连续刚构桥常见病害分析

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

一、主要特点

随着近年来预应力技术的改良与成熟，预应力混凝土连续刚构桥在实际工程运用中获得了极大的推广。由于主梁与桥墩固结，上、下部结构协同受力，从而消减了桥墩墩顶处截面负弯矩，有利于梁高的减小。预应力混凝土连续刚构桥既拥有了连续梁桥的特点:无伸缩缝、车辆行驶平稳舒适，同时也留有T型刚构桥的特点:不在墩上设立支座、施工过程简单方便。连续刚构桥在顺桥方向上抗弯刚度相对较大、抗推刚度相对较小；在横桥方向上，抗扭刚度相对较大。

二、常见病害

温度改变、材料的不均匀性、混凝土的收缩徐变、混凝土的预应力损失、施工质量的好坏等要素都会对连续刚构桥产生一定程度的影响。当今，大跨径预应力混凝土连续刚构桥的病害主要体现在如下几个方面:一是主梁跨中挠度过大;二是连续刚构桥梁体产生裂缝；三是墩顶梁段开裂;四是桥墩墩身开裂。在外观上表现为混凝土出现破损、蜂窝、麻面、梁体裂缝开展、梁体内配筋锈蚀等。

三、病害产生原因

连续刚构桥产生以上病害的原因众多，其中主要原因有:

(一)设计考虑不周

大跨径预应力混凝土连续刚构桥是照着全预应力构件来进行设计的，所以理论上不允许梁体出现拉应力。设计预应力混凝土连续刚构桥时，负弯矩预应力筋配置数量不够，忽视掉了梁体顶板的预应力有控制由徐变引起挠度增大的积极影响。另外，在连续刚构桥的设计环节中，没有考虑实际情况，采用了不合理的结构型式或桥型布置；设计时选用的结构类型、选定的截面尺寸、配筋布置不满足桥梁结构实际受力的相关要求;没有充分考虑到混凝土的收缩徐变、温度变化、基础位移、基础下沉等要素对桥梁产生的作用;预应力损失没有进行充分的考虑。以上原因极大程度上增加了连续刚构桥的病害发生概率。

(二)施工质量问题

在桥梁施工阶段，水泥强度达不到设计要求、原料出现质量问题;采用了级配不符相应规格的骨料、选用的骨料含泥量较大，从而出现碱骨料反应；在进行混凝土浇筑时，浇筑的次序出现错误或混凝土的浇筑质量没有达到预期的标准；在施工监控过程中，按照图纸施工，没有对比实际的桥梁线性，从而造成预拱度的设置出现相对的偏差。

(三)运营期间造成的破坏

在桥梁投入使用后，由于较多大型车辆严重超载，导致桥梁遭到严重损坏。当车辆的轴重超出相应规范的设计值时，会因此产生较大的横向弯矩，从而造成桥梁顶部板的下侧纵向裂缝开展。除此外，桥墩受到船只、汽车的冲撞；不重视日常检查养护以及火灾、地震等不可控的问题。

(四)其他原因

混凝土的徐变收缩往往是非线性的、不稳定的，带来影响因子较多且没有一个较清晰的规律。现如今关于混凝土徐变收缩的理论均是采用普通混凝土，其具备较好的应用性，但由于对高强混凝土的徐变收缩的性能了解还不够多不够清楚，导致设计预测预拱度值与实际下挠情况不符[2]。

四、加固措施

对于已建成的有损坏的桥梁，需采用相应的加固方法去确保其安全性，常用的有以下方法:

(一)体外预应力加固

采用体外预应力加固法能够较好的解决连续刚构桥应力缺失的问题，有效的控制连续刚构桥梁体下挠，提高其承载能力，改善线形。在考虑预应力束布置时，不仅要通过计算来确定，还要根据实际的加固情况来确定是否继续增加拉力[1]。

(二)碳纤维布补强

采取碳纤维布这一材料对混凝土受拉区进行粘贴，能够有效提高材料的抗拉性能，从而抵抗受拉区的拉力，补救混凝土抗拉性能差的缺点，从而确保桥梁的安全性。特别注意，碳纤维材料和胶粘剂必须符合有关的规定和材料标准，具体的操作工艺应严格要求。

(三)混凝土裂缝及缺陷修补

对于一些细小的混凝土裂缝，对其采用灌入高强度水泥砂浆进行封闭处理的方法；对于可能会造成钢筋锈蚀的裂缝，可以使用灌入填缝胶的方式修补裂缝；对一般的混凝土缺陷，可采取压注环氧砂浆的方法进行混凝土缺陷修补[2];对混凝土严重缺陷的位置，可清理掉有缺陷的部分，然后用环氧混凝土进行修补，从而保证牢固连接，确保其整体性和安全性。

(四)桥面系减载

因为大跨度连续刚构桥的恒载占总荷载较大的比值，所以应该尽量去减小大跨度连续刚构桥的恒载重量。诸如，(1)改变桥面铺装层材料，使用轻质高强的铺装材料来替换混凝土桥面铺装，如改性沥青混凝土;(2)改变栏杆材质，用较轻质量的合金栏杆替换质量较大的其他栏杆。这些举措对控制连续刚构桥梁体跨中下挠有积极的作用。

五、结语

大跨径预应力混凝土连续刚构桥对桥梁修建地的地形有很强的适应性，且施工方法较为简单方便，能节省大型支座昂贵的费用、养护简单且养护费用较低，在全国各地得到了广泛应用。通过过往经验，考虑技术、成本等因素，在一百米至两百五十米的跨径范围内是一种造价较低的桥型。但是大跨径的预应力混凝土连续刚构桥也存在一些固有缺点，如:梁体跨中下挠度较大、腹板和底板相对来说易产生裂缝等病害问题。要想解决现目前所存在的这些问题，就必须从多个方面出发，进行整体研究考虑。因此，应该着力与改善设计和施工技术，来确保大跨径预应力混凝土连续刚构桥安全性、耐久性、稳定性、经济性。技术的不断改良、工艺的不断优化、材料的不断创新，大跨径预应力混凝土连续刚构桥在我国土木工程建设中将会有更大的发展前景。