大跨度梁式橋常見病害
1、概述
大跨度梁式橋具有造價(jià)相對(duì)較低、施工簡(jiǎn)易快捷、建筑高度小,適應(yīng)能力強(qiáng)、維護(hù)費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn),在我國公路建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用,成為200m跨徑以內(nèi)的主力橋型。然而,近年來主跨的持續(xù)下?lián)?、腹板斜裂縫、底板裂縫等病害現(xiàn)象不斷出現(xiàn),已成為困擾國內(nèi)外同類橋型設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)的主要問題??缰邢?lián)贤c梁體跨中段橫向裂縫或大量腹板斜裂縫伴隨出現(xiàn),其下?lián)峡蛇_(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值,造成嚴(yán)重病害。
由于跨中下?lián)蠒?huì)進(jìn)一步加劇箱梁底板腹板開裂,而箱梁梁體裂縫增多使結(jié)構(gòu)剛度降低,進(jìn)一步加劇了跨中下?lián)?,這兩者互相影響形成了惡性循環(huán)。造成這些病害的原因十分復(fù)雜,從設(shè)計(jì)施工到運(yùn)營養(yǎng)護(hù)管理等各個(gè)方面都存在著導(dǎo)致問題出現(xiàn)的因素。目前由于其成因的多樣性和復(fù)雜性,其因素之間相互作用的機(jī)理尚未明確。
2、跨中持續(xù)下?lián)?/span>
運(yùn)營階段所產(chǎn)生的持續(xù)下?lián)现饕怯捎陬A(yù)應(yīng)力損失和混凝土收縮、徐變估計(jì)不足,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生跨橋。如科羅·巴島(Koror-Babeldaob)橋是一座跨中帶鉸的3跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土剛架橋,其跨徑組合為72m+241m+72m,是當(dāng)時(shí)世界上同類橋梁中跨徑最大者。1978年建成通車,通車后不久就產(chǎn)生了較大的撓度,到1990年,其撓度達(dá)到1.2m。后來采用體外索施加預(yù)應(yīng)力,使主跨中央撓度減小。1996年7月加固結(jié)束,加固處理后不到3個(gè)月就發(fā)生了倒塌事故。
科羅·巴島橋倒塌事故
國內(nèi)的虎門大橋輔航道橋跨中下?lián)希?/span>2002年已達(dá)到22cm,與此同時(shí)跨中存在一些橫向裂縫及主拉應(yīng)力斜裂縫。此下?lián)现狄堰h(yuǎn)遠(yuǎn)超過原設(shè)計(jì)預(yù)留值10cm。最近由于橫向裂縫朝腹板發(fā)展,下?lián)现涤衷龃蟮?/span>26cm。下表列出了國內(nèi)外典型連續(xù)剛構(gòu)橋長期變形。
國內(nèi)外典型連續(xù)鋼構(gòu)橋長期變形表
橋名 | 屬國 | 竣工年 | 使用時(shí)間(年) | 主跨(m) | 下?lián)狭?/b>(mm) |
Stolma | 挪威 | 1998 | 3 | 301 | 92 |
Stovset | 挪威 | 1993 | 8 | 220 | 200 |
Parrotts | 美國 | 1973 | 12 | 195 | 635 |
廣東省南海金沙大橋 | 中國 | 1994 | 6 | 120 | 220 |
三門峽黃河公路大橋 | 中國 | 1992 | 10 | 140 | 220 |
虎門大橋輔航道橋 | 中國 | 1997 | 5 | 270 | 220 |
黃石長江大橋 | 中國 | 1995 | 7 | 245 | 320 |
湖北鐘祥漢江大橋跨徑布置為65m+3×100m+65m,五跨連續(xù)箱梁橋,于1993年11月通車。因下?lián)虾烷_裂等嚴(yán)重病害,運(yùn)行僅10年便成為“危橋”,在2005年9月不得不拆除重建。下圖為12月18日拍攝的鐘祥漢江大橋,其主橋橋面部分箱梁已被切割運(yùn)走,大橋橋面變成了數(shù)段。
鐘祥漢江大橋拆除現(xiàn)場(chǎng)
3、梁體開裂
在施工過程中,裂縫的產(chǎn)生主要是由于不同齡期混凝土收縮或構(gòu)造不合理產(chǎn)生。由于各個(gè)構(gòu)件混凝土澆注時(shí)間不同,早期澆注的混凝土將對(duì)新澆注混凝土的收縮產(chǎn)生約束從而引起裂縫。這類裂縫一般有以下幾種:1、墩身與承臺(tái)交界處的豎向裂縫;2、1號(hào)塊與0號(hào)塊之間接縫附近的縱橋向裂縫(主要在頂?shù)装澹?/span>3、腹板分層澆筑接合面處豎向接縫;4、人孔附近等。預(yù)應(yīng)力布置不合理或者施工偏差造成的裂縫主要有:1、頂板橫向裂縫;2、預(yù)應(yīng)力錨頭附近的裂縫;3、曲線底板的分層劈裂等。
預(yù)應(yīng)力混凝土底板分層壓潰
運(yùn)營階段所產(chǎn)生的裂縫主要有頂板縱向裂縫、腹板斜向裂縫、底板橫向裂縫和底板縱向裂縫等。如廣東南海金沙大橋運(yùn)營6年后,檢查發(fā)現(xiàn)主跨跨中撓度達(dá)22cm,主跨箱梁腹板有大量斜裂縫,最大裂縫寬度1.15mm;黃石長江公路大橋通車七年后,于2002年5月對(duì)大橋進(jìn)行了檢測(cè),發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的病害,箱梁裂縫檢出2438條,其中1957條分布在箱梁腹板內(nèi)表面上(占80.3%),384條分布在腹板外表面上(占15.8%),87條分布在箱梁底板上(占3.6%)。
黃石長江大橋
黃石長江大橋腹板裂縫示意圖
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