现浇板梁底板裂缝成因分析及加固处治

1、现浇板梁底板裂缝成因分析及加固处治魏洪昌牛进民 王来永11.北京公科固桥技术有限公司 2.东明黄河公路大桥管理处摘要：杨店子大桥在运营期间，底板下缘在桥纵轴线和跨中部位产生了顺、横桥向的垂直交叉裂缝，顺桥向裂缝宽度较大。分析其成因是横桥向配筋不足引起的，据此提出了三个加固方案，通过比较选定了挂网喷射聚丙烯混凝土的方案，取得了良好的效果。关键词：裂缝方案比选 锚喷混凝土桥梁加固1桥梁概况山东省境内杨店子大桥全长644m，每联516m，共8联40孔。上部结构为变截面整体现浇钢筋连续板，底板下缘为二次抛物线，横截面为12室薄壁箱，净宽12m，采用25号混凝土。下部结构为双柱式桥墩，T形变截面盖梁。基

2、础采用钻孔灌注桩。设计荷载汽-20级，挂-100。该大桥于1985年建成通车，运营近二十年来，由于交通量大、超载车辆多，一些主要承重构件损坏严重，对桥梁的运营安全产生了不利影响。板底面开裂严重，呈顺、横桥向的垂直交叉裂缝，主要分布在桥中轴线和跨中部位，个别桥孔板底面出现网状裂缝，顺桥向裂缝最大宽度为0.5mm，横桥向裂缝最大宽度为0.16mm，顺桥向裂缝宽度比横桥向裂缝大，混凝土成片脱落致使钢筋外露锈蚀。桥面沥青混凝土铺装层破损严重，普遍存在网裂、龟裂等现象。伸缩缝构件损坏较严重，引起伸缩缝两侧沥青面层破损。2裂缝成因分析根据裂缝分布和形态，经初步分析认为裂缝是由于顺桥向和横桥向在跨中位置弯矩

3、在板底下缘产生过大拉应力引起的，为了更准确地判断裂缝的成因，分别建立平面和空间模型对其进行分析。由于该构件为钢筋混凝土构件，允许带裂缝工作，因此根据平面计算内力，对其横桥向最大裂缝宽度进行了验算，在最不利荷载组合下：跨中：fmax=0.22mmfmax=0.25mm，满足最大裂缝要求，但与允许值较接近。支座处：fmax=0.18mmfmax=0.25mm，所以在支座处负弯矩区的裂缝宽度也满足养护规范的要求。空间计算结果表明，在最不利荷载挂-100的作用下，板底下缘横桥向最大拉应力达2.47MPa，超过了25号混凝土标准抗拉强度-1.90MPa。根据空间和平面分析结果，横桥向产生了裂缝，但在规范

4、允许的范围内。顺桥向裂缝是由于原桥宽跨比较大（3：4），在空间受力模式上为对边支撑的矩形板，在横桥向分配较大的弯矩，而原桥跨中虽设15道横隔，但没有布置受拉钢筋，因此在横桥向最不利受力状态下，顺桥向产生了较宽的裂缝，超过了规范允许值。3加固方案比选及实施由于板底的裂缝属于结构性受力裂缝，针对结构病害，为保证结构的耐久性和安全度，提出了以下三个加固方案，见表1。表1 三个方案的加固内容项次方案一方案二方案三1底板下缘横桥向粘贴扁钢带底板下缘横桥向、顺桥向粘贴碳纤维片底板下缘植筋挂设补强钢筋网，锚喷7cm聚丙烯纤维混凝土2顺桥向张拉体外预应力束3桥面增加6cm的C40混凝土结构补强层更换桥面铺装墩

5、顶负弯矩区板顶面增加纵向补强钢筋，桥面铺装改为9cm防水砼4裂缝封闭及缺陷修补裂缝封闭及缺陷修补-对三个加固方案进行了比较，具体内容见表2。综合比较三个加固方案，在施工中采用了方案三，但要严格控制底板上植入锚筋和底板锚喷混凝土的质量。在施工中，采用凝固时间短、流动性小、粘结强度高的结构胶在底板上仰孔植锚筋，见图1。在锚杆上挂设补强钢筋网，采用湿喷法喷射混凝土，见图2。在喷身混凝土前用界面剂对受喷面进行处理，在喷射的混凝土中掺入了网状聚丙烯纤维，且为了不影响混凝土的后期强度没有掺入速凝剂，对7cm的混凝土分两层施喷。对锚喷混凝土抹面处理，改善其外观质量，并喷水养护14天。将原桥面凿除改为防水混凝

6、土铺装。表2 三个加固方案的比较内容方案一方案二方案三优点可以提高上部结构的承载能力和安全度加固费用较低施工方便，且不损伤原结构可以提高上部结构的极限承载力，且可改善结构的延性加固费用最低可以提高上部结构的承载能力和安全度不需对裂缝和缺陷进行单独处理缺点施工比较困难，打孔穿体外束和贴钢板会损伤原结构，且位置较难控制增加结构层，为不增加铺装厚度，减小了磨耗层厚度加固费用较高底板下缘为抛物线，粘贴碳纤维片限制横桥向裂缝的效果较难保证施工工艺要求较高，部分工艺要由专业队伍完成板底上植筋，对原结构有一定损伤概算827.7万元1838.7万元691.2万元加固施工的实际工期不足三个月。大桥加固后通车已半

7、年多，没有产生新的裂缝，说明加固起到了良好的效果。图1 底板仰孔植筋图2 射手喷射混凝土4结束语 根据对大桥裂缝的成因分析，说明平面理论计算宽跨比较大的结构有一定的局限性，在桥梁分析计算时，应根据实际情况对结构进行必要的空间验算。 喷射混凝土加大截面法，在构造措施得当的情况下可以起到良好的加固效果，在桥梁加固中有很大的应用空间。但喷射面的外观质量较差，在外观质量要求较高的部位慎用。 在喷射混凝土中掺入了网状聚丙烯纤维（长19mm），没有产生结团现象，并且可以明显增强喷射混凝土的粘结力，对新混凝土的防裂效果良好。本桥在变截面板式桥的加固中采用了挂网喷射聚丙烯混凝土提高其正截面承载力进行了尝试，取得了良好的效果，为锚喷混凝土在桥梁加固中的应用积累了经验，本桥应用对其它桥梁的加固有较好的借鉴作用。参考文献：1 交通部部颁公路桥涵设计规范 （合订本 1989）2 交通部部颁公路桥涵施工技术规范 （JTJ 412000）3 交通部部颁公路养护技术规范（JTJ07396）4 李国豪，石洞著，公路桥梁荷载横向分布计算，人民交通出版社，1987.65 中华人民共和国标准，锚杆喷射混凝