某預應力混凝土空心板梁橋主梁梁底橫向裂縫成因分析

譚明媚

（湖南理大交通科技發展有限公司 湖南省長沙市 410015）

1 前言

空心板梁橋是中小跨徑橋梁的主要結構形式之一，屬于裝配式橋梁，具有外形簡單、梁高小、易制作、質量輕、架設方便等優點。空心板梁橋構造簡單、受力明確，分為普通鋼筋混凝土空心板梁橋和預應力混凝土空心板梁橋。

空心板梁橋在運營時，相鄰多塊空心板利用鉸縫作用共同分擔受力，在工程使用過程中，出現了系列典型病害：普通鋼筋混凝土空心板梁橋的常見病害有：底板橫向裂縫、底板縱向裂縫、鉸縫滲水失效、支座脫空、橋面鋪裝縱向裂縫等；預應力混凝土空心板梁橋的常見病害有：底板縱向裂縫、鉸縫滲水失效、鋼絞線銹蝕、梁端腹板斜向開裂、支座脫空、橋面鋪裝縱向裂縫等。

2 某預應力混凝土空心板梁橋病害簡介

2.1 病害簡介

某橋為4×20.0m+3×25.0m+7×20.0m（結構簡支橋面連續）預應力混凝土空心板梁橋，橫向布置10片梁，設計荷載等級為公路-Ⅱ級。

通過外觀檢查發現：13-4#、13-5#、13-6#梁底，均有多條橫向裂縫，最大裂縫寬度1.0mm。

2.2 病害初步成因分析

混凝土橋梁梁底橫向裂縫，按其產生原因大致分為如下幾種：

（1）受拉裂縫：當梁板預應力損失過大或施工過程中預應力張拉控制不當，導致起來運營過程中，混凝土受拉區拉力超過其抗拉強度時所產生的裂縫，通常梁板正彎矩彎曲裂縫位于1/4～3/4跨，逐漸從梁底向腹板發展；

（2）收縮裂縫：混凝土在澆筑過程中發生水化作用引起混凝土體積減小，發生干縮，進而產生收縮裂縫。收縮裂縫一般位于混凝土表面，縫淺而細，走向無規律；

（3）鋼筋銹脹裂縫：主要因混凝土保護層不足，導致梁體外側箍筋發生銹蝕所致，該類裂縫分布較為均勻，對應于箍筋設置位置。

3 橋梁靜載試驗

3.1 荷載效率

為準確評價該橋主梁梁底橫向通長裂縫對橋梁承載能力的影響，根據《公路橋梁荷載試驗規程》（JTG/TJ21-01-2015），對第13跨跨中截面進行承載能力測試。

按照試驗構件截面“等效內力”的原則，確定靜載試驗的荷載大小和加載位置時，采用靜力荷載試驗效率ηq進行控制。為保證試驗效果荷載效率ηq應介于0.85～1.05之間。

本次靜載試驗荷載效率系數見表1所示。

3.2 測點布置

該橋應變、撓度測點布置圖如圖1所示。

圖1 第13跨跨中截面應變、撓度測點布置圖（單位：cm）

3.3 靜載試驗結果

（1）靜載試驗各工況荷載作用下，應變校驗系數最大值為0.48；撓度校驗系數最大值為0.46（均不大于1），滿足規范要求。

（2）靜載試驗過程中，試驗跨主梁裂縫寬度未見發展且無新增裂縫。各測點理論值與實測值對比如圖2～5所示。

圖2 工況Ⅰ第13跨跨中截面各測點應變對比

圖3 工況Ⅱ第13跨跨中截面各測點應變對比

圖4 工況Ⅰ第13跨跨中截面各測點撓度對比

4 裂縫專項檢測

4.1 裂縫專項檢測結果

本次對第13跨主梁梁底橫向裂縫進行專項檢測。檢測結果為：梁底橫向裂縫分布于1/4～3/4跨，間距約1.0m，縫寬為0.60～0.97mm，裂縫深度 11～13mm。

圖5 工況Ⅱ第13跨跨中截面各測點撓度對比

4.2 裂縫形態分析

通過對裂縫進行可視化放大后，調查裂縫形態，該橋裂縫呈不連續狀，不同于常規裂縫（呈連續狀），裂縫沒有發展至腹板。

圖6 該橋裂縫形態（呈不連續狀）

4.3 靜載試驗后裂縫情況

靜載試驗后，試驗跨主梁裂縫寬度未見發展且無新增裂縫。

5 結論

（1）通過對主梁梁底橫向裂縫的分布形式、寬度、深度、形態等情況調查，分析該裂縫是由于混凝土澆筑時，水泥漿流失造成“返砂”所致，為施工不當所致病害。

（2）依據橋梁靜載試驗檢測結果，該橋試驗跨滿足公路-Ⅱ級承載能力荷載標準，主梁梁底橫向裂縫未影響橋梁承載能力。

（3）主梁梁底橫向裂縫易對橋梁的耐久性造成影響，建議采用膨脹高強度混凝土或聚合物砂漿進行修補。