預應力砼連續箱梁高速匝道橋常見病害及防治措施分析

張舜 楊耀生 徐贊

摘 要：等截面現澆箱梁常用于互通體系中，是高速互通中必不可少的組成部分。該結構具有整體性較好等優勢，但在使用中也出現了諸多病害。依托賀蘭互通立交，對其等截面現澆箱梁匝道橋病害展開分析研究，并提出對應的處理技術和施工工藝方案，以期減少病害的產生。

關鍵詞：匝道橋；連續箱梁；病害；裂縫

1 工程實例

賀蘭互通立交位于銀川繞城高速北段，主要由賀蘭立交1橋、B2匝道橋、C匝道橋、D匝道橋以及E1匝道橋構成。該互通立交均為預應力混凝土連續箱梁結構，賀蘭立交1橋、B2匝道橋、E1匝道橋均為7×25 m跨徑布置，C匝道橋為3×25 m跨徑布置，D匝道橋為6×25 m跨徑布置。該互通立交下部結構為獨柱或雙柱式墩和肋板臺。

2 工程問題

由于匝道較多，現以B2匝道橋為主，論述該類結構主要病害。該橋分為兩聯，第一聯4跨，第二聯3跨，橋梁立面如圖1所示。

2.1 橋面系

（1）橋面鋪裝出現坑槽兩處。

（2）該匝道橋設置3道伸縮縫，均出現沙石堵塞問題。

（3）護欄以及欄桿多出現豎向裂縫問題。

2.2 上部結構

翼板出現3條橫向裂縫，多位于跨中附近；腹板出現3條豎向裂縫，多位于跨中附近；距聯端100 cm處出現3條L形裂縫，自翼板延伸至底板，且伴有泛堿滲水現象。L形裂縫如圖2所示。

2.3 下部結構

（1）橋墩出現5條豎向裂縫及1處砼破損。裂縫多處于墩底，1條從墩底延伸至墩頂。

（2）護坡勾縫部分脫落且伴有沉降現象。

2.4 支座

支座出現2處剪切變形且伴有輕微脫空，獨柱墩處出現2處病害，剪切偏向于彎橋所處圓弧內側，程度范圍為10°～15°。

3 病害形成因素

3.1 跨中腹板豎向裂縫、翼板橫向裂縫

為防止跨中腹板產生豎向裂縫、翼板出現橫向裂縫，減小連續梁梁高并施加預應力鋼束，以提高結構承載力。但在施工過程中，很難避免一些實際問題，例如預應力鋼束由于混凝土腹板的反力無法完全到達設計值，造成預應力損耗；預應力鋼束位置發生偏移，未能在最合理受力區受力，上述情況均會造成預應力損耗，導致結構承載力降低。在結構使用過程中，車輛來往導致結構逐步疲勞損傷，發生疲勞形變，以致結構剛度減小，進而結構承載力下降。由于承載力下降，腹板處出現豎向裂縫，底板出現橫向裂縫，嚴重時可能出現腹板豎向裂縫與底板橫向裂縫交接，生成L形裂縫。

3.2 梁端L形裂縫

梁端L形裂縫主要是由梁體兩側溫度應力不同、腹板水平縱向抗裂配筋不足造成的[1]。溫度應力造成腹板拉應力超限，當陽光輻射在一側時，受輻射一側溫度升高產生纖維膨脹，帶動另一側伸長，導致另一側相對低溫區的腹板受拉，加上腹板水平縱向抗裂配筋不足，容易形成豎向開裂。

3.3 護坡沉降及勾縫脫落

護坡沉降時由于護坡土質疏松，逐漸松散，價值基礎夯實程度不足[2]。在自重作用下，護坡逐漸下沉。同時，由于橋面車輛來往，在上下橋過程中因道路不平整發生顛簸，出現橋頭跳車現象，發動機運作產生振動，致使橋梁上部結構發生振動，由于支座在豎向剛度較大、阻尼較小，處于彈性階段，無法耗能，只能將振動下傳至下部結構。在護坡位置，自身振動頻率難免會與復雜的車輛產生的振動發生擬合，產生共振，使得結構逐步松散，導致勾縫脫落、下沉。

3.4 支座剪切變形

由于匝道橋多為彎橋、斜橋，橫坡較一般直橋大，且由于該種橋梁較窄，以往橋梁下部結構多使用經濟、美觀的獨柱墩，結構沿梁底方向與垂直于梁底方向進行正交分解后，存在一個沿梁底的分力，使得獨柱墩處支座受到額外的水平力發生剪切變形，而非僅受豎直力影響。梁體自重分解如圖3所示。

4 病害防治措施

4.1 上部結構

在施工過程中，預應力管道應依照施工圖紙布置，與掛籃支架、普通鋼筋碰撞時，應以預應力管道位置為主。混凝土現澆前應進行大量試驗，以驗證混凝土最佳的骨料級配和配合比等性能[3]。在澆筑時，應對其進行充分的振搗，避免混凝土內部出現大量氣泡與空洞，特別是在預應力管道處，一面混凝土與預應力無法良好地結合，出現應力集中現象。在脫模后，應及時將空洞修補好。做好養護工作，避免混凝土干縮、塑型收縮、水化熱裂縫等問題產生。

4.2 下部結構

在澆筑橋墩過程中保持連續的振搗，鋼筋間距以及位置依照設計圖紙布置，箍筋綁扎應注意扎絲方向的不一致，防止部分矮墩由于人為原因發生剪切破壞。養護需要到位，避免產生干縮、塑型收縮裂縫。

在護坡施工中，基礎部位土質需夯實，護坡結構內部應嚴密，不應出現較大間隙，保持護坡整體性良好。

4.3 支座

支座應使用承載力稍大的型號，加裝限位裝置，避免在橋梁自重與車輛荷載組合作用下發生側翻，正確引導車輛行駛路線，避免偏心矩過大造成不必要的損害。

5 結語

現澆箱梁廣泛應用于各類匝道體系，上部結構應始終保證處于彈性階段，下部結構應注意塑型角區域的鋼筋，我國現階段已不再修建獨柱墩結構，但是對于已有的獨柱墩結構，需要定期排查、檢測、維護。

[參考文獻]

[1] 思曉龍.正交異性板鋼箱梁橋溫度應力場研究[D].呼和浩特：內蒙古大學，2019.

[2] 王曉佳，畢曉晶.橋梁錐（護）坡病害影響分析[J].上海公路，2012（4）：13，38-42.

[3] 馬軍海.基于全壽命的橋梁設計過程及其在混凝土連續梁橋中的應用[D].上海：同濟大學，2008.