連續(xù)剛構(gòu)橋的典型病害及成因講解

主講：張成華連續(xù)剛構(gòu)橋的典型病害及成因一.病害特征（1）跨中下?lián)峡缰邢聯(lián)系奶攸c(diǎn):①橋梁實(shí)際撓度一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于按照規(guī)范計(jì)算的預(yù)測值;②撓度過大與腹板斜向裂縫具有共生性,部分橋梁也出現(xiàn)底板橫向裂縫與縱向裂縫;③撓度過大與腹板斜向裂縫一般在橋梁運(yùn)營4~5年后顯現(xiàn),腹板斜向裂縫一般先在L/4附近出現(xiàn),逐漸向跨中發(fā)展,個(gè)別橋梁繼而跨中底板出現(xiàn)橫向裂縫;④個(gè)別橋梁下?lián)犀F(xiàn)象在運(yùn)營幾年甚至十幾年后基本呈線性持續(xù)發(fā)展,沒有穩(wěn)定的趨勢。一.病害特征（2）箱梁裂縫①腹板斜裂縫;②底板縱向、橫向裂縫;③底板錨固齒板后端的橫向裂縫與斜向裂縫;④頂板縱向裂縫。腹板斜裂縫特點(diǎn)：①主拉應(yīng)力引起的開裂,是典型的結(jié)構(gòu)性裂縫。大多數(shù)橋梁L/8到3L/4之間腹板斜向裂縫呈現(xiàn)上寬下窄特征,位置靠近腹板的上托板,裂縫與水平夾角一般為15~35度,靠近跨中部位腹板裂縫則基本呈水平形狀。一.病害特征箱外底板縱向裂縫及箱內(nèi)頂板縱向裂縫：箱外底板縱向裂縫和箱內(nèi)頂板縱向裂縫經(jīng)常出現(xiàn)在合龍段及附近節(jié)段,且數(shù)量眾多,分布集中。底板錨固齒板后端的橫向裂縫與斜向裂縫：對于節(jié)段施工的橋梁,在橋梁運(yùn)營一個(gè)時(shí)段后,底板上錨固跨中連續(xù)索的齒塊后端會(huì)出現(xiàn)橫向與斜向裂縫,部分與腹板斜裂縫相接。一.病害特征二.病害成因分析（1）跨中下?lián)显O(shè)計(jì)因素：①對混凝土徐變的影響程度及長期性估計(jì)不足。②預(yù)應(yīng)力度設(shè)計(jì)不夠,預(yù)應(yīng)力只夠使混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力而沒有富余。預(yù)應(yīng)力度與混凝土徐變具有相輔相成性。預(yù)應(yīng)力度較小,則徐變變形可能增大,導(dǎo)致主梁下?lián)献冃渭哟蟆７粗?混凝土徐變變形加大,預(yù)應(yīng)力束的應(yīng)力損失也相應(yīng)加大,進(jìn)一步減小了預(yù)應(yīng)力度,從而導(dǎo)致主梁下?lián)献冃沃导哟?。③合理設(shè)置預(yù)拱度值。當(dāng)預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致的長期變形小于結(jié)構(gòu)自重以及部分活荷載導(dǎo)致的長期變形時(shí),需要事先設(shè)置一定的預(yù)拱度來抵消這種變形,從而保證橋梁長期運(yùn)營后的線形平順。④普通鋼筋配置不合理,尤其是受力復(fù)雜部位。二.病害成因分析施工因素：①預(yù)應(yīng)力施加控制不嚴(yán),灌漿質(zhì)量不合格等。②縱向預(yù)應(yīng)力管道不平順、管道內(nèi)漏漿。③豎向預(yù)應(yīng)力錨具不垂直,與墊板間有雜物。④橫向預(yù)應(yīng)力定位鋼筋不夠,施工時(shí)管道上浮造成偏位,產(chǎn)生頂板橫向裂縫。（2）腹板斜裂縫①由于腹板處彎起鋼束張拉時(shí),腹板混凝土沿鋼束方向受壓,垂直鋼束方向混凝土受到泊松比作用會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力,從而引起垂直于預(yù)應(yīng)力方向的斜裂縫。②撓度過大與腹板斜向裂縫具有共生性,即在出現(xiàn)撓度過大的橋梁無一例外地出現(xiàn)腹板開裂現(xiàn)象,部分橋梁也出現(xiàn)底板橫向裂縫與縱向裂縫。③長期受力作用下,砼產(chǎn)生徐變,并逐漸增加。當(dāng)砼徐變較大時(shí)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生附加被動(dòng)應(yīng)力,造成彎矩重分布,箱梁腹板剪應(yīng)力加大,從而產(chǎn)生腹板裂縫。④溫度對砼產(chǎn)生裂縫的作用機(jī)理極其復(fù)雜。一旦溫度應(yīng)力超過砼能承受的極限抗拉強(qiáng)度,就會(huì)產(chǎn)生不同程度的裂縫。二.病害成因分析（3）箱外底板縱向裂縫及箱內(nèi)頂板縱向裂縫1）頂、底板縱向裂縫共同原因①合龍段附近節(jié)段與其他節(jié)段相比,型鋼布置較多,另外相鄰節(jié)段橫向約束,導(dǎo)致混凝土橫向壓應(yīng)力儲(chǔ)備往往會(huì)偏小,活載作用導(dǎo)致縱向裂縫產(chǎn)生。②合龍段附近節(jié)段施工準(zhǔn)備工期較其他節(jié)段長,相鄰節(jié)段混凝土齡期差別大,新舊節(jié)段混凝土收縮不同步,導(dǎo)致縱向裂縫產(chǎn)生。③運(yùn)營期,長期重車輪壓導(dǎo)致頂、底板橫向彎矩過大,箱梁內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生溫度應(yīng)力,不同梁段間收縮效應(yīng)不同。④頂、底板橫向彎矩過大,無橫向預(yù)應(yīng)力、箱梁橫向彎曲空間效應(yīng)、板厚偏小,橫向配筋不足,箱梁內(nèi)外溫差過大產(chǎn)生溫度應(yīng)力等。二.病害成因分析二.病害成因分析2）頂、底板縱向裂縫的單獨(dú)成因①底板a.為了減輕結(jié)構(gòu)自重,箱梁底板在跨中一般比較薄。在強(qiáng)大的底板縱向預(yù)應(yīng)力束全部張拉錨固時(shí),底板混凝土因承受不了底板束的壓力而導(dǎo)致開裂。b.合龍段底板縱向裂縫:一種是在合龍段底板沿順橋向出現(xiàn)肉眼可見的縱向裂縫;第二種就是從底板厚度方向來看,在預(yù)應(yīng)力管道中間或上下位置,也就是水平面積最小的位置形成大面積水平裂縫,上下分層,嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致混凝土剝離。預(yù)應(yīng)力筋的空間效應(yīng)以及材料泊松比效應(yīng)應(yīng)該是導(dǎo)致第一種與第二種形式破壞產(chǎn)生的主要原因。二.病害成因分析2）頂、底板縱向裂縫的單獨(dú)成因①底板二.病害成因分析②頂板a.主梁頂板在較長懸臂箱梁翼板的根部,恒載、活載產(chǎn)生的負(fù)彎矩均較大,頂板跨中的活載正彎矩較大,橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線布設(shè)不可能在懸臂根部布置在頂板上緣而在跨中卻布置于頂板下緣。b.在澆筑完節(jié)段混凝土后即張拉完該節(jié)段橋面橫向預(yù)應(yīng)力鋼束,由于應(yīng)力分布和疊加,橋面板中橫向預(yù)應(yīng)力分布極不均勻,這也是造成橋面板出現(xiàn)局部縱向開裂的原因之一。3）底板錨固齒板后端的橫向裂縫與斜向裂縫a.齒板錨固集中力與外荷載整體彎矩在齒板后端產(chǎn)生了耦合,集中力導(dǎo)致齒板后端的拉應(yīng)力,計(jì)算拉應(yīng)力遠(yuǎn)小于實(shí)際拉應(yīng)力,導(dǎo)致了裂縫的出現(xiàn)。b.預(yù)應(yīng)力損失導(dǎo)致構(gòu)件壓應(yīng)力儲(chǔ)備不足,在外力荷載下產(chǎn)生開裂。二.病害成因分析c.開裂橋跨為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),裂縫與錨頭所處截面位置非常接近,可能由于錨下混凝土的局部效應(yīng)導(dǎo)致開裂。