病害报告7.18课件

1、预应力混凝土箱梁桥施工缺陷对病害影响分析报告一、序言预应力混凝土箱梁桥跨越能力大，受力合理，结构整体性好，造型美观，其投资比斜拉桥、悬索桥低，是一种极有竞争力的桥梁结构形式。对箱形截面来说，其主要优点为：抗弯、抗扭刚度大，整体性强；梁高小，可以是变高度，也可以是等高度；施工方法多样，如悬臂浇筑、预制拼装、顶推等；桥面接缝少、行车舒适、便于养护；外形美观。由于以上优越性，近年来我国修建了多座大跨径的预应力混凝土箱梁桥。但是在预应力混凝土箱梁桥的施工过程中，会因为种种因素使桥梁产生达不到预期的线形、桥梁裂缝过大、甚至部分节段梁体发生崩裂事故等缺陷。在这种情况下，就需要对这些施工中存在缺陷和病害的结

2、构进行受力行为分析和研究，探索施工中缺陷在桥梁产生病害的影响分析，从而为以后桥梁加固方案选定和计算做出理论指导和依据。但是，在该类桥梁施工过程中的现场情况和施工缺陷与理论计算模型相比存在差异，比如：施工荷载、预应力损失、混凝土收缩徐变、温度、湿度、时间、材料特性及结构尺寸等和理论取值存在差异，使得在施工过程中结构的受力及线形往往偏离理想状态。在分析和处理带缺陷的预应力混凝土箱梁桥时会遇到一些参数识别和输入以及如何选取计算模型和边界条件等问题，这又给模拟分析带来了很大的麻烦，这些问题往往又控制着整个计算的准确和可信度，所以在分析由于各种原因产生了缺陷和病害的桥梁时，缺陷部分的处理和模拟十分重要。

3、同时施工缺陷也直接影响到了运营中结构的裂缝和挠度的发展，所以对施工缺陷的模拟和分析十分必要。此外在现阶段，我国的很多预应力混凝土箱梁桥已经或者即将进入到结构老化、出现病害的阶段。研究此类带有缺陷和病害的预应力混凝土箱梁桥的受力行为、运用有限元模拟结构的处理方式、各种缺陷对结构受力的影响程度以及各种施工缺陷对应出现的病害影响分析具有更为广泛的现实意义。二、预应力混凝土箱梁研究的现状及发展动态1、预应力混凝土箱梁桥施工中缺陷的文献综述随着预应力混凝土箱梁桥跨径的不断增大, 预应力混凝土箱梁桥在施工的过程中存在各种的缺陷，这样也导致了桥梁在成桥和运营的过程中出现各种各样的病害。尤其在当今高速公路飞速

4、发展的时代,预应力混凝土箱梁桥作为高速公路上的主力桥型,其安全性能必须得到充分的重视。A大桥51m+85m+51m预应力变截面连续刚构桥。桥梁全宽36.5m,分左右两半幅,单幅宽16.25m。采用整体式断面,为单箱单室的变高度直腹板箱形梁,箱底曲线采用圆曲线。根部梁高4.8m,跨中2.2m,顶板宽16.25m,底板9m。主桥连续箱梁采用挂篮悬臂现浇法施工。在左半幅桥中跨合龙束全部张拉完成后,中跨箱梁底板混凝土出现了大面积崩落和脱空。箱梁底板在18m(纵向)×5m(横向)范围内出现了大面积崩落和脱空现象,中间无预应力束区域有一小块面积相对较好,无开裂与脱空现象,这说明底板混凝土破坏是由

5、于预应力束张拉后产生的下崩力所致。B大桥47m+75m+47m三跨预应力混凝土变高度连续刚构桥,采用三向预应力体系的悬臂浇筑施工结构。上部结构为变截面的单箱单室截面,垂直腹板,单箱顶宽17m,底宽8.Om,翼板长4.5m,支点处梁高4.2m,跨中梁高2.0m,梁底按照1.5次抛物线变化。腹板变厚度4050cm,底板变厚度2550cm,仅支点处设置横隔板,采用C50混凝土。纵向预应力钢束采用ASTMA416-1998标准的高强低松弛270级中15.24mm钢绞线,标准强度fpk=1860MPa。其中中跨合龙段底板对称布置24个预应力孔道(包括2个备用孔道),孔道间距16cm,每束19根预应力钢绞

6、线。主跨合龙段张拉完毕拆除底模时(未灌浆)听见混凝土破裂声,发现底板底部有纵向裂纹,并且呈发展趋势至。9#块(合龙段为10#),室内底板处也出现了通长裂缝,底板局部混凝土出现崩裂而脱落。在进行修复改造过程中,锯开主跨合龙段发现箱梁底板破坏主要集中在布置波纹管的位置,波纹管之间的混凝土竖向被拉断,底板内的上下两层钢筋网及其之间的混凝土已经崩开,进而造成底板和腹板交界处纵向裂缝,底板束以下的普通混凝土与上层混凝土崩离开,形成“两张皮”。C大桥65+3×100+65m五跨预应力混凝土连续箱梁，箱梁纵向采用变高度截面,l4#墩支点处梁高5.5m,其两侧lm范围内为等高度截面,跨24跨中梁高2

7、.5m。主桥箱梁采用50号混凝土。主桥箱梁采用双向预应力体系,即纵向预应力和竖向预应力,纵向为全预应力,竖向为部分预应力,横向无预应力。纵向预应力束采用24-5的高强度钢丝,其标准强度Ryb=1600MPa,张拉控制力为588KN,锚具采用弗氏锚具。2001年5月,发现桥西侧第二孔箱梁下沉16.8cm，纵向预应力损失逐渐加大,对混凝土的压力减小。2002年5月，发现大桥下沉幅度不断增加,箱梁裂缝增多。该桥的竖向预应力钢筋一般长度较短,很小的锚固间隙也会使预应力明显减小。没有专门的设备和严格的施工控制,施工完成后的实际有效预应力可能仅为理论值的2/3甚至1/2。在长期运营过程中,车辆荷载对桥面的

8、不断冲击,会导致钢筋锚头逐渐松动,竖向预应力因锚固变形而减少,使该桥的抗剪能力下降,主拉应力增大,箱梁两侧腹板出现了大量的斜剪裂缝。D大桥(73+112+150+150+90) m五跨预应力混凝土连续箱梁，箱梁设计为单箱单室断面，全桥分两幅，每幅桥面为单向2%的横坡。箱梁顶板宽12. 75m,底板宽7m。在57#,58#,59#墩顶处箱梁高为8.0m。在该桥左、右幅完成合龙后，对全桥线形顶板的厚度进行了测量，实际线形与理论现象有一定的偏差，这种偏差容易引起局部产生折角。根据实测的主桥合拢后梁顶标高来看，主桥梁顶板起伏较大，大部分节段梁顶标高较设计值偏差较大，最大偏差出现在中跨跨中位置为5. 5

9、cm。而主桥顶板厚度与理想状态下的厚度有一定的偏差，最大偏差6.5cm。造成这种病害的原因有挂篮变形量不稳定、挂篮支点松动、模板变形和连接不牢固等造成混凝土浇筑后箱梁实测高程与计算高程产生一定的偏差以及混凝土加载龄期、收缩徐变以及弹性模量变化的影响。由于在实际施工过程中，每一个节段箱梁混凝土浇筑后的加载龄期、环境温湿状况以及施工荷载不完全一致，表现出早期混凝土收缩徐变和弹性模量有一定变化，现场的混凝土收缩徐变发生模式与规范中的计算方法产生一定的偏差，目前收缩徐变的计算理论很难做到准确计算混凝土的收缩徐变量，从而引起合龙后的节段箱梁实测高程与计算高程产生一定的偏差。2、预应力混凝土箱梁桥缺陷的研

10、究现状 尽管预应力混凝土箱梁桥的发展前景广阔,但是当前的预应力混凝土箱梁桥的设计、建造和维护过程中也有一些问题有待解决。近年来,我国修建的多座预应力混凝土箱梁桥,出现了一些问题。在施工或营运过程中,有些桥梁的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板以及齿块等部位出现了各种不同形式的裂缝甚至崩块现象,这些裂缝的存在对结构的耐久性、安全性和正常使用产生了十分不利的影响。因此,探明箱梁结构裂缝产生的规律和形成机理并且得到各种缺陷的梁桥的模拟计算和各种缺陷对桥梁整体受力的影响程度无论是对桥梁的养护还是对新建桥的设计、施工都是十分必要的。尤其是近年来,部分PC连续刚构桥在施工和运营过程中,由于各种原因出现了一些裂

11、缝和底板崩裂现象有关学者、专家对其进行了分析研究。包立新、杨广来和杨文军分析了一座主跨170m的连续刚构桥底板混凝土向下崩裂的原因。该桥箱梁底板宽8.5m,主跨跨中底板厚度为28cm,底板钢筋网间设置间距为45cm×45cm的直径为12mm的箍筋,在施工过程中底板混凝土向下崩出,预应力钢筋下移。分析认为底板混凝土崩裂的主要原因:是由于底板纵向预应力钢筋在竖直面内布置为抛物线形的曲线,纵向预应力筋张拉后产生了向弧心的径向力,径向力主要由箍筋承受,而箍筋间距为45cm,间距过大,箍筋应力超限,底板上下层钢筋网被撕开,导致底板混凝土向下崩出。建议在主跨跨中设置横隔板,跨中合龙段箍筋间距采用

12、20cm。王仁贵、吴伟胜和庞颂贤也认为,由于箱梁截面高度的变化,底板预应力钢束随之产生径向附加力q,q=P/R,P为有效预加力,R为预应力钢束的曲率半径,钢束弯曲产生的径向力使预应力管道下缘混凝土承受径向荷载作用,底板混凝土可能崩裂,建议底板设计采用大吨位束、单层布束,钢束中心距离底板下缘不小于10cm。宋雨、项贻强、徐兴和朱益民对一座46.8m+72m+46.8m预应力混凝土v形墩连续刚构桥底板纵向裂缝进行了分析。该桥采用双箱双室截面,跨中梁高为1.8m,边跨和中跨跨中底板厚度均为24cm。成桥后,发现在主跨和边跨跨中箱梁底部存在长度不等但范围较广的纵向裂缝,裂缝最大宽度约为0.25mm。分

13、析认为底板纵向裂缝原因主要为:中跨和边跨跨中未设横隔板、底板厚度不够、底板中部纵向预应力的泊松效应,以及施工过程中预应力管道周围混凝土收缩不均匀,造成底板横桥向拉应力过大(有限元计算值达11.43MPa),导致底板纵向裂缝。王新敏、王秀伟提出,预应力束张拉时,混凝土的强度大小也是影响裂缝产生的因素之一。张丽璞、王昌武对一座70m+130m+70m预应力混凝土连续刚构桥箱梁顶板纵向裂缝的原因进行了分析,认为如果混凝土及钢筋应力小于容许值,一般不会产生裂缝,若施工过程中预应力束张拉不足、钢束布置存在误差、灌浆质量不好、锚固部位不良等,都可能产生裂缝。张继尧、王昌将认为,将箱梁底板上的预应力钢筋弯起

14、到腹板上锚固时,预应力束必然是既平弯又竖弯,预应力方向的转向必将在底板上产生拉力,底板可能产生纵向裂缝。楼庄鸿在现有大跨径预应力混凝土梁式桥的缺陷一文中,分析了梁桥出现纵向裂缝的原因,认为车轮荷载超重引起横向弯矩过大,引起顶板下缘产生纵向裂缝;过大的纵向预应力由于泊松效应产生较大的横向拉应力;中国桥梁设计规范的温差应力估计过小;混凝土横向收缩引起纵向裂缝:支座中心与腹板中心不一致可能引起顶板裂缝;支座横向布置若都固定,可能引起裂缝;水化热也会导致开裂。强士中、李小珍、卫星和程海根等,对贵阳市中心环北线工程小关水库特大桥合龙段底板崩裂原因提出了分析报告。该桥跨越小关水库沟谷、贵阳一都拉营公路、川

15、黔铁路。主桥孔跨布置采用69m+125m+2×160m+112m的五跨预应力混凝土双肢薄壁连续刚构桥。梁体为单箱双室截面,梁顶宽21.5m,底宽12.5m,根部梁高10.5m,跨中梁高3.0m。2003年10月,在张拉箱梁底板合龙段纵向预应力束的过程中,5号、2号、1号合龙段及附近底板共有5个部位先后不同程度地向上或向下崩裂。分析认为,预应力管道偏离设计位置,致使底板混凝土出现较大局部应力,是导致合龙段底板混凝土崩裂的主要原因。彭运动、孔庆凯分析了某T构桥根部梁段底板纵向开裂的原因。该桥主梁为单箱双室,顶板宽22.5m,底板宽14.5m,根部l3号梁段底板厚为10066.4cm。采用

16、满堂支架施工。2号梁段浇完养护时,发现1号梁段底板纵向开裂且渗水;对3号梁段横向钢筋加强后,浇完养护时,发现2号梁段底板纵向开裂;3号梁段拆模后,3号梁段底板仍有裂纹。底板混凝土开裂的原因是由于后浇梁段和先浇梁段混凝土存在一定的收缩差,先浇梁段混凝土约束了后浇梁段的收缩变形,导致后浇梁段底板出现较大的横向拉应力。经采取梁段间底板预留后浇段,并在底板中间布置冷却水管的措施后,底板未再发现裂纹。某预应力混凝土箱梁桥在2008年建设之中,发现在张拉跨中底板合龙束以后,中跨跨中附近底板发生崩裂。通过全桥整体空间计算和跨中梁段局部应力分析,结合类似桥梁的崩裂和裂缝的情况,对该桥病害的原因进行全面分析,并

17、结合施工中存在的一些问题和缺陷展开讨论,探明各种缺陷对全桥受力和局部应力的影响，建立各种施工中缺陷与桥梁病害的关系。三、预应力混凝土箱梁的病害及其分析预应力混凝土梁式桥的主要病害表现为混凝土梁体裂缝和钢筋锈蚀两大主要方面。混凝土的缺陷最主要的是裂缝，同时还包括蜂窝、孔洞、露筋、剥落、白化、层析、保护层厚度不够等表层缺陷。钢筋锈蚀则主要普通钢筋锈蚀、预应力钢筋锈蚀和预应力锚具锈蚀等。 预应力混凝土梁式桥的典型裂缝预应力混凝土简支梁、悬臂梁与连续梁典型常见裂缝表2裂缝种类与发生部位主要特征发生原因先张法梁端锚固处的裂缝裂缝均起始于张拉端面，宽度约为0.1mm左右，长度一般只延伸至扩大部分的变截面处

18、；由于在两组张拉钢筋之间，梁端混凝土处于受力区，使梁端易发生水平裂缝。锚头处应力集中和锚头产生的楔形作用而使锚头附近产生细小水平裂缝。后张法梁梁端（或其他部位）锚固处的裂缝通常发生在梁端或预应力筋锚固处，裂缝比较短小，与钢丝束方向垂直，在锚固处时与梁纵轴多呈30°45°；运营初期有所发展，后期逐渐趋于稳定；由于端部应力集中，混凝土质量不良所致。腹板收缩裂缝大多在脱模后23h内发生，裂缝通常从上梁肋到下梁肋，整个腹板裂通，宽度一般为0.20.4mm，施工预应力后大多会闭合；多为混凝土收缩和温度所致，如极低的外界温度，混凝土混合料进行预热使应力分布不均。悬臂梁剪切裂缝剪切裂缝出

19、现在腹板上看起来近似45°倾斜，一般出现在支点与反弯点之间的区域预应力不足，超载的永久荷载，二次应力，温度作用；设计中缺乏对多室箱梁腹板内剪力分布的认识，横截面未考虑实际变形，没有检算力筋截断处的左右截面受力情况悬臂箱梁锚固后接缝中的裂缝悬臂箱梁在连续力筋锚固齿板后面的底板内会产生裂缝，并有可能向着腹板扩展，裂缝与梁纵轴呈3045°预应力筋作用面很小，产生局部应力，或者由于顶底板中力筋锚具之间的水平方向错开的距离太小。底板裂缝箱梁底板上发生不规则裂缝梁横向受力性能与横向不变形截面显得有很大的不同，即由于腹板与底板受力不均所致箱梁弯曲裂缝箱梁上产生弯曲的裂缝混凝土抗拉能力不足

20、，将导致裂缝的产生；在分段式箱梁中，一般出现在接缝内或接缝附近，梁底裂缝可达0.10.2mm；弯曲裂缝一般很小，结构不受损伤，但在外荷载反复作用（汽车动力荷载及温度梯度）下，裂缝有可能会扩大。连续梁弯曲裂缝在连续梁中，在正弯矩区的梁底部和在负弯矩区的顶部一般可能发生这种裂缝。混凝土的抗拉应力不足裂缝对桥梁的主要影响为：在潮湿的环境中，有害介质的侵蚀会加速混凝土的碳化。当碳化至钢筋位置时，钢筋开始锈蚀，钢筋锈蚀加剧了微裂缝的扩展，长期作用下，降低了梁体的强度、刚度及耐久性。锈蚀膨胀的恶性循环造成梁体保护层剥落，最终导致梁体的彻底破坏。而这种影响体现在两个方面：一是对桥梁使用性能的影响。开裂使桥梁

21、刚度降低，变形增大跨中挠度超标，继而影响桥梁的正常使用，严重的开裂问题导致桥梁承载力下降，直至影响桥梁的安全使用。二是对桥梁的耐久性及使用寿命的影响。裂缝会加速混凝土碳化和钢筋锈蚀，钢筋锈蚀有加速了裂缝的进一步发展，造成桥梁使用性能趋于恶化，耐久性下降，缩短桥梁的使用寿命。 钢筋及预应力筋的锈蚀病害钢筋锈蚀可分为两种情况，一种是混凝土开裂后导致的钢筋锈蚀，即先裂后锈；一种是因为保护层太薄或露筋而引起的钢筋锈蚀。钢筋锈蚀体积膨胀导致混凝土开裂或表面混凝土成块脱落，即先锈后裂。主梁中的钢筋和预应力筋主要是先裂后锈，混凝土保护层保护作用失去后，锈蚀就很容易发展。而先锈后裂的情况较少，主要是保护层太薄

22、或混凝土以外受损露筋，附属结构上比较多见，如防撞墙等。原因造成钢筋锈蚀的主要内在原因有：一是钢筋受湿气及氧气的作用；二是混凝土中性化；三是钢筋表面氯离子含量高。造成钢筋锈蚀的主要外在原因有：一是混凝土构件开裂；二是主梁受损，混凝土剥落；三是施工时预留保护层太薄，混凝土碳化深度较大；四是后张预应力的灌浆和封锚不合格，导致锚下积水或空洞。钢筋锈蚀对桥梁的影响钢筋锈蚀，会导致表面混凝土开裂甚至成块脱落受力主筋锈蚀后，钢筋横断面积减少，主梁的承载能力急剧降低，严重影响结构物的安全性，混凝土开裂或脱落又使原来处于混凝土保护层下的钢筋暴露于空气中，如此恶性循环，如不加以维修养护，此种病害对桥梁的危害也是不

23、可忽略的。 其他病害对于混凝土和预应力混凝土梁式桥上部结构中的基本构件，其他病害主要为混凝土的表面缺陷，主要有：蜂窝（混凝土局部疏松，砂浆少，石子多，石子之间出现空隙，形成蜂窝状孔洞）、麻面（混凝土表面局部缺浆、粗糙，或有许多小凹坑，但无钢筋外露现象）、孔洞（混凝土内部有空隙，局部没有混凝土，蜂窝特别大的现象常发生在钢筋密集处或预留空洞和预埋件处）、露筋（主要是主梁受到意外撞击造成混凝土的崩落，使得钢筋外露）、剥落（混凝土表面水泥砂浆流失，造成粗集料外露的现象，严重者造成粗集料脱落，一般发生在混凝土表层品质较差的部位，一般不会很深）、白化（又称为游离石灰，是由内部渗出、附在混凝土附件表面的附着

24、物，通常为呈白色的石灰类附着物）、层析（是构件受氯气或盐水侵袭，构件内的钢筋锈蚀体积膨胀，导致钢筋与外层钢筋附近的混凝土分离）等。对于混凝土桥梁，由于某一缺陷日积月累的变化，加上环境的影响，有扩大的危险。例如蜂窝麻面，由于水的渗入，促使混凝土材料恶化，会引起钢筋锈蚀，钢筋锈蚀物的产生过程伴随体积膨胀，又导致混凝土表面产生锈蚀裂缝，形成恶性循环。四、案例钟祥大桥的病害及其分析一、钟祥大桥安全隐患检测情况1、跟踪检测背景钟祥大桥于1993年建成，到目前己通车运营11年。1999年4月开始对大桥进行观测，当年发现大桥桥面略有下沉。2000年钟祥市交通局将大桥病害情况向荆门交通局、公路局进行了专题汇报

25、，荆门交通局、公路局多次派人到现场进行察看，认为大桥不存在安全隐患。2001年5月，钟祥市交通局请直接参与该桥建设的技术人员利用租凭的设备对大桥进行了沉降观测，发现桥西侧第二孔箱梁下沉16 .8cm，钟祥市交通局及时向荆门公路局进行了汇报，并拍了照片，进行了录象，荆门公路局及时向湖北省公路局进行了汇报。2002年5月湖北省公路局安排专人对大桥进行了现场勘查，发现大桥下沉幅度不断增加，箱梁裂缝增多。尤其是今年以来，大桥病害部位的安全隐患进行进一步加剧。2004年2月。湖北省公路工程咨询监理中心的专家对钟祥大桥进行了检测，于2004年4月下发了检测报告。2.腹板裂缝大桥箱梁共发现裂缝58处，特别是

26、荆门侧第二跨裂缝较多，其中裂缝长度大于lm的有44处，最长的达230cm。除新增裂缝外，有些旧裂缝也在不断延伸，造成顶、底板裂缝。所有箱梁腹板裂缝的起点均位于顶板与腹板的交界处，沿45°方向延伸。裂缝位置多集中在每跨的四分之一和四分之三跨径附近，且上下游腹板上裂缝基本呈对称分布。3.桥面线形大桥箱梁荆门侧第二跨跨中附近桥面下陷较严重，最大有20.5cm.4.其他缺陷情况2004年8月2日和2004年8月19日的检查均发现:箱梁顶板多处漏水;局部有预应力钢筋外露现象，目视可见，腐蚀严重，大部分腹板竖向预应力排气孔漏水，存在其预力可能失效的问题。几乎所有的合拢段施工缝均存在不同程度的开裂

27、漏水现象，对混凝土内的钢筋有较大的腐蚀倾向。二、病害成因的探讨1.纵向预应力损失影响该桥为大型连续梁桥体系，采用挂篮悬浇法施工。桥梁在使用一段时间后，纵向预应力损失逐渐加大，对混凝土的压力减小，其作用机理等价于在混凝土上施加一个反向的拉力。在这种反向拉力的作用之下，换算到各个截面的中性轴位置，会产生一个使结构产生向下弯曲变形的弯矩，即纵向预应力损失的作用结果是使得桥面下挠，这就很好的说明了桥面下陷的原因。2.竖向预应力损失影响该桥采用双向预应力体系设计，箱梁腹板竖向预应力采用冷拉粗钢筋来施加。这种预应力钢筋一般长度较短，很小的锚固间隙也会使预应力明显减小。有研究表明，没有专门的设备和严格的施工

28、控制，施工完成后的实际有效预应力可能仅为理论值的2/3甚至1/2。在长期运营过程中，车辆荷载对桥面的不断冲击，会导致钢筋锚头逐渐松动，竖向预应力因锚固变形而减少，使该桥的抗剪能力下降，主拉应力增大，箱梁两侧腹板出现了大量的斜剪裂缝。3.剪力滞效应考虑到此桥横断面为单箱单室，且箱室较大，箱梁宽为12.5m，两侧翼缘板各伸出2.8m，因此剪力滞影响由跨中到支点处依次增大。参考“美国公路桥涵设计规范”，对于此箱梁结构不能按全截面受力来计算，考虑剪力滞效应的影响，支点处箱梁截面需折减15%，跨中处箱梁截面需折减2%，其余断面依次内插，因此作用于桥体的预应力储备值会降低。4.混凝上收缩徐变的影响该桥为大

29、型连续梁桥体系，采用挂篮悬浇法施工。根据结构本身的固有特性及其施工特点，混凝土的收缩徐变对梁体应力影响较大。结构合拢以后，由于体系的转换，将产生次生应力，次生应力的大小与施工分阶段的浇筑时间有很大关系，若施工周期较长，混凝土的收缩徐变完成较多，则合拢后的次生应力较小，反之，则较大。目前国内外在收缩徐变方面的理论和所用的设计程序还在完善之中，因此基于不同的理论体系所得到的收缩徐变影响值有所不同，使对混凝土徐变因素的考虑必然存在可总结之处。5.使用荷载超限由于该桥长期处于繁忙的超负荷运营状态，加剧了变形和裂缝的发展。这充分说明，在上述几方面的原因中，纵向预应力损失、主拉应力过大、竖向预应力损失和各

30、种因素造成的混凝土收缩徐变影响过大是最重要的内因，长期超载使用是诱发桥梁损坏的重要外界条件。6.混凝土强度和施工质量混凝土在使用过程中，由于其碳化和损伤等原因。其抗拉、压强度均有所下降:如果在施工中对混凝土的配合比和标号控制不严，必然对其质量留下隐患。分析桥梁腹板大面积开裂和跨中下挠现象，亦有必要从混凝土的现有强度和刚度上寻找原因。由于该桥在施工及使用过程中纵向、竖向预应力的损失，造成剪跨区域的主拉应力过大，部分节段的主拉应力超过了混凝土的抗拉强度而导致斜剪裂缝的出现，致使该截面(即开裂截面)的抗力下降，应力发生重分布。进而导致相邻截面的主拉应力增大、混凝土开裂，长期的超载作用，更加剧了裂缝的

31、开展，如此循环往复，造成今天这样的病害。同时，该主桥主跨的梁高和梁长比例大约为H/L=1:30。按照几何变位的原理，若腹板一处裂缝开裂完1.Omm，则跨中就会产生3cm的下挠，而根据现场检测的结果，裂缝间距约为2040cm，裂缝的宽度大部分大于O.5mm，个别裂缝宽度达1.15mm，故按照儿何变位的原理，可在CAD中模拟出由于大量斜裂缝的出现，使跨中产生20cm左右下挠的现象。根据此原理，也就很容易解释为什么主桥中跨跨中下挠达20.5cm。汉江特大桥的病害及其分析一、汉江特大桥病害情况通过外观检测，可以发现钢筋混凝土桥梁出现了各种裂缝及其它病害，主要表现为如下几个方面:1.1 箱梁裂缝1.1.

32、1 底板横向裂缝右幅58-59#墩合龙段有两条贯穿底板的横向裂缝，1#横向裂缝宽度为0.81mm；2#横向裂缝宽度为0.60mm，最大深度用芬酞注射后测得为2.3cm, 右幅57-58#墩20#节段底板右侧一条横向裂缝，长1.0m，缝宽0.2mm最大处缝深0.8cm右幅57-18#存在横桥向裂缝，宽度一般都在0.06-O.15mm之间，长度不等，最长的为84cm，合计7条1.1.2 箱梁内部合龙段顶纵向裂缝箱梁内部合龙段顶板均出现裂缝，且为纵向裂缝，其中第三跨合龙段顶板纵向裂缝较多，有10余条均匀分布，长度为1.2-2.1 m不等，其它合龙段顶板同样存在纵向裂缝。1.1.3 箱梁底板纵向裂缝一

33、般出现在合龙段及其附近，其中右幅56-57#墩合龙段附近纵向裂缝较多，存在25条纵向裂缝，对称分布于底板。宽度一般都在0.06-O.lmm，长度不等，最长的为120cm，最短的60cm，间距10cm。1.1.4 箱梁底板斜裂缝右幅58#墩一59#墩19#节段底板左侧有两条45°斜裂缝，右侧有一条45°斜裂缝，左侧有两条45。斜裂缝长1.5 m，缝宽0.4mm，最大处缝深1.Scm;右侧一条斜裂缝长1.1m，缝宽0.4mm，最大处缝深1.8cm。1.2 局部错台全桥节段的底板下缘接头(即每一节段底板接头处)出现了多处错台，其中错台高度一般在1.0-3.Ocm之间，而最大错台高

34、度为7cm，出现在右幅57-58号墩中跨合龙段。1.3 局部下挠通过检测发现，右幅58-20节段上游侧局部出现下挠，使的梁底线形出现一个明显的折角。1.4 外观质量检查中的工程缺陷1.4.1 孔洞检测发现该桥底板出现多处孔洞没有封闭的情况，包括右幅57墩17#, 16#,15#, 14#节段，59墩20#节段。1.4.2 蜂窝、麻面现象箱梁外部局部存在多处蜂窝麻面现象，1.4.3 其它外观缺陷检测中还发现大桥外部局部还存在跑模、崩裂等迹象。1.5 顶板局部线形误差超限在该桥左、右幅完成合龙后，对全桥线形进行了测量，实际线形与理论现象有一定的偏差，这种偏差容易引起局部产生折角。据实测的主桥合拢后

35、梁顶标高来看，主桥梁顶板起伏较大，大部分节段梁顶标高较设计值偏差较大，最大偏差出现在中跨跨中位置，为5. 5cm。可见监控效果并不理想。1.6 箱梁厚度检测线形偏差根据实测的主桥铺装后梁顶顶板厚度来看，主桥顶板厚度与理想状态下的厚度有一定的偏差，最大偏差6.5cm。二、病害成因的探讨2.1 右幅58-59#墩合龙段横向裂缝成因分析该桥在上游幅58号至59号墩的合龙段底板处出现横向裂缝，产生的原因可能有以下几种情况: 预应力张拉不到位或者损失过大。 施工荷载超重，混凝土模板变形。 箱梁高度方向的口照温度梯度可能导致底板产生横向裂缝。 该桥在58号至59号墩合龙时，中跨侧配重水箱出现了漏水情况，使得结构产生一个不平衡力，因此58-59次边跨合龙段底板位置出现了较大的拉应力。而此时合龙段混凝土尚处于初凝阶段，强度很低，这个拉应力的出现很可能导致通过计算发现，水箱配重重量减少大约30吨。这个不平衡力将对合龙段底部产生0.644MPa的应力增量。同时，可以看到在这个不平衡力作用下，合龙段产生的下挠有0.8cm。分析表明，水箱漏水使得58-59次边跨合龙段底板位置出现了较大的拉应力，而此时合龙段混凝土尚处于初凝阶段，强度很低，这个拉应力的出现很可能导致合龙段底板产生横向裂缝。2.2 箱梁内部合龙段顶板纵向裂缝成因分析该桥箱