜裂縫；2）錨后拉應(yīng)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(qiáng)度降低很多，預(yù)應(yīng)力筋在錨固區(qū)將引起局部高壓應(yīng)力而導(dǎo)致蠕變；由于這種蠕變，錨頭后面將產(chǎn)生拉應(yīng)力，如果錨后受拉鋼筋配置不足時(shí)，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(guò)程中會(huì)受到一些次應(yīng)力的影響，也是局部應(yīng)力集中之處；同時(shí)，巨大的支座應(yīng)力也主要是依靠腹板傳遞的。邊跨梁端也是預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固區(qū)域，局部高應(yīng)力所引起的局部徐變（蠕變）也比較大；4）在豎向正應(yīng)力和主拉應(yīng)力共同作用下，腹板會(huì)出現(xiàn)水平、斜向組合裂縫。
　�。�2）底板的縱向裂縫（見(jiàn)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(zhǎng)，兩側(cè)相對(duì)較疏、細(xì)而短。
　　主要產(chǎn)生原因：1）施工時(shí)底板預(yù)應(yīng)力鋼束保護(hù)層厚度設(shè)置不適當(dāng)，加上采用的高強(qiáng)度混凝土用量偏多、水泥漿含量偏大，采用早強(qiáng)劑，導(dǎo)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(duì)混凝土收縮的約束）作用下，導(dǎo)致較大的混凝土收縮應(yīng)力，超過(guò)了當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而導(dǎo)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(yīng)力相對(duì)較小，所以主應(yīng)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(xiàn)配索的橫向受力，預(yù)應(yīng)力筋錨頭處局部應(yīng)力，以及截面分層處和施工接縫處的局部應(yīng)力都有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的局部應(yīng)力，使底板開(kāi)裂；箱梁橋混凝土溫度應(yīng)力、剪力滯效應(yīng)以及通車(chē)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(zhǎng)，兩側(cè)相對(duì)較疏、細(xì)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(kāi)裂或繼續(xù)向前擴(kuò)展，檢測(cè)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(shí)頂板預(yù)應(yīng)力鋼束保護(hù)層厚度設(shè)置不適當(dāng)，加上采用的高強(qiáng)度混凝土用量偏多、水泥漿含量偏大，采用早強(qiáng)劑，導(dǎo)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(duì)混凝土收縮的約束）作用下，導(dǎo)致較大的混凝土收縮應(yīng)力，超過(guò)了當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而導(dǎo)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(yīng)力，由于在箱梁橋頂板處的剪應(yīng)力相對(duì)較小，所以主應(yīng)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(yù)應(yīng)力筋錨頭處局部應(yīng)力，以及截面分層處和施工接縫處的局部應(yīng)力都有可能產(chǎn)生嚴(yán)重的局部應(yīng)力，使頂板開(kāi)裂；箱梁橋混凝土溫度應(yīng)力、剪力滯效應(yīng)以及通車(chē)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(jiàn)圖2）
　　腹板水平裂縫分布特點(diǎn)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(dǎo)致較大的混凝土收縮應(yīng)力，超過(guò)了當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度，從而導(dǎo)致出現(xiàn)垂直于澆接縫的水平收縮裂縫；2）豎向正應(yīng)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(huì)出現(xiàn)截面畸變變形，必然會(huì)產(chǎn)生豎向正應(yīng)力。
　�。�5）齒板封錨和橫隔板開(kāi)裂主要是由于錨固點(diǎn)周?chē)蜋M隔板局部應(yīng)力集中、過(guò)大，鋼筋網(wǎng)設(shè)置不合理等原因引起的。
　　2.結(jié)語(yǔ)
　　（1）該橋于2006年10～12月進(jìn)行過(guò)裂縫封閉灌漿等修補(bǔ)措施，此次檢測(cè)發(fā)現(xiàn)裂縫封閉后基本穩(wěn)定，對(duì)新發(fā)現(xiàn)的裂縫應(yīng)該繼續(xù)做封閉處理，同時(shí)密切關(guān)注橋梁線(xiàn)形、應(yīng)力和裂縫的變化。
　　（2）對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁裂縫產(chǎn)生的原因應(yīng)該具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)裂縫的形態(tài)、位置、形成時(shí)間等信息找出開(kāi)裂原因，最后有針對(duì)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(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、運(yùn)營(yíng)等多方面都有關(guān)系，在設(shè)計(jì)階段應(yīng)該注意的問(wèn)題有兩個(gè)，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(yù)應(yīng)力鋼筋的配置要合理，國(guó)內(nèi)在這方面普遍不夠重視，設(shè)置非預(yù)應(yīng)力鋼筋的數(shù)量較國(guó)外少很多，國(guó)外的研究資料表明，必要數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)于防止混凝土開(kāi)裂非常有效。此外，改善施工工藝、加強(qiáng)施工監(jiān)控、限制超載車(chē)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(xiàn)
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