某PC变截面连续箱梁腹板斜裂缝成因分析及加固对策

李海生

摘要：对某PC变截面连续箱梁腹板斜向裂缝进行了现场调查，通过对裂缝分布特点的分析和计算，确定了裂缝产生的原因，并提出了维修加固方案。

关键词：PC变截面连续箱梁；斜裂缝；粘贴钢板

1.工程背景

某桥上部结构为（30+45+30）m预应力混凝土变截面连续箱梁，截面为单箱双室截面，中墩墩顶处箱梁截面高度25m，边墩墩顶及中跨跨中截面高度1.3m。箱梁采用50号混凝土，预应力钢绞线采用符合国际通用标准ASTM A416-92规定的低松弛钢绞线。

桥梁设计荷载：汽车-超20级，挂车-120。桥梁上部结构采用满堂支架现浇混凝土的施工工艺。

2.裂缝调查

检查中发现，中跨箱梁内外侧腹板及中腹板均出现了斜向裂缝，且裂缝宽度较大，对裂缝的长度、宽度、深度和分布位置进行了详细调查，裂缝总体情况如下：

图1箱梁腹板裂缝照

1）中跨L/4和3L/4附近箱梁内外侧腹板外侧面共计33条斜向裂缝，长度为0.32m～1.74m，宽度为0.1mm～0.24mm，其中外侧腹板17条，内侧腹板16条。典型裂缝深度为771mm。裂缝分布如图2所示。

图2箱梁外侧腹板裂缝分布图（单位：cm）

2）中跨L/4附近箱梁外侧腹板内侧面斜向裂缝共4条，长度为0.86m～1m，宽为0.06mm～0.25mm；中跨L/4附近箱梁中腹板北侧面斜向裂缝共4条，长度为1m～1.7m，宽为0.17mm～0.5mm，典型裂缝深度为91.7mm。裂缝分布如图3所示。

图3箱梁中腹板裂缝分布图（单位：cm）

3.成因分析

根据该桥腹板出现斜裂缝的分布特点和裂缝特征判断腹板斜裂缝为受力裂缝，造成斜裂缝出现的应力有以下几个组成部分：

1）图4所示为根据规范要求，计算得到的箱梁在恒载和使用活载组合作用下主应力分布图，由图可见L/4和3L/4跨附近出现了2.11MPa拉应力，虽然满足A类预应力构件的要求，未超过规范限值，但仍是造成腹板开裂的一个应力组成。

图4荷载组合作用下主拉应力图（单位：MPa）

2）图5为裂缝分布位置与箱梁预应力钢束配置的对比图，由图可见，腹板斜裂缝位于顶底板束锚固区域，在顶底板钢束锚固位置弯起时，对腹板产生局部对拉效应，易引起腹板产生一定的主拉应力；同时出现裂缝的区域无腹板预应力弯起钢束。

图5裂缝与钢束位置对比图

中腹板由于受到两侧箱室钢束对拉效应的同时作用，受力比边腹板大，因此裂缝宽度较大，而边跨由于仅有顶板束的锚固，没有产生对拉效应，因此边跨腹板没有出现斜裂缝。

4.加固方案

经研究，决定采用粘贴钢板的加固方案，限制裂缝的发展，提高L/4和3L/4跨附近区域抗剪承载力。对中腹板及边腹板内表面四分跨附近各8m区域进行加固；采用5mm厚钢板，单块钢板宽25cm；钢板斜45°方向粘贴，大致垂直腹板斜裂缝方向。

a）钢板立面布置图

a）钢板断面布置图

图6腹板粘贴钢板加固示意图（单位：cm）

5.结语

该桥采用粘贴钢板加固后，腹板斜向裂缝未增加，原有裂缝没有扩展，表明对裂缝的成因的分析是正确的，斜向粘贴的钢板发挥了作用，起到了较好的加固效果。

参考文献：

[1]叶见曙.桥梁病害成因分析[M].人民交通出版社.2013年第1版.

[2]刘孝武，陈加亮，李小江.PC变截面连续箱梁设计计算要点[J].工程与建设，2007，21（5）：718-720.