大跨径连续箱梁裂缝产生原因分析与加固

陈晓红 广州市城投土地开发有限公司 广州 510030

大跨径连续箱梁裂缝产生原因分析与加固

陈晓红 广州市城投土地开发有限公司 广州 510030

本文结合工程实例，通过对连续箱梁的全面计算，详细地分析了裂缝产生的原因，采用合理的方案进行加固；通过连续箱梁加固后的良好运营状况，证明其分析思路及加固方案的合理性，值得同类工程借鉴。

连续箱梁；裂缝；加固

1.前言

随着科技进步、社会工业化水平提高，车辆载重量增大，车速相继提高，人们对道路服务水平也提出新的要求。但是，早期建设的桥梁，标准低和承载力不足，年久失修，缺乏保养，正在逐步成为危桥[1][2]。特别是大型、重型车与日俱增，致使公路交通安全与畅通受到严重影响，本文主要结合工程实例分析大跨径连续箱梁裂缝产生原因并提出妥善的加固方案。

2.工程概况

本桥是跨越李家沙水道的一条重要交通要道，桥梁于1992年12月18开工修建，1995年7月31日建成通车。主桥为80m+128m+80m三孔三向预应力混凝土连续箱梁，桥面总宽15m，双向12.5m混合车道，两边各设1m人行道。设计荷载为：汽车－20级，验算荷载为：挂车－100，人群荷载为：3.5kN/m2。上部结构采用单箱单室断面，箱顶宽14.6m，箱底宽8m，悬臂翼板长3.3m。箱梁在中支点处高7m，向跨中变化到2.6m。顶板厚28cm，腹板在跨中77m范围厚36cm，向中支点范围变为50cm，底板厚度由跨中32cm直线变化到墩顶80cm。边跨与中跨等长范围对称相同，其他部分为等截面。连续箱梁采用50号混凝土，分18个阶段用悬臂浇筑施工，再搭支架浇筑边跨，最后合拢中跨。2004年6月经质量监督站进行检查，发现主桥箱梁腹板存在大量裂缝，其中边跨靠近支座附近腹板上45°斜向裂缝较多，最大宽度达0.53mm，已远远超过《公路养护技术规范》（JTJ073－96）中规定的裂缝限值要求。一个非常狭窄的范围内较小。按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ023－85)（以下简称旧桥规）第5.2.24条规定，主拉应力应符合下列规定：≤0.＝0.8×3.0＝2.4MPa。由此可以看出在边支点附近与距中支点25.5m（腹板开始由50cm变为36cm厚）开始一段范围，主拉应力都远远超出规范的规定，沿主拉应力方向产生斜裂缝是必然的。中跨、边跨跨中都仅有一个非常狭窄的范围内主拉应力较小，从而以上斜裂缝发展到跨中逐渐呈水平向也是自然的。距中支点22.5m范围（腹板厚50cm）内主拉应力勉强满足规范，所以还没有产生严重开裂。但也非常接近桥规允许值，也应进行加强。由以上计算结果看，张拉应力与腹板实际存在的裂缝吻合得非常好。

3.箱梁验算结果及裂缝产生原因分析

3.1 下缘正应力

根据施工竣工图文件提供的资料，对原结构进行正常承载能力验算[3]。计算原则为旧桥对应采用旧标准进行理论计算。对上部结构采用平面杆系进行验算，由计算结果来看，正应力完全满足预应力混凝土的应力要求。本桥挂车验算荷载较小，不控制受力。由于跨径较大，对支座不均匀沉降反应不明显。最不利组合是汽车荷载与温度应力组合，此时跨中断面下缘仍有2.2MPa的压应力储备，边跨跨中下缘也还有0.8MPa的压应力。

3.2 剪应力与主拉应力

从剪应力图与主拉应力图上明显看出，箱梁抗剪能力严重不足。边支点处主拉应力达4.2MPa，距中支点25.5m处（20#节点）主拉应力亦有3.9MPa，这正是腹板开始由50cm变为36cm厚处。这些地方都是腹板上斜裂缝最发育的范围。中跨、边跨主拉应力都较大，仅跨中有

3.3 腹板厚度计算

根据旧桥规中第4.1.12条Qj≤0.051bh0的规定，腹板必须达到一定的厚度，虽然该条文没有包括箱梁或变截面连续梁，但其他断面亦可参照其规定，保证腹板的最小厚度。

本工程中箱梁腹板很薄，纵向预应力束没有弯到腹板内，特别是在边支点梁端未将预应力束上弯起来，腹板厚度也没有增加，出现抗剪能力不足，在腹板上产生斜裂缝是在所难免的。

4.加固方案

箱梁腹板加固后的总厚度为：中跨跨中34m范围为50cm，通过一个4m长梁段向中支点变化到70cm；边跨距端横隔板6m长范围的腹板加厚到70cm，由2m范围变为50cm一直到跨中。

腹板厚度计算表

腹板加厚在内侧进行，采取粘贴钢板条，再浇筑加厚混凝土。钢板条厚t=10mm，宽25cm，沿竖向贴在腹板表面，纵向空隙10cm。粘贴钢板前先修复箱梁腹板原有裂缝，将腹板一面缝住，在另一面压力灌入专用胶。再清理混凝土表面，用SB－101胶修补砼表面缺陷, 将钢板表面除锈。粘贴钢板的施工顺序:①修复裂缝；②清理混凝土面,露出新面后找平；③植入螺栓；④钢板安装；⑤焊接钢筋；⑥压力灌浆；⑦涂氟碳漆防锈。粘贴钢板先用SB－101封边，固化后方能灌注专用钢板黏结胶E-2300或GROUT，厚度4～5mm。

钢板条粘贴后，在钢板上焊接垂直腹板表面钢筋，并在钢板空袭植入钢筋，将结合部位旧混凝土表面凿毛后，绑扎表面钢筋网，最后立模浇筑加厚混凝土。植筋采用SB－101或E－380胶，旧混凝土表面在浇筑加厚混凝土前须涂刷E200混凝土界面胶。表面钢筋网斜45°布置，间距12×12cm，沿张拉应力方向布置N1φ16钢筋，正交方向布置N2φ12钢筋。

施工前必须先探明腹板内竖向预应力筋的位置，保证钢板螺栓与植筋钻孔不碰到预应力筋。所有焊接工作应在钢板黏合前进行，钢板黏结后严禁施焊。箱梁加固后经复算，承载能力及正常使用能力均满足规范要求。

5.运营情况

该连续箱梁桥于2008年4月完工，运营至今，腹板既有裂缝经封闭后未见开展，也未发现任何新的裂缝，各加固构件受力状况均良好。

6.结语

本文结合工程实例得出如下结论：

1）委托专门的检测机构对桥梁现状进行专项检测，为加固设计提供可靠的参考依据。

2）保证行车安全的前提下，根据使用要求和耐久性要求的具体情况，正确掌握和提出加固的有关标准要求。

3）加固方案不仅简单易行、合理，而且可以在不影响交通的情况下施工。

[1]刘来君,赵小星.桥梁加固设计与施工技术.人民交通出版社.2004[2]谌润水,胡钊芳,帅长斌.公路旧桥加固技术与实例.人民交通出版社.2003

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.03.018