高速公路預應力混凝土連續箱梁橋病害調查

胡博文，葛浩忠，張 晨

(南通大學交通與土木工程學院，江蘇 南通 226019)

0 概 述

預應力混凝土連續箱梁橋一般采用薄壁箱型截面，其抗彎、抗扭剛度較大，整體性好，可同時承受正、負彎矩的作用，因此在中、大跨徑橋梁中的應用非常廣泛。高速公路橋梁在通車運營后普遍出現了橋體開裂、破損、下撓等病害，嚴重影響了結構的正常使用和使用壽命，該文采用現場調研與技術資料調查相結合的方式，對不同地區38座高速公路預應力混凝土連續箱梁橋進行了詳細地調查研究。

1 預應力混凝土連續箱梁橋調查概況

該文調研了包括G3京杭運河大橋、G50太浦河特大橋、G2513京杭運河特大橋、G50京杭運河特大橋等不同地區38座高速公路預應力混凝土連續箱梁橋。按照《公路工程技術標準》(JTG B01-2014)對橋跨進行了分類，如表1所示。其中，“特大橋”、“大橋”的數量占比達到97.4%，充分說明該橋型在大跨徑橋梁中的應用非常普遍。

表1 調研橋梁按跨徑分類

如表2所示，調研橋梁的橋齡大部分在20年以內，占調研橋梁總數的76.3%。

表2 調研橋梁按橋齡分類

按照《公路橋涵養護規范》(JTG H11-2004)的相關規定，調研橋梁技術狀況評定等級大部分屬于一類、二類，整體橋況良好。

表3 調研橋梁按技術狀況分類

2 預應力混凝土連續箱梁橋病害統計

2.1 裂縫

按照裂縫開展的方向可將其分為豎向、縱向、斜向、橫向和環向裂縫，前4種主要發生于箱梁截面，最后一種發生于橋墩。

(2)裂縫發生頻率

病害發生頻率可按照發生某病害橋梁座數與被調研橋梁總數之比進行定義，該指標可表征某病害發生的頻繁程度。

橫向裂縫在箱梁截面各部位的發生頻率如圖1所示，按照不同部位病害發生的頻率高低排序，依次為翼板(10.5%)、橫隔板及頂板(各7.9%)、底板(5.3%)處。橫向裂縫主要分布在箱梁翼板、頂板和橫隔板處。

圖1 橫向裂縫發生頻率

縱向裂縫在箱梁截面各部位發生的頻率如圖2所示，按照頻率高低排序，依次為頂板(39.5%)、底板(26.3%)、腹板(18.4%)和翼板(7.9%)處。縱向裂縫主要集中在頂、底板，而在腹板和翼板處出現的頻率相對較低。

圖2 縱向裂縫各部位分布

豎向裂縫在箱梁截面各部位發生的頻率如圖3所示，按照頻率高低排序，依次為腹板(34.2%)、橫隔板(15.8%)和橋墩(13.2%)處。豎向裂縫主要集中在腹板，部分出現在橫隔板和墩臺處。

圖3 豎向裂縫發生頻率

斜向裂縫在箱梁截面各部位發生的頻率如圖4所示，按照頻率高低排序，依次為腹板(34.2%)、橫隔板(13.2%)、翼板和頂板(7.9%)處。斜向裂縫集中發生于腹板。此外，底板、翼板、橫隔板、墩臺等部位也存在斜向裂縫。

圖4 斜向裂縫發生頻率

由調查結果可知，頂板縱向裂縫、腹板豎向裂縫和腹板斜向裂縫出現頻率均超過了34%，而橫向裂縫在箱梁截面各部位發生的頻率均較低，因此應重點關注前3種裂縫。

(2)裂縫數量

統計各類裂縫數量的分布，如表4所示。按照數量占比排序，依次為豎向、縱向、斜向、橫向和環向裂縫。前三類裂縫數量占裂縫總數的92.1%，應予以重點關注。

表4 各類裂縫數量統計

在三類裂縫當中，按照病害發生頻率可細分為重點關注(3星，30%以上)、密切關注(2星，20%以上)和一般關注(1星，10%以上)三檔，詳見表5。

表5 裂縫關注程度分類

(3)裂縫寬度

《公路橋涵養護規范》(JTG H11-2004)規定了預應力混凝土橋梁結構的裂縫寬度限值為0.2 mm。

根據表5確定的裂縫關注程度分類，對前述4座重點調研的預應力混凝土連續箱梁橋裂縫寬度情況進行統計。

表6 裂縫嚴重程度統計結果

由圖5可知，除了腹板縱向裂縫以外，各部位裂縫以輕度裂縫為主，占比均超過了50%。其余裂縫基本為重度裂縫，只有橫隔板出現了3條(0.3%)嚴重程度的裂縫。結果表明，盡管裂縫病害比較普遍，但是總體可控，病害程度較輕。

圖5 各類裂縫中輕度裂縫占比

2.2 混凝土破損、露筋

混凝土破損發生頻率如圖6所示：混凝土破損的部位相對集中于底板、翼板和橫隔板，但是其發生頻率普遍20%以下，說明該病害總體處于一般關注程度。

圖6 混凝土破損發生頻率

混凝土露筋發生頻率如圖7所示：混凝土露筋情況相對集中于底板、翼板，但其發生頻率依然較低。混凝土的破損、露筋兩類病害往往伴隨而生。

圖7 露筋發生頻率

3 結 論

(1)該文根據病害出現的頻率、數量和程度對其進行了分級，為橋梁結構的后期保養維修提供了依據。

(2)根據調查結果，豎向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫數量占比較大；腹板斜向、豎向裂縫以及頂板縱向裂縫應予以重點關注。

(3)統計的高速公路橋梁中裂縫病害比較普遍，但是其病害程度總體可控。應加強對施工質量的監控，減少各類病害的產生。