宁波某大桥保留结构主梁裂缝成因及处理措施

宁波某大桥保留结构主梁裂缝成因分析及处理措施工程概况宁波某大桥位于甬江入海口，横跨镇海区的某和金鸡山。主桥为五跨连续带协作体系的独塔双索面斜拉桥，桥跨布置为74.5m+258m+102m+83m+49.5m。主梁为预应力钢筋混凝土结构，梁高2.5m，梁宽29.5m。标准截面为双箱单室开口箱形截面，开口部分宽度为13.5m，底板及斜腹板板厚均为18cm，横隔梁间距4m。主梁利用牵索挂篮以8m一个节段，由桥塔处向两岸悬臂现浇施工。本桥于1995年动工兴建，1998年9月斜拉桥主梁施工至23#块时（共25块），主梁上游侧16#~17#块和下游侧15#~16#块施工缝附近的底板、斜腹板发生了压溃破坏事故。之后，有关单位代表对主梁进行了仔细全面的裂缝普查。主梁裂缝描述2.1底板、斜腹板裂缝图1底板、斜腹板底面的典型裂缝分布图典型裂缝分布图见图1。此类裂缝主要有两类：在2#~9#块底板底面的施工缝附近，有呈月牙状的弧形裂缝，长度在0.1~2.0m之间，裂缝宽度0.05~0.1mm，均位于该节段施工方向的前端。大部分节段的底板及斜腹板底面均出现了密集的细小裂缝。裂缝分布在底板与斜腹板交界处附近，斜腹板裂缝大多呈斜向分布，少数呈纵向水平方向。裂缝宽度在0.05~0.15mm之间。2.2横隔梁裂缝典型裂缝分布图见图2。图2横隔梁典型裂缝分布图中间开口箱横隔梁自来水管预留孔周围有少量沿孔径向的裂缝，长度为10~30cm，宽度0.1mm左右；沿横隔梁预应力波纹管位置出现裂缝，裂缝长度在0.8~2.5m之间，宽度为0.05~0.1mm。边箱横隔梁在边跨5’~10’块边箱，沿横隔梁预应力波纹管轨迹均有裂缝。长度为0.3~2.0m，裂缝宽度在0.05~0.15mm之间。2.3主梁实体肋内侧裂缝矿主梁大部晨分节段的源上下游实辫体肋内侧董部位均发臭现有裂缝冶，基本呈波水平方向节，长度毁为极0.1羡~御1.5鲜m顽，大部分孝裂缝的宽伤度幅在肥0.02摇~持0.05柄m眨m漂之间，少曲数达增到过0.1m禾m凤左右。典房型裂缝分燥布图见丹图缸3拢。上图关3渐逃实体肋内吴侧典型裂芽缝分布图肉2.4吴24垂#地~25斑#带墩间（配即拍49.5物m带跨）主梁雨裂缝汇24堡#宽~贷25秤#卫墩间主梁搬裂缝主要棋有二类：唐顶板顺桥轰向裂缝涛主梁边箱掩顶板顶面费靠近直腹伪板附近，阶各有一条熊长洋约贩30愤m唐，宽著约桂0.2m猜m猛的顺桥向探裂缝。顶斤板底面靠弄近实体肋途附近有数彼条几乎平蔽行分布的汽顺桥向裂妖缝，断断春续续，长旅约胞20茶~思40声m找，裂缝宽篮度丑在锤0.05积~拒0.1m召m堤之间。典毛型裂缝分乓布图见爷图盆4锁。有图紫44竞9.5铸m丛跨主梁顶咏板底面典谎型裂缝分截布图则底板及斜介腹板裂缝最底板底面读发现了较难多的斜向合裂缝，分鸽布在靠始近坐24晓#架和批25涂#筋墩范围内畜。裂缝长及度量在薄1.0将~组4.0授m虑之间，宽韵度郑为卷0.15浊~刃0.2m延m侧。浮斜腹板的密底面也有斥一定数量奔的斜向裂钉缝，大部洋分是从底职板延伸过絮来的，裂迈缝长度诚在讽0.5~车3.0咬m采之间，宽电度颤在蔬0.1m客m芝左右。腾典型裂缝旺分布图见化图谁5旨。凝图肿54蔽9.5叶m锅跨主梁底暂板底面典柴型裂缝分汇布图夕裂缝产生记的成因分凑析器福棍从裂缝产夜生的原因蹈上分析，剩一般可以迁分为由荷何载（包括诉结构自重少、预应力霸和活载等绩）引起的窃裂缝和由能变形（包讲括混凝土跨的收缩、队徐变，模蝴板的变形拐及温差等杆）受到约牲束引起的场裂缝。混胳凝土材料咱的诸多特性性及特有篇的施工工扇艺，决定竞了混凝土野结构物产誓生裂缝往屯往是多种泡原因（如引材料构成奏、结构构徒造、施工痰工艺、环干境条件等辈）共同作贿用的结果商，精确分摇析其影响骗程度是非奏常困难的撒，且本桥胀的裂缝观先测是在主洲梁压溃破协坏以后进晓行的，裂停缝产生的爪具体时间滋无法确认奔，给裂缝垫分析带来预了困难。晒因此，本跌文仅对裂棚缝产生的江主要原因烈进行分析说。旗3.1朋盯分析思路贫通过对上裙述四类裂吩缝的初步回分析，可悉以发现裂副缝出现的女位置、方赠向等方面摆有较明显钞的规律性拼。由此初笑步推断，嚷以上裂缝注多数是由词荷载引起腾的结构性撤裂缝。为常此分别建地立了标准馆节段烤和房49.5舱m固跨主梁空纲间有限元责计算模型谨，利粗用损SAP9耍1踩软件进行尸了相关的压分析验证铸。抚3.2极蒙主梁标准鼻节段计算朱模型剃图滥6蹈悠主梁标准令节段空间马有限元计额算模型疗主梁标准武节段的空亩间有限元嗽分析模型商见临图皂6赔。纵桥向科取比6棒#议、优7唇#弄块两个节衔段，紧共牺16竖m捞；横桥向将按对称性锅取半桥计送算。节代点到989不0羽个，单悦元请516枕8饲个。踏有关计算祝模型说明脆如下：泽采用三垄维蓝8窑节点块单滥元，使用圾不协调位阀移模式，毛按中等程尚度扭曲的准单元计算威；绸边界条件穷：谦·6呢#惜块端部（辈靠桥塔侧痛）：除横芝桥向水平催位移约束诊释放外，佳其余约束晓；舅·逆对称轴上技的顶板和筐横隔梁：姑除横桥向怀水平位移减约束外，店其余释放蓬。乖模拟实际箱加载过程屿，荷载按急四个工况井考虑：狗·因工况一：旨在犬7进#冈块端部施功加纵向预兆应力；糖·费工况二：死工况一＋野斜腹板预薪应力；形·谜工况三：蜓工况二＋刚横隔梁预妹应力。暂·旁工况四：秋工况三＋悲索力和自务重；停桂4)敞办普通钢筋悠的作用未魄计。结构注出现裂缝带以后，将听使结构的免刚度降低姜，并将发焦生应力重兼分布，此察影响本文眨中未考虑渴。跪3.3则49.厅5届m背跨主梁空梯间有限元兴计算模型24#墩25#墩叛纵桥向叹取鹿64.8她35状m姜（支架上暗现浇部分伞），横桥勿向按对称妖性取半桥彻计算。计叨算模型见依图棵24#墩25#墩勾图贞74控9.5枯m盛跨主梁空碎间有限元取计算模型仪边界条件略：投·木桥梁中心用线处：横摧桥向水平钞位移约束旬外，其余千释放；还·24郑#凳、上25封#政墩：实际槐布置支座记处竖向位毙移约束，排其余释放琴；制·21宰’恋#隔块端面：破顺桥向水森平位移约访束，其余六释放；赶2盘）加载工晕况：葱·庸工况一：耐一期恒载成·储工况二：斥一期恒帅载灿+东二期恒载傻·窄工况三：篮一期恒划载迹+急二期恒妙载缓+轧汽车霸粱弟其它与标狠准节段计械算模型相姐同。拦3.4宗纯裂缝成因饼分析贷3.4.屈1象吵底板、斜摸腹板裂缝港经调查，次底板月牙引形裂缝是历由于在主负梁施工中虾，牵索挂于篮对主梁涨产生上拉距力，由于布底板薄，岔预应力筋像偏少，因买此产生了伙底板月牙位形裂缝。地从境9鸣#伟块以后增厦加了底板苦预应力钢蒙筋，此类折裂缝未再访发生。搁工况三（蕉张拉横隔叶梁预应力葛）时，底傅板、斜腹侄板底面交伍界处附近虫纵桥向的戚主拉应力次分布图见花图屋8历。由图可牛见，最大夸主拉应力背超过吹了听3.0M困P导a倚，并且主雨拉应力沿气纵桥向分途布的峰值喷区域与出率现裂缝的夫位置吻合朋。其余工葵况的应力扒均比工况馆三低。由歇此可以判益断，底板床、斜腹板迟底面的裂押缝是张拉锋横隔梁预孤应力时产轰生的。另微外，节段摩间混凝土趁龄期差引窄起的收缩赞差异也有绘一定的影落响。抽图漆8辣戴底板、斜瓜腹板底面乓交界处附剥近纵桥向男的主拉应讨力分布图深（耳MP勺a驾）多3.4.册2凉插横隔梁裂屿缝蜻自来水管烘预留孔处严，由于传高力方向截乖面的突然孩变化，引兼起局部应匆力集中，吩导致该处位沿径向产并生了少量或裂缝。创原设计横胖隔梁厚度政为敌25c族m迅，在下缘虾布置有预摘应力钢绞齐线，由于勉波纹管的搭外径粘为恩10c偿m减，横隔梁股在波纹管耀处的净厚征度仅呈有究15c班m端。另外，罩此处构造耐钢筋过少抗。不难确当定，横隔追梁在波纹考管处的净汗厚度不够宇及构造钢振筋不足是付引起开裂神的主要因女素。桃3.4.稻3惕登主梁实体股肋内侧裂摩缝筹工况三（巩张拉横隔斧梁预应力楼）时，实共体肋内侧乏纵桥向的俯竖向应力埋分布图见扩图拒9幅。由图可内见，最大颂拉应力饲为谨0.86晒M斑P佳a专，其峰值铅区域与裂河缝出现的鸡规律吻合部。原结构犹在此位置个配筋较少队，仅配拥置锁φ怪1买2模钢筋，间窝距疼20c糠m纲。另外，味主梁内模洁刚度较大武，实体肋采部分混凝悠土收缩受刑到约束，巨也是引起轿开裂的原疯因之一。纺图槽9萝叛实体肋内恶侧纵桥向孩的竖向应毅力分布图套（鸭MP颠a婆）岩3.4.榴424带#裹~25昼#丸墩间（梢即狮49.5徒m沃跨）主梁跳裂缝疫腰49.5吓m遮跨主梁产饮生裂缝主州要是由主遍梁构造布旦置不当引匙起的，表毛现在以下恩四点：拥主梁截面乏过于单薄遇，顶板、董底板及斜刷腹板厚度席与其相应悦的受力不居能适应。唱在傻43.8微m络无斜拉索秆区域，主肤梁两侧仍潮设有重量弱较大的实巷体肋，加玩之没有设发置横隔梁虎，使桥面司板产生了增较大的横愤桥向轴向析力，最终矩导致桥面叼板顺桥向熔严重开裂碗。月对于支点芝附近的主稠梁，由于窑剪力较大极，此范围免内的斜腹盟板及底板艘没有进行概加强，引昌起主拉应肃力过大，链导致在斜蛋腹板及底吩板产生斜庙向裂缝。蝇顶板、底轧板及斜腹痰板的横向时钢筋布置垂较少，不说能满足相迹应的受力承要求。献空间模型余的有限元条分析结果荣确认了上隔述判断，垮限于篇幅曾不再一一焦介绍。枪保留结构静主梁裂缝微的处理甘4.1疗交裂缝处理倚的基本原管则瑞（稻1愿）扁素裂缝位置绕后期荷载锣产生的拉甲应力超过豆容许值时避，应对裂颠缝进行补凝强处理。漏（幸2拖）裂缝已傲经贯通时瓶，应对裂帝缝进行补门强处理。还（围3线）对于直她接受雨水祝侵渗的桥谣面板裂缝奔，采用抗泻渗性能高钻的菌XYPE泥X脉（赛柏斯澡）材料进餐行处理。竖（四4妖）不符合来上述三条宋时，裂缝贿按耐久性音进行处理伴：裂缝宽知度嫂≥宝0.15纽m测m张时，采取暖压力灌浆龟；裂缝宽熄度＜裤0.15割m璃m岔时，仅作股表面封闭思处理。剥4.2颂究裂缝处理络的范围派（秤1移）采用拜XYPE厕X马材料进行笼处理的裂浑缝艺对于顶板获顶面的裂篮缝，如果络裂缝宽论度欣≥路0.15弄m训m堂，则先进土行压力灌咳浆，再涂骂刷殿XYPE货X而材料。歌（备2遮）粘贴钢上板进行补邪强处理的轿裂缝地在离笑24催#杏墩玩3帽～紧12斤m蝶处的塌49.5娇m刻跨的底板杂底面粘贴技钢板条进倚行裂缝补距强处理。位（磨3恩）灌浆及医封闭处理锈的裂缝：匠全桥其他绕各类裂缝讯根据裂缝春宽度进行蔽压浆或封教闭处理。蛇4.3叔惭裂缝处理蹲的时间戒首先进行幕顶板顶面该裂缝的处割理，其玉中期49.5匙m无跨的顶板浴顶面的裂性缝应在本苦跨加固体堤外横向预苗应力索张临拉之前完注成，而底菠板底面粘渠贴钢板条困应在本跨胁加固完成葱后进行。湿其他位置串的裂缝可针由施工单吊位根据工哭序安排，纹以不影响岔主梁的重沟建和加固谁施工又能赤够保证处师理质量为球原则。子4.4朵扩裂缝处理愈的施工工菠艺段XYPE搬X披材料涂刷均工艺刃作为一种冷用于混凝桃土防水和赴混凝土保傲护的高科蒸技化学新分型材料，页其配制和魂涂刷工艺义应在厂家悉技术人员标的指导下桨进行。羞粘贴钢板骆条的施工够工艺，包轮括以下内慢容：电标出裂缝哑的宽度，脸按裂缝宽卡度佛≥遥0.15迈m什m京和＜脖0.15绵m吵m科进行区分桥。栽对宽朵度离≥掘0.15盟m而m游的裂缝进秩行灌浆。专开凿需粘戏贴钢板条象的孔位。岛混凝土表雕面凿毛。娱钢板条的魄处理。斯封闭裂缝蕉处理工艺鉴将裂缝沿邮裂缝方向呢分成小段添，并用切都割机将缝故锯成小槽挺。若清洗小槽够。棋在小槽内园及两侧涂崭环氧胶液餐。链用根据现问场温度配袖制的环氧俊胶泥填充糊小槽，并禾压实抹平棉。己环氧胶泥显固化后，嗽若表面不什平，须打冒磨平整。凶裂缝灌浆堪处理工艺渗清洗裂缝着。辽布置压浆扛嘴。慢用胶带封耍闭裂缝。条在裂缝表留面涂环氧拜胶液。位用环氧胶栗泥封闭裂岗缝表面及述压浆嘴四滤周。袍检查裂缝明封闭情况虫。趣检查灌浆势设备的封要闭情况。揪根据现场凡温度定量旗配制环氧房胶液。灌浆。尾灌浆结束当后，立即适撤除管道低。好待环氧