预应力砼连续箱梁高速匝道桥常见病害及防治措施分析

张舜 杨耀生 徐赞

摘 要：等截面现浇箱梁常用于互通体系中，是高速互通中必不可少的组成部分。该结构具有整体性较好等优势，但在使用中也出现了诸多病害。依托贺兰互通立交，对其等截面现浇箱梁匝道桥病害展开分析研究，并提出对应的处理技术和施工工艺方案，以期减少病害的产生。

关键词：匝道桥；连续箱梁；病害；裂缝

1 工程实例

贺兰互通立交位于银川绕城高速北段，主要由贺兰立交1桥、B2匝道桥、C匝道桥、D匝道桥以及E1匝道桥构成。该互通立交均为预应力混凝土连续箱梁结构，贺兰立交1桥、B2匝道桥、E1匝道桥均为7×25 m跨径布置，C匝道桥为3×25 m跨径布置，D匝道桥为6×25 m跨径布置。该互通立交下部结构为独柱或双柱式墩和肋板台。

2 工程问题

由于匝道较多，现以B2匝道桥为主，论述该类结构主要病害。该桥分为两联，第一联4跨，第二联3跨，桥梁立面如图1所示。

2.1 桥面系

（1）桥面铺装出现坑槽两处。

（2）该匝道桥设置3道伸缩缝，均出现沙石堵塞问题。

（3）护栏以及栏杆多出现竖向裂缝问题。

2.2 上部结构

翼板出现3条横向裂缝，多位于跨中附近；腹板出现3条竖向裂缝，多位于跨中附近；距联端100 cm处出现3条L形裂缝，自翼板延伸至底板，且伴有泛碱渗水现象。L形裂缝如图2所示。

2.3 下部结构

（1）桥墩出现5条竖向裂缝及1处砼破损。裂缝多处于墩底，1条从墩底延伸至墩顶。

（2）护坡勾缝部分脱落且伴有沉降现象。

2.4 支座

支座出现2处剪切变形且伴有轻微脱空，独柱墩处出现2处病害，剪切偏向于弯桥所处圆弧内侧，程度范围为10°～15°。

3 病害形成因素

3.1 跨中腹板竖向裂缝、翼板横向裂缝

为防止跨中腹板产生竖向裂缝、翼板出现横向裂缝，减小连续梁梁高并施加预应力钢束，以提高结构承载力。但在施工过程中，很难避免一些实际问题，例如预应力钢束由于混凝土腹板的反力无法完全到达设计值，造成预应力损耗；预应力钢束位置发生偏移，未能在最合理受力区受力，上述情况均会造成预应力损耗，导致结构承载力降低。在结构使用过程中，车辆来往导致结构逐步疲劳损伤，发生疲劳形变，以致结构刚度减小，进而结构承载力下降。由于承载力下降，腹板处出现竖向裂缝，底板出现横向裂缝，严重时可能出现腹板竖向裂缝与底板横向裂缝交接，生成L形裂缝。

3.2 梁端L形裂缝

梁端L形裂缝主要是由梁体两侧温度应力不同、腹板水平纵向抗裂配筋不足造成的[1]。温度应力造成腹板拉应力超限，当阳光辐射在一侧时，受辐射一侧温度升高产生纤维膨胀，带动另一侧伸长，导致另一侧相对低温区的腹板受拉，加上腹板水平纵向抗裂配筋不足，容易形成竖向开裂。

3.3 护坡沉降及勾缝脱落

护坡沉降时由于护坡土质疏松，逐渐松散，价值基础夯实程度不足[2]。在自重作用下，护坡逐渐下沉。同时，由于桥面车辆来往，在上下桥过程中因道路不平整发生颠簸，出现桥头跳车现象，发动机运作产生振动，致使桥梁上部结构发生振动，由于支座在竖向刚度较大、阻尼较小，处于弹性阶段，无法耗能，只能将振动下传至下部结构。在护坡位置，自身振动频率难免会与复杂的车辆产生的振动发生拟合，产生共振，使得结构逐步松散，导致勾缝脱落、下沉。

3.4 支座剪切变形

由于匝道桥多为弯桥、斜桥，横坡较一般直桥大，且由于该种桥梁较窄，以往桥梁下部结构多使用经济、美观的独柱墩，结构沿梁底方向与垂直于梁底方向进行正交分解后，存在一个沿梁底的分力，使得独柱墩处支座受到额外的水平力发生剪切变形，而非仅受竖直力影响。梁体自重分解如图3所示。

4 病害防治措施

4.1 上部结构

在施工过程中，预应力管道应依照施工图纸布置，与挂篮支架、普通钢筋碰撞时，应以预应力管道位置为主。混凝土现浇前应进行大量试验，以验证混凝土最佳的骨料级配和配合比等性能[3]。在浇筑时，应对其进行充分的振捣，避免混凝土内部出现大量气泡与空洞，特别是在预应力管道处，一面混凝土与预应力无法良好地结合，出现应力集中现象。在脱模后，应及时将空洞修补好。做好养护工作，避免混凝土干縮、塑型收缩、水化热裂缝等问题产生。

4.2 下部结构

在浇筑桥墩过程中保持连续的振捣，钢筋间距以及位置依照设计图纸布置，箍筋绑扎应注意扎丝方向的不一致，防止部分矮墩由于人为原因发生剪切破坏。养护需要到位，避免产生干缩、塑型收缩裂缝。

在护坡施工中，基础部位土质需夯实，护坡结构内部应严密，不应出现较大间隙，保持护坡整体性良好。

4.3 支座

支座应使用承载力稍大的型号，加装限位装置，避免在桥梁自重与车辆荷载组合作用下发生侧翻，正确引导车辆行驶路线，避免偏心矩过大造成不必要的损害。

5 结语

现浇箱梁广泛应用于各类匝道体系，上部结构应始终保证处于弹性阶段，下部结构应注意塑型角区域的钢筋，我国现阶段已不再修建独柱墩结构，但是对于已有的独柱墩结构，需要定期排查、检测、维护。

[参考文献]

[1] 思晓龙.正交异性板钢箱梁桥温度应力场研究[D].呼和浩特：内蒙古大学，2019.

[2] 王晓佳，毕晓晶.桥梁锥（护）坡病害影响分析[J].上海公路，2012（4）：13，38-42.

[3] 马军海.基于全寿命的桥梁设计过程及其在混凝土连续梁桥中的应用[D].上海：同济大学，2008.