目前在我國(guó)大跨梁式橋，存在一些較常出現(xiàn)的病害。概括起來(lái)，有兩大類，即：一、跨中下?lián)?；二、梁體開(kāi)裂?？偟膩?lái)說(shuō)，跨徑80～100m 以下的梁橋，病害較少些；跨徑100～160m 的梁橋，病害就多些；跨徑160m 以上的梁橋，病害就較重些。

　　一、大跨徑梁式橋的跨中下?lián)鲜且粋€(gè)較普遍的現(xiàn)象。尤其是一些大跨徑梁式橋，跨中下?lián)吓c梁體跨中區(qū)段垂直裂縫或大量斜裂縫伴隨出現(xiàn)，其下?lián)峡蛇_(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值，病害較嚴(yán)重。

　　表1 列出了國(guó)內(nèi)外一些剛構(gòu)橋的跨中下?lián)现?，可?jiàn)國(guó)內(nèi)外都存在這類病害，其中帶鉸剛構(gòu)下?lián)细?，甚至可超過(guò)1m。帶鉸剛構(gòu)橋已趨向不用。

　　至于連續(xù)剛構(gòu)，也存在跨中下?lián)犀F(xiàn)象：

　　黃石長(zhǎng)江公路大橋跨中下?lián)?，最大已達(dá)到33.5cm，折合跨徑的1/729，當(dāng)然同時(shí)出現(xiàn)大量的主拉應(yīng)力斜裂縫與跨中區(qū)段垂直裂縫。

　　江津長(zhǎng)江大橋跨中下?lián)?1.7cm，折合跨徑的1/757。同時(shí)出現(xiàn)多條主拉應(yīng)力斜裂縫和跨中合攏段沿橋?qū)挿较虻牧芽p。

　　根據(jù)已發(fā)表的資料，虎門(mén)大橋輔航道橋跨中下?lián)?，最大已達(dá)到22cm，折合跨徑的1/1227，與此同時(shí)跨中存在一些垂直裂縫及少量的主拉應(yīng)力斜裂縫。此下?lián)现狄堰h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原設(shè)計(jì)預(yù)留值10cm。最近主要由于恒載超重引起垂直裂縫的發(fā)展，下?lián)现涤衷龃蟮?6cm，折合跨徑的1/1038。

　　表1 梁橋的跨中下?lián)? 　　

　　跨徑稍小的丫髻沙大橋副橋及三門(mén)峽黃河大橋也分別存在23cm 及22cm 的下?lián)?，折合跨徑?/700 及1/636。

　　跨中下?lián)系脑蚍治鋈缦拢?

　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)上缺乏主動(dòng)控制梁橋恒載下?lián)现档囊庾R(shí)

　　設(shè)計(jì)上非常重視施工各階段的強(qiáng)度和應(yīng)力驗(yàn)算，這是正確的，但對(duì)于施工各階段控制撓度的必要性認(rèn)識(shí)不充分，認(rèn)為可以通過(guò)施工控制，調(diào)整模板標(biāo)高與設(shè)預(yù)拱度即可得到解決，而沒(méi)有有意識(shí)地去主動(dòng)控制施工階段下?lián)现?。恒載下?lián)暇涂梢赃_(dá)到一個(gè)相當(dāng)大的數(shù)值。

　　徐變下?lián)吓c恒載彈性下?lián)洗篌w成正比。恒載彈性下?lián)显酱螅熳兿聯(lián)弦簿驮酱?。設(shè)預(yù)拱度是被動(dòng)的，它可以抵消一部分下?lián)?，但卻絲毫不能減小徐變下?lián)峡偭俊?

　　（二）對(duì)混凝土徐變的嚴(yán)重性和長(zhǎng)期性，認(rèn)識(shí)不足。

　　混凝土徐變，是梁橋下?lián)现匾蛑弧４罂鐝搅簶虻暮爿d內(nèi)力，占總內(nèi)力的80%、甚至90%以上。為減小恒載內(nèi)力，必然要走輕型化的道路。由《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，混凝土構(gòu)件的理論厚度越小，徐變系數(shù)越大。梁的箱形板件越薄，理論厚度就小，就有較大的徐變系數(shù)。在具有較大彈性下?lián)系那闆r下，徐變撓度很大。

　　一些大跨徑梁橋，往往歷時(shí)5 年以后，下?lián)先栽诶^續(xù)。

　　（三）片面強(qiáng)調(diào)縮短施工周期

　　施工單位往往希望縮短施工周期，再加上過(guò)去一些設(shè)計(jì)圖紙上往往僅標(biāo)明混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的多大百分比后，即可張拉預(yù)應(yīng)力，而沒(méi)有對(duì)混凝土的加載齡期提出要求。

　　過(guò)早加載，可能引起兩個(gè)后果：

　　1、早期混凝土彈性模量的增長(zhǎng)滯后于強(qiáng)度的增長(zhǎng)，混凝土雖達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度要求，但混凝土彈性模量往往僅達(dá)到設(shè)計(jì)值的70%甚至還小些。因此在預(yù)應(yīng)力彎矩不能完全抵消自重彎矩時(shí)，會(huì)使施工階段彈性下?lián)现翟龃蟆?

　　2、早期加載，使混凝土徐變?cè)龃蟆Ｓ伞豆蜂摻罨炷良邦A(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的混凝土名義徐變系數(shù)值可見(jiàn)，3 天加載與7 天加載比較，名義徐變系數(shù)值增加15%，甚至20%。過(guò)早加載會(huì)不僅使預(yù)應(yīng)力的徐變損失加大，而且使徐變撓度增大。

　?。ㄋ模╊A(yù)應(yīng)力損失大大超過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算值，有效預(yù)應(yīng)力不足。

　　1、有的工地上，對(duì)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失試驗(yàn)重視不夠，沒(méi)認(rèn)真去做?，F(xiàn)在確實(shí)有些試驗(yàn)表明，預(yù)應(yīng)力鋼筋與管道壁之間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失，比設(shè)計(jì)采用值大很多，甚至差幾倍。如果忽視這點(diǎn)，就無(wú)法在施工中進(jìn)行調(diào)整，這樣就會(huì)導(dǎo)致有效預(yù)應(yīng)力不足，下?lián)显龃蟆?

　　2、預(yù)應(yīng)力管道的壓漿，存在不飽滿有空隙，或者漿體離析的現(xiàn)象。漿體離析，往往使上凸的底板預(yù)應(yīng)力束的跨中部分泡在水中，易銹蝕而減小有效面積，導(dǎo)致有效預(yù)應(yīng)力不足。一些舊橋加固的實(shí)踐也表明，管道中流出的是帶鐵銹的黃水。

　　這兩點(diǎn)以及上面分析的預(yù)應(yīng)力鋼筋預(yù)應(yīng)力徐變損失的加大，都不但會(huì)增大梁跨中的下?lián)?，而且可能?dǎo)致梁正截面強(qiáng)度的不足而出現(xiàn)垂直裂縫。這也是下?lián)现匾蛑弧?

　　（五）梁體自重超過(guò)設(shè)計(jì)

　　不但引起撓度的增大，而且還可能引起梁體彎曲開(kāi)裂，剛度減小，而進(jìn)一步增大撓度。

　?。┎糠只钶d也會(huì)產(chǎn)生徐變撓度

　　過(guò)去，徐變撓度只對(duì)恒載而言。現(xiàn)在情況不同了，在繁忙交通的路段上，橋上車流日夜不斷，部分活載也實(shí)際成了“恒載”，也會(huì)產(chǎn)生徐變撓度，導(dǎo)致下?lián)显龃蟆?

　?。ㄆ撸┝后w開(kāi)裂，撓度加大

　　梁體在下?lián)系耐瑫r(shí)開(kāi)裂，不論是斜裂縫或垂直裂縫，都會(huì)導(dǎo)致梁的剛度降低，會(huì)使撓度加大，尤其在較嚴(yán)重的斜裂縫和垂直裂縫時(shí)。

　　跨中下?lián)系念A(yù)防對(duì)策：

　?。ㄒ唬┝壕哂凶銐虻恼孛婧托苯孛鎻?qiáng)度

　　鑒于跨中下?lián)贤c垂直裂縫與斜裂縫一起發(fā)生，相互促進(jìn)惡化，因此保證梁有足夠的正截面強(qiáng)度和斜截面強(qiáng)度是首要的。恒載內(nèi)力一定要按結(jié)合實(shí)際施工步驟進(jìn)行，以防止負(fù)彎矩計(jì)算值偏小。計(jì)算中要充分考慮徐變的不利影響。

　?。ǘ┰O(shè)計(jì)中要控制梁的恒載撓度在一個(gè)較小值

　　在《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》的正常使用極限狀態(tài)中，已規(guī)定了活載作用下的梁橋撓度不得大于L/600，但對(duì)恒載撓度未作規(guī)定，可能認(rèn)為用預(yù)拱度即可解決。從目前大跨徑梁橋出現(xiàn)下?lián)系那闆r看，這是不夠的，極有必要在正常使用極限狀態(tài)中，補(bǔ)充規(guī)定恒載撓度值，在設(shè)計(jì)中予以執(zhí)行。此規(guī)定值可以從調(diào)查現(xiàn)有大跨徑梁橋的撓度著手，并從理論上分析下?lián)吓c開(kāi)裂的關(guān)系而確定。在此恒載撓度下，梁僅有少量下?lián)隙婚_(kāi)裂。從目前的認(rèn)識(shí)，施工過(guò)程梁的最大彈性下?lián)辖^不應(yīng)超過(guò)L/3000，而梁合攏以后的最大下?lián)希òê爿d的徐變下?lián)?，部分活載的徐變下?lián)?，以及二期恒載的彈性下?lián)希┙^不應(yīng)超過(guò)L/1400，而且在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡可能采用更小的值。名義徐變值要按橋的具體情況計(jì)算，不要按一般概念都取用2，而導(dǎo)致低估徐變撓度。

　　控制恒載撓度的方法，采用“零彎矩法”，使懸臂施工過(guò)程中施加預(yù)應(yīng)力引起的彎矩與梁段的自重彎矩相抵消，這樣梁段就沒(méi)有彈性撓度，梁的上下翼緣應(yīng)力相等，所以也不存在徐變下?lián)?，僅有徐變的軸向變形。盡管隨著時(shí)間的歷程，還有因預(yù)應(yīng)力徐變損失而引起的彎矩和下?lián)?，但其值很小。如果盡可能多的梁段都能實(shí)現(xiàn)“零彎矩法”配束，控制梁的恒載撓度小于上述的推薦值，是完全可能的。

　　正像有些鋼筋混凝土彎匝道橋，往往是由正常使用極限狀態(tài)的裂縫寬度控制設(shè)計(jì)，而不是由強(qiáng)度極限狀態(tài)控制設(shè)計(jì)一樣；在大跨徑梁橋中，也有可能由正常使用極限狀態(tài)的恒載撓度控制設(shè)計(jì)，而不是由強(qiáng)度極限狀態(tài)控制設(shè)計(jì)，其強(qiáng)度有富裕。預(yù)應(yīng)力束是多用了一些，但消除了隱患。

　　由于梁的正截面和斜截面強(qiáng)度得到保證，而且恒載撓度控制在一個(gè)較小值，不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)下?lián)吓c開(kāi)裂。在這樣的前提下，可以設(shè)一些預(yù)拱度，以消除預(yù)應(yīng)力徐變損失以及由混凝土徐變引起的徐變撓度，對(duì)線形進(jìn)行調(diào)整。

　?。ㄈ┳罱K合攏主跨前，在兩懸臂端施加水平力對(duì)頂，然后合攏。不僅有利于減小跨中控制內(nèi)力，也有利于減小跨中下?lián)稀?

　?。ㄋ模┮m當(dāng)增加底板合攏束，并預(yù)留體外備用鋼束，以便補(bǔ)救。

　?。ㄎ澹﹪?yán)格施工控制，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理嚴(yán)格控制線形，控制梁的自重，控制預(yù)應(yīng)力張拉。

　　混凝土加載齡期，主跨200m 以上者應(yīng)不少于7d，其它應(yīng)不少于5d；采用真空壓漿，漿體必須滿足泌水性的要求；重視并及早進(jìn)行工地的預(yù)應(yīng)力損失試驗(yàn)等。

　　二、梁體開(kāi)裂

　　包括梁上出現(xiàn)垂直裂縫、斜裂縫、縱向裂縫、混凝土劈裂、橫隔板裂縫以及齒板裂縫等。下面只討論出現(xiàn)最多的主拉應(yīng)力斜裂縫。

　　斜裂縫往往首先發(fā)生在剪應(yīng)力最大的支座附近，與梁軸線呈25°～50°開(kāi)裂，并隨時(shí)間的推移，不斷向受壓區(qū)發(fā)展。裂縫數(shù)也會(huì)增加，裂縫區(qū)向跨中方向發(fā)展。

　　斜裂縫的一個(gè)顯著特征是箱內(nèi)腹板斜裂縫要比箱外腹板斜裂縫嚴(yán)重。這已為一些大跨徑梁橋的檢查結(jié)果所證實(shí)。

　　斜裂縫的寬度如在0.2mm 以下，而且其長(zhǎng)度、寬度和數(shù)量已趨穩(wěn)定，不再發(fā)展，那么這類裂縫基本屬于無(wú)害裂縫，不需加固，但要注意觀察，要封閉。而實(shí)際上大跨徑梁橋上往往存在寬度較大、且不斷發(fā)展的嚴(yán)重斜裂縫，已反映出梁的斜截面強(qiáng)度不足。

　　在設(shè)計(jì)中，對(duì)梁的主拉應(yīng)力都進(jìn)行驗(yàn)算，并能通過(guò)。但在實(shí)踐中，這類裂縫還是大量出現(xiàn)，已成為一種主要病害。

　　二、梁體開(kāi)裂

　　包括梁上出現(xiàn)垂直裂縫、斜裂縫、縱向裂縫、混凝土劈裂、橫隔板裂縫以及齒板裂縫等。下面只討論出現(xiàn)最多的主拉應(yīng)力斜裂縫。

　　斜裂縫往往首先發(fā)生在剪應(yīng)力最大的支座附近，與梁軸線呈25°～50°開(kāi)裂，并隨時(shí)間的推移，不斷向受壓區(qū)發(fā)展。裂縫數(shù)也會(huì)增加，裂縫區(qū)向跨中方向發(fā)展。

　　斜裂縫的一個(gè)顯著特征是箱內(nèi)腹板斜裂縫要比箱外腹板斜裂縫嚴(yán)重。這已為一些大跨徑梁橋的檢查結(jié)果所證實(shí)。

　　斜裂縫的寬度如在0.2mm 以下，而且其長(zhǎng)度、寬度和數(shù)量已趨穩(wěn)定，不再發(fā)展，那么這類裂縫基本屬于無(wú)害裂縫，不需加固，但要注意觀察，要封閉。而實(shí)際上大跨徑

　　梁橋上往往存在寬度較大、且不斷發(fā)展的嚴(yán)重斜裂縫，已反映出梁的斜截面強(qiáng)度不足。

　　在設(shè)計(jì)中，對(duì)梁的主拉應(yīng)力都進(jìn)行驗(yàn)算，并能通過(guò)。但在實(shí)踐中，這類裂縫還是大量出現(xiàn)，已成為一種主要病害。

　　出現(xiàn)斜裂縫的原因分析如下：

　　1、按平面問(wèn)題分析，主拉應(yīng)力偏小

　　現(xiàn)在設(shè)計(jì)中通常僅從縱向和豎向二維來(lái)分析主拉應(yīng)力，即，但還不夠，沒(méi)有考慮橫向的影響。

　　箱梁中橫向應(yīng)力是不小的。由于箱底板的自重以及上翼緣的懸臂，腹板內(nèi)側(cè)受到橫向拉應(yīng)力，這就是箱內(nèi)腹板斜裂縫比箱外腹板嚴(yán)重的原因。除此以外，活載、溫度梯度都會(huì)使箱承受橫向應(yīng)力。張拉底板束引起的徑向力也會(huì)在某些范圍內(nèi)產(chǎn)生腹板豎向拉應(yīng)力。不考慮橫向應(yīng)力的影響，必然使計(jì)算的主拉應(yīng)力值偏小。正如《蘇通大橋副橋連續(xù)剛構(gòu)設(shè)計(jì)》一文所說(shuō)，“經(jīng)計(jì)算分析，箱梁的橫向荷載對(duì)腹板產(chǎn)生的效應(yīng)很大?？紤]此項(xiàng)效應(yīng)的主拉應(yīng)力將遠(yuǎn)超出規(guī)范允許值?！?

　　此外，由于采用箱形截面，扭轉(zhuǎn)、翹曲、畸變也會(huì)使腹板中的剪應(yīng)力加大，從而增大主拉應(yīng)力。

　　因此，應(yīng)該按三維進(jìn)行分析。過(guò)去大跨徑梁橋出現(xiàn)較多斜裂縫，重要原因之一可能與設(shè)計(jì)上對(duì)主拉應(yīng)力計(jì)算偏低有關(guān)。

　　2、取消彎起束

　　從上世紀(jì)90 年代開(kāi)始的一段時(shí)期內(nèi)，在箱梁橋的設(shè)計(jì)中，較普遍地取消彎起束，而用縱向預(yù)應(yīng)力和豎向預(yù)應(yīng)力來(lái)克服主拉應(yīng)力。這樣做法方便施工，可以減薄腹板的厚度。但豎向預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度短，預(yù)應(yīng)力損失大，有效預(yù)應(yīng)力不易得到保證，經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，帶來(lái)的是斜裂縫大量出現(xiàn)的教訓(xùn)。首先在某橋上取消了梁端的彎起束，引起梁端部大量嚴(yán)重的斜裂縫出現(xiàn)，使人們認(rèn)識(shí)到梁端必須設(shè)彎起束。后來(lái)在很多梁橋的主墩附近梁體上也大量出現(xiàn)斜裂縫，從而認(rèn)識(shí)到取消彎起束是不妥當(dāng)?shù)模谑侵匦禄氐皆O(shè)彎起束的正確軌道上來(lái)。但為此已付出了一定的代價(jià)。

　　3、腹板特別是根部區(qū)段腹板偏薄，配置普通鋼筋偏少。

　　4、豎向預(yù)應(yīng)力施工操作不規(guī)范，有效預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重不足，有的豎向預(yù)應(yīng)力筋甚至松動(dòng)，沒(méi)有壓漿，根本沒(méi)有張拉力。

　　5、個(gè)別橋梁施工質(zhì)量差，懸臂施工盲目搶時(shí)間，在混凝土初凝時(shí)間小于節(jié)段澆筑時(shí)間的情況下，既不對(duì)掛籃壓重，又自內(nèi)向外澆筑混凝土，導(dǎo)致掛籃下?lián)?，?jié)段界面上緣開(kāi)裂，其寬度以mm 計(jì)。造成新橋即需壓漿修補(bǔ)裂縫，在通車后不久出現(xiàn)嚴(yán)重斜裂縫。按現(xiàn)有裂縫驗(yàn)算，剪應(yīng)力增大5～8 倍，導(dǎo)致主拉應(yīng)力的成倍增長(zhǎng)，因而出現(xiàn)斜裂縫。這種缺乏基本常識(shí)的低級(jí)錯(cuò)誤，決不應(yīng)該再犯了。

　　預(yù)防對(duì)策是：

　　1、保證有足夠的斜截面強(qiáng)度。

　　2、采用三維分析箱梁的主拉應(yīng)力，不要漏項(xiàng)。

　　3、必須配置彎起束，同時(shí)也應(yīng)配置豎向預(yù)應(yīng)力束。必須充分考慮預(yù)應(yīng)力損失。對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力束，應(yīng)采用二次張拉，確保其有效預(yù)應(yīng)力。

　　4、適當(dāng)增加腹板特別是根部區(qū)段腹板的厚度及其普通鋼筋含量，加密箍筋，加粗加密梁高范圍縱向水平鋼筋。

　　三、結(jié)束語(yǔ)

　　上文中提到的防止出現(xiàn)跨中下?lián)霞靶绷芽p的一些新理念，目前已經(jīng)基本得到共識(shí)，已據(jù)此設(shè)計(jì)了一些大跨徑梁橋，情況良好。相信這些病害一定會(huì)克服，梁橋設(shè)計(jì)將更完美，將再現(xiàn)雄風(fēng)。

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文章名稱：《大跨徑梁式橋的主要病害及其預(yù)防》

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