某预应力连续箱梁横向裂缝成因分析与加固方法

1、某预应力连续箱梁横向裂缝成因分析与加固方法摘要：结合某工程实例，通过表观病害检测、预应力管道专项检测及裂缝的专 项检测，进行了裂缝产生原因分析，研究了裂缝的性质，提出了可行的加固措施。关键词：连续箱梁；横向裂缝；加固方法导言：随着预应力混凝土连续箱梁桥在我国各地的广泛应用，预应力混凝土箱梁裂 缝病害的案例越来越多，已有箱梁裂缝病害大多集中在梁腹板斜向裂缝、顶板和 梁底板纵向裂缝。而梁底板横向裂缝病害较少见。本文结合工程实例针对预应力 混凝土连续箱梁横向裂缝产生的原因进行了分析研究，为类似工程提供参考。本 文选取病害最具有代表性的一跨进行分析。一、工程概况某等截面预应力连续箱梁桥，跨径组合为 9

2、x30m+8x30m+8x30m+3x30m+4x45m+6x45m ；盆式橡胶支座。下部结构均为柱式 桥墩、轻型桥台；基础采用钻孔灌注桩加承台。桥面布置为双向八车道，桥梁全 宽40.50m。沥青混凝土结构桥面铺装，D-240型伸缩缝。大桥建成通车时间为 2008年12月。设计荷载：公路I级。定期检查发现该桥第3联箱梁裂缝相对较 多，梁底板横向裂缝与梁腹板竖向裂缝连通成L型裂缝，部分桥跨还存在孔洞、 波纹管外露、砼剥落等病害。二、裂缝检测1裂缝表观检测裂缝主要为梁底板纵向裂缝10条，缝宽0.080.18mm之间，缝长约115m 之间；梁底板横向裂缝约73条，缝宽0.050.25mm之间，缝长约

3、0.510.77m之 间。梁腹板存在21条竖向裂缝，修补后再次开裂2条，其中19条延至梁底板形 成L型裂缝。裂缝主要集中于距低桩号侧墩520m之间范围内：横向裂缝主要集 中于距低桩号侧墩515m范围内；纵向裂缝主要集中于距低桩号侧墩1015m范 围内；竖向裂缝主要集中于距低桩号侧墩520m之间。裂缝分布如图1所示。图12预应力管道专项检测1）预应力管道定位检测通过雷达法对梁底板纵向预应力束进行了管道定位检测并结合钻孔复核检测， 检测发现梁底板纵向预应力管道存在不同程度的偏位现象，预应力管道横向偏位 大多数不超过0.1m，个别点偏位超过0.2m，最大偏位0.36m。详细数据如下所 示。距高桩号侧

4、墩8m断面：预应力管道位置偏差大多数介于0.020.12m之间， 中梁腹板梁底板预应力管道位置偏差0.22m；保护层厚度大部分满足设计要求， 个别点小于设计值，中腹部预应力管道位置与设计值相比偏差较大。距高桩号侧墩20m断面：预应力管道位置偏差大多数介于0.010.13m之间， 个别点偏差0.2m左右；保护层厚度大部分小于设计值，介于0.21.8cm之间。2）钻孔、开槽检测压浆饱满度及钢绞线情况针对梁底板存在渗水泛白、纵缝伴渗白以及纵缝病害的部分典型区域以及无 病害的部分区域钻孔3处、开槽7处。对梁底板预应力束及梁腹板预应力束的压 浆饱满度、波纹管内含水、积水情况以及预应力钢绞线松弛状况进行检

5、测。（1）预应力压浆饱满度检测预应力波纹管钻孔3处，开槽7处，其中有3处对应位置存在渗水泛白或纵 向裂缝病害，检测发现波纹管内5处压浆饱满密实、2处压浆不饱满、3处无压 浆，波纹管内有2处向外渗水，渗水处压浆均不饱满。（2）预应力钢绞线检测对于预应力钢绞线情况的检测，钻孔或开槽的位置与预应力压浆饱满度、含 水、积水的检测位置相同。通过对梁底板和梁腹板预应力波纹管局部开槽检测， 共检测4处，发现3处钢绞线存在明显松弛现象，个别梁底板预应力束松弛严重 （整束局部开槽处钢绞线全部松弛），压浆不密实或无浆的管道内钢绞线存在表 面轻微锈蚀的现象。3混凝土裂缝专项检测1）裂缝与钢筋位置关系通过雷达法扫描裂

6、缝区域及钻孔复核检测，发现裂缝大部分位于梁底板箍筋 下方，共计检测77条裂缝，其中54条裂缝与钢筋位置对应，23条裂缝与钢筋位 置不对应。采用电磁法对梁体80%以上的横向裂缝进行了单点测量，并对梁底板部分横 向裂缝进行了钻孔验证，检测发现梁底板绝大部分横向裂缝位于箍筋位置（少部 分不在钢筋位置），此外还针对部分裂缝进行了保护层厚度相关性检测，选取部 分梁底板间断横向裂缝，在裂缝同一个断面位置，对裂缝区域和无裂缝区域进行 了保护层厚度测试，测试结果表明梁底板横向裂缝与钢筋保护层厚度无明显相关 性。大部分裂缝保护层厚度在3cm左右，部分钢筋保护层厚度小于3cm （设计值 为3cm），梁底板横向裂缝

7、开裂区域与不开裂区域的钢筋保护层厚度无明显差异。2）取芯结果梁底板横向裂缝在表面的缝宽均较窄，大部分缝宽介于0.050.1mm之间， 对梁底板横向裂缝位置取芯，取芯至箍筋，发现裂缝在混凝土内部均较细，部分 芯孔侧壁裂缝基本不可见，沿砼内部往里逐渐变细，大部分裂缝在芯孔底部未见 继续延伸的现象，个别横向裂缝底部对应的箍筋存在表层浮锈，但大部分对应的 箍筋未见表面的明显锈蚀状态。三、裂缝产生主要原因分析1）预应力束钢绞线松弛导致梁体预应力严重不足，在自重与车辆荷载作用 下梁体出现结构性裂缝，这是梁体出现梁底板横向裂缝、梁腹板竖向裂缝及L型 缝的主要原因。通过裂缝分布及形态看，梁腹板斜向裂缝及部分梁

8、底板横向裂缝 及梁腹板纵缝部分为施工期产生（如在施工期的支架不均匀沉降、混凝土收缩 等），这是梁体出现梁底板横向裂缝、梁腹板竖向裂缝及L型缝的次要原因。2）部分梁底板预应力束钢绞线松弛，个别松弛严重，应为施工期预应力管 道局部堵塞、管道偏位导致摩阻过大或张拉力不足造成。四、加固措施梁底板横向裂缝、梁腹板竖向裂缝及梁腹板斜向裂缝，导致梁体抗弯刚度严 重降低，不满足预应力混凝土桥梁正常使用要求，须尽快对桥梁进行加固维修处 理，建议对存在较多梁底板横向裂缝和梁腹板竖向裂缝的类似桥跨，先进行裂缝 的表面封闭或灌缝后，对梁体结构进行加固补强处理，如粘贴钢板或施加体外预 应力等。结语：该桥梁底板横向裂缝主要原因为预应力钢绞线松弛，梁体纵向预应力不足所 致。施工期预应力管道局部堵塞、管道偏位是导致裂缝的直接原因。但是在施工 的时候严格控制施工质量，制定科学可行的施工方案，可以做到预防此类裂缝的 发生。参考文献公路桥涵养护规范(JTG H11-2004)公路桥梁承载能力检测评定规程(JTGT J21-2011)公路桥涵设计通用规范(J