大跨度预应力混凝土连续箱梁桥病害及处理

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发布时间：2021-09-09

资料介绍

大跨度预应力混凝土连续箱梁桥病害及处理
黄明宏
(广东省高速公路有限公司河源分公司，广东河源517000)
摘要：预应力混凝土连续箱梁结构病害是成为桥梁管养过程中一个典型问题。以某特大桥为背景，介绍该类桥
梁病害及其产生的主要原因，并简要介绍其病害处理方法，为同类桥梁提供参考。
关键词：预应力混凝土；连续粱；裂缝；下挠；体外预应力
中图分类号：U448．213 文献标识码：B
0 引言
预应力混凝土连续箱梁因其受力合理、跨越
能力较强而应用广泛。在近年的桥梁运营管理
中，由于各种非设计因素的影响，预应力混凝土连
续箱梁桥出现了各种病害。以惠河高速公路东江
特大桥为例，该桥在建成通车数年后发现箱梁顶
板、腹板和底板存在不同程度的开裂，同时粱体存
在一定的下挠。为了防止这些病害进一步恶化，
需在准确分析其成因的基础上及时采取合理措施
进行处理。
1 预应力混凝土连续箱梁常见病害及分析
连续箱梁一般采用三向预应力体系，各向预
应力在不同程度上能提高混凝土的性能。但由于
预应力混凝土连续箱梁自身的构造特点、设计理
念的局限性、施工工艺及控制以及桥梁运营期间
的实际荷载等因数的影响，使得结构在不同部位
出现病害：
(1)箱梁顶板开裂：裂缝沿纵向发展，在横桥
向均匀分布且宽度较小，全桥范围内都有分布。
由裂缝的性状来看，导致结构开裂的原因主
要有以下几个：一方面，由于泊松效应，箱梁顶板
在纵向预应力作用下产生横向拉应力，进而在汽
车荷载作用下产生横向弯矩而开裂，虽然在顶板
布置横向预应力，但由于施工工艺控制等影响，横
向预应力张拉效果难以得到保证。另一方面，预
应力位于顶板截面中性轴处，对抵抗横向弯矩作
用不大。此外混凝土早期的收缩变形也是该类裂
缝出现的一个诱因。
(2)箱梁腹板开裂：箱梁腹板在主梁四分点附
近存在斜向裂缝，裂缝与梁体顶缘线成3O。～50。
· 48．
角，有的裂缝甚至沿箱梁全高度延伸，宽度在0．5
mm以上，通常中跨较边跨病害严重。
箱梁腹板斜裂缝主要是由于结构抗剪能力不
足引起的。在早期的桥梁设计中，对混凝土结构
特l生认识不足，在优化设计思想的指导下，往往使
得结构构件尺寸偏小，这是导致该类裂缝出现的
根本原因之一。同时由于提高构件的抗剪强度的
竖向预应力筋较短，且在张拉工艺控制等因数的
影响下，导致预应力损失较大，使得竖向预应力张
拉的效果往往不理想，这是导致该类裂缝出现的
另一个主要原因。
此外在2004版新“桥规”颁布之前，结构设计
对日照温差荷载均按顶板升温5℃考虑，大量工程
实践表明，这与实际情况存在较大的偏差，明显低
估了实际温度梯度荷载的作用，导致设计分析箱
梁主拉应力偏小。
(3)箱梁施工缝开裂：箱梁施工缝处腹板底板
不同程度存在开裂现象，通常以底板裂缝为主，部
分腹板裂缝与底板裂缝贯通。裂缝宽度依病害程
度不一，箱梁内外均可见，多分布在中跨跨中附近。
由于箱梁采用逐段悬浇的施工方法，受施工
工艺和施工质量等因素的影响，新旧混凝土结合
处易在施工阶段存在初始缺陷，并在后期运营荷
载作用下开裂。同时由于合拢段处预应力施加效
果未能达到预期，导致构件局部预应力不足，使得
合拢段处开裂最为严重。
(4)主梁下挠：多表现为中跨跨中下挠，下挠量
与跨径大小和运营时间长短有关。主跨80～100m
的连续梁或连续刚构10年下挠量可达100ram，而某
主跨245m连续刚构9年下挠量达320ram。