連續剛構橋常見病害分析

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

一、主要特點

隨著近年來預應力技術的改良與成熟，預應力混凝土連續剛構橋在實際工程運用中獲得了極大的推廣。由于主梁與橋墩固結，上、下部結構協同受力，從而消減了橋墩墩頂處截面負彎矩，有利于梁高的減小。預應力混凝土連續剛構橋既擁有了連續梁橋的特點:無伸縮縫、車輛行駛平穩舒適，同時也留有T型剛構橋的特點:不在墩上設立支座、施工過程簡單方便。連續剛構橋在順橋方向上抗彎剛度相對較大、抗推剛度相對較小；在橫橋方向上，抗扭剛度相對較大。

二、常見病害

溫度改變、材料的不均勻性、混凝土的收縮徐變、混凝土的預應力損失、施工質量的好壞等要素都會對連續剛構橋產生一定程度的影響。當今，大跨徑預應力混凝土連續剛構橋的病害主要體現在如下幾個方面:一是主梁跨中撓度過大;二是連續剛構橋梁體產生裂縫；三是墩頂梁段開裂;四是橋墩墩身開裂。在外觀上表現為混凝土出現破損、蜂窩、麻面、梁體裂縫開展、梁體內配筋銹蝕等。

三、病害產生原因

連續剛構橋產生以上病害的原因眾多，其中主要原因有:

(一)設計考慮不周

大跨徑預應力混凝土連續剛構橋是照著全預應力構件來進行設計的，所以理論上不允許梁體出現拉應力。設計預應力混凝土連續剛構橋時，負彎矩預應力筋配置數量不夠，忽視掉了梁體頂板的預應力有控制由徐變引起撓度增大的積極影響。另外，在連續剛構橋的設計環節中，沒有考慮實際情況，采用了不合理的結構型式或橋型布置；設計時選用的結構類型、選定的截面尺寸、配筋布置不滿足橋梁結構實際受力的相關要求;沒有充分考慮到混凝土的收縮徐變、溫度變化、基礎位移、基礎下沉等要素對橋梁產生的作用;預應力損失沒有進行充分的考慮。以上原因極大程度上增加了連續剛構橋的病害發生概率。

(二)施工質量問題

在橋梁施工階段，水泥強度達不到設計要求、原料出現質量問題;采用了級配不符相應規格的骨料、選用的骨料含泥量較大，從而出現堿骨料反應；在進行混凝土澆筑時，澆筑的次序出現錯誤或混凝土的澆筑質量沒有達到預期的標準；在施工監控過程中，按照圖紙施工，沒有對比實際的橋梁線性，從而造成預拱度的設置出現相對的偏差。

(三)運營期間造成的破壞

在橋梁投入使用后，由于較多大型車輛嚴重超載，導致橋梁遭到嚴重損壞。當車輛的軸重超出相應規范的設計值時，會因此產生較大的橫向彎矩，從而造成橋梁頂部板的下側縱向裂縫開展。除此外，橋墩受到船只、汽車的沖撞；不重視日常檢查養護以及火災、地震等不可控的問題。

(四)其他原因

混凝土的徐變收縮往往是非線性的、不穩定的，帶來影響因子較多且沒有一個較清晰的規律。現如今關于混凝土徐變收縮的理論均是采用普通混凝土，其具備較好的應用性，但由于對高強混凝土的徐變收縮的性能了解還不夠多不夠清楚，導致設計預測預拱度值與實際下撓情況不符[2]。

四、加固措施

對于已建成的有損壞的橋梁，需采用相應的加固方法去確保其安全性，常用的有以下方法:

(一)體外預應力加固

采用體外預應力加固法能夠較好的解決連續剛構橋應力缺失的問題，有效的控制連續剛構橋梁體下撓，提高其承載能力，改善線形。在考慮預應力束布置時，不僅要通過計算來確定，還要根據實際的加固情況來確定是否繼續增加拉力[1]。

(二)碳纖維布補強

采取碳纖維布這一材料對混凝土受拉區進行粘貼，能夠有效提高材料的抗拉性能，從而抵抗受拉區的拉力，補救混凝土抗拉性能差的缺點，從而確保橋梁的安全性。特別注意，碳纖維材料和膠粘劑必須符合有關的規定和材料標準，具體的操作工藝應嚴格要求。

(三)混凝土裂縫及缺陷修補

對于一些細小的混凝土裂縫，對其采用灌入高強度水泥砂漿進行封閉處理的方法；對于可能會造成鋼筋銹蝕的裂縫，可以使用灌入填縫膠的方式修補裂縫；對一般的混凝土缺陷，可采取壓注環氧砂漿的方法進行混凝土缺陷修補[2];對混凝土嚴重缺陷的位置，可清理掉有缺陷的部分，然后用環氧混凝土進行修補，從而保證牢固連接，確保其整體性和安全性。

(四)橋面系減載

因為大跨度連續剛構橋的恒載占總荷載較大的比值，所以應該盡量去減小大跨度連續剛構橋的恒載重量。諸如，(1)改變橋面鋪裝層材料，使用輕質高強的鋪裝材料來替換混凝土橋面鋪裝，如改性瀝青混凝土;(2)改變欄桿材質，用較輕質量的合金欄桿替換質量較大的其他欄桿。這些舉措對控制連續剛構橋梁體跨中下撓有積極的作用。

五、結語

大跨徑預應力混凝土連續剛構橋對橋梁修建地的地形有很強的適應性，且施工方法較為簡單方便，能節省大型支座昂貴的費用、養護簡單且養護費用較低，在全國各地得到了廣泛應用。通過過往經驗，考慮技術、成本等因素，在一百米至兩百五十米的跨徑范圍內是一種造價較低的橋型。但是大跨徑的預應力混凝土連續剛構橋也存在一些固有缺點，如:梁體跨中下撓度較大、腹板和底板相對來說易產生裂縫等病害問題。要想解決現目前所存在的這些問題，就必須從多個方面出發，進行整體研究考慮。因此，應該著力與改善設計和施工技術，來確保大跨徑預應力混凝土連續剛構橋安全性、耐久性、穩定性、經濟性。技術的不斷改良、工藝的不斷優化、材料的不斷創新，大跨徑預應力混凝土連續剛構橋在我國土木工程建設中將會有更大的發展前景。