某PC變截面連續箱梁腹板斜裂縫成因分析及加固對策

李海生

摘要：對某PC變截面連續箱梁腹板斜向裂縫進行了現場調查，通過對裂縫分布特點的分析和計算，確定了裂縫產生的原因，并提出了維修加固方案。

關鍵詞：PC變截面連續箱梁；斜裂縫；粘貼鋼板

1.工程背景

某橋上部結構為（30+45+30）m預應力混凝土變截面連續箱梁，截面為單箱雙室截面，中墩墩頂處箱梁截面高度25m，邊墩墩頂及中跨跨中截面高度1.3m。箱梁采用50號混凝土，預應力鋼絞線采用符合國際通用標準ASTM A416-92規定的低松弛鋼絞線。

橋梁設計荷載：汽車-超20級，掛車-120。橋梁上部結構采用滿堂支架現澆混凝土的施工工藝。

2.裂縫調查

檢查中發現，中跨箱梁內外側腹板及中腹板均出現了斜向裂縫，且裂縫寬度較大，對裂縫的長度、寬度、深度和分布位置進行了詳細調查，裂縫總體情況如下：

圖1箱梁腹板裂縫照

1）中跨L/4和3L/4附近箱梁內外側腹板外側面共計33條斜向裂縫，長度為0.32m～1.74m，寬度為0.1mm～0.24mm，其中外側腹板17條，內側腹板16條。典型裂縫深度為771mm。裂縫分布如圖2所示。

圖2箱梁外側腹板裂縫分布圖（單位：cm）

2）中跨L/4附近箱梁外側腹板內側面斜向裂縫共4條，長度為0.86m～1m，寬為0.06mm～0.25mm；中跨L/4附近箱梁中腹板北側面斜向裂縫共4條，長度為1m～1.7m，寬為0.17mm～0.5mm，典型裂縫深度為91.7mm。裂縫分布如圖3所示。

圖3箱梁中腹板裂縫分布圖（單位：cm）

3.成因分析

根據該橋腹板出現斜裂縫的分布特點和裂縫特征判斷腹板斜裂縫為受力裂縫，造成斜裂縫出現的應力有以下幾個組成部分：

1）圖4所示為根據規范要求，計算得到的箱梁在恒載和使用活載組合作用下主應力分布圖，由圖可見L/4和3L/4跨附近出現了2.11MPa拉應力，雖然滿足A類預應力構件的要求，未超過規范限值，但仍是造成腹板開裂的一個應力組成。

圖4荷載組合作用下主拉應力圖（單位：MPa）

2）圖5為裂縫分布位置與箱梁預應力鋼束配置的對比圖，由圖可見，腹板斜裂縫位于頂底板束錨固區域，在頂底板鋼束錨固位置彎起時，對腹板產生局部對拉效應，易引起腹板產生一定的主拉應力；同時出現裂縫的區域無腹板預應力彎起鋼束。

圖5裂縫與鋼束位置對比圖

中腹板由于受到兩側箱室鋼束對拉效應的同時作用，受力比邊腹板大，因此裂縫寬度較大，而邊跨由于僅有頂板束的錨固，沒有產生對拉效應，因此邊跨腹板沒有出現斜裂縫。

4.加固方案

經研究，決定采用粘貼鋼板的加固方案，限制裂縫的發展，提高L/4和3L/4跨附近區域抗剪承載力。對中腹板及邊腹板內表面四分跨附近各8m區域進行加固；采用5mm厚鋼板，單塊鋼板寬25cm；鋼板斜45°方向粘貼，大致垂直腹板斜裂縫方向。

a）鋼板立面布置圖

a）鋼板斷面布置圖

圖6腹板粘貼鋼板加固示意圖（單位：cm）

5.結語

該橋采用粘貼鋼板加固后，腹板斜向裂縫未增加，原有裂縫沒有擴展，表明對裂縫的成因的分析是正確的，斜向粘貼的鋼板發揮了作用，起到了較好的加固效果。

參考文獻：

[1]葉見曙.橋梁病害成因分析[M].人民交通出版社.2013年第1版.

[2]劉孝武，陳加亮，李小江.PC變截面連續箱梁設計計算要點[J].工程與建設，2007，21（5）：718-720.