成海軍 張海君

目前我國已建橋梁約有34萬座，其中以梁式橋居多，大跨徑梁式橋已在我國大量修建。據(jù)統(tǒng)計，在世界排名前十的大跨徑梁式橋中，我國有5座，而跨徑330 m的重慶石板坡長江大橋跨徑位居世界第一。然而大量的大跨徑橋梁，在建成交付使用后不久，便出現(xiàn)了一些病害。較常見的病害概括起來有兩大類:1)梁體跨中下?lián)?2)梁體開裂。尤其是跨徑100 m以上的梁橋，病害較多。由此可見，探討大跨徑梁橋的病害原因及其預防對策十分必要。本文通過大量的資料調(diào)查，總結(jié)了我國現(xiàn)有大跨徑梁橋存在的主要問題，在此基礎(chǔ)上，進一步分析了產(chǎn)生這一主要問題的主要原因，并提出了相應的預防對策。

1 大跨徑梁橋病害產(chǎn)生的原因及對策

1.1 梁體下?lián)?/h3>

1.1.1 梁體下?lián)系脑?/p>

1)跨徑的增大，使梁體跨中彎矩增加，撓度增大。隨著現(xiàn)代橋梁跨徑的不斷增大，梁體由于恒載引起的跨中彎矩也在增加，相應的跨中撓度也在增大。2)混凝土的徐變?；炷列熳兪橇簶蛳?lián)系闹匾蛑弧＝陙?，隨著橋梁跨徑的不斷增大，為減小恒載內(nèi)力，橋梁結(jié)構(gòu)越來越輕型化，這樣混凝土構(gòu)件的理論厚度也就相應減小，其徐變系數(shù)增大，由徐變引起的撓度也在增加。3)預應力損失過大。預應力損失過大，會導致梁體受拉部位出現(xiàn)開裂，影響梁體的承載能力，使梁體的下?lián)隙仍龃蟆?)預拱度設置不足。支架受載后將產(chǎn)生彈性和非彈性變形，橋梁上部結(jié)構(gòu)在自重作用下會產(chǎn)生撓度，為了保證橋梁竣工后尺寸的準確性，在施工時要求支架須設置一定數(shù)值的預拱度。如果預拱度不足，則梁體呈下?lián)馅厔荨?)部分活載也會產(chǎn)生徐變撓度。在設計計算時，徐變撓度計算只針對恒載。但在繁忙交通的路段上，橋上車流日夜不斷，部分活載實際也成了“恒載”，也會產(chǎn)生徐變撓度，導致下?lián)隙仍龃蟆?)梁體開裂，撓度加大。梁體在下?lián)系耐瑫r會開裂，不論是斜裂縫或橫向裂縫，都會導致梁的剛度降低，撓度加大，尤其是在有較嚴重的斜裂縫和豎向裂縫時，其撓度加大更明顯。

1.1.2 梁體下?lián)系念A防對策

1)保證足夠的正截面和斜截面強度。鑒于跨中下?lián)贤c豎向裂縫和斜裂縫一起發(fā)生，相互促進惡化，因此保證梁有足夠的正截面強度和斜截面強度是首要的，計算時也要充分考慮徐變的不利影響。2)控制負彎矩區(qū)域截面的應力梯度。如果梁的正截面和斜截面強度得到保證，而且截面應力梯度小，不會同時出現(xiàn)下?lián)吓c開裂。在這樣的前提下，只需設較小的預拱度，以抵消預應力徐變損失以及由合龍后混凝土徐變引起的徐變撓度。3)加強施工質(zhì)量管理。在施工過程中，應嚴格控制線性，控制梁的自重，控制預應力張拉等。另外采用真空壓漿，漿體必須滿足泌水性的要求，重視并及早進行工地的預應力損失試驗等[7]。4)跨中區(qū)段結(jié)構(gòu)輕型化。橋墩附近的荷載(自重)對截面應力的影響不大，而跨中的荷載對截面的應力影響很大，所以，減輕跨中梁段的重量，可以減小截面應力，從而降低梁體下?lián)隙取?)設計時要控制梁的恒載撓度。從目前的認識看，施工過程梁的最大彈性下?lián)喜粦^ L/3 000，而梁合龍以后的最大下?lián)喜粦^ L/1 400，而且在設計中應盡可能采用更小的值[7]。

1.2 梁體開裂

梁體開裂包括梁上出現(xiàn)斜裂縫、橫向裂縫、縱向裂縫、混凝土劈裂、橫隔板裂縫以及齒板裂縫等。下面只討論斜裂縫。

1.2.1 斜裂縫產(chǎn)生的原因

1)不配彎起筋或彎起筋不足。從20世紀90年代，在箱梁橋的設計中，較普遍地取消彎起束，而用縱向預應力和豎向預應力來克服主拉應力。這樣做方便施工，可以減薄腹板的厚度，但豎向預應力筋長度短，預應力損失大，有效預應力不易得到保證。2)作為平面問題分析，主拉應力偏小。設計中通常僅從縱向和豎向二維來分析主拉應力，沒有考慮橫向的影響。不考慮橫向應力的影響，必然使計算的主拉應力值偏小。此外，由于采用箱形截面，扭轉(zhuǎn)、翹曲、畸變也會使腹板中的剪應力加大，從而增大主拉應力[9]。3)腹板偏薄，配置普通鋼筋偏少。在適當?shù)牟课?如支座附近)加大腹板厚度，增加普通鋼筋的數(shù)量，有助于斜截面抗剪，防止斜裂縫的出現(xiàn)。4)豎向預應力施工操作不規(guī)范，誤差大，有效預應力嚴重不足，特別是采用精軋螺紋鋼，有的豎向預應力筋甚至松動，根本沒有張拉力。

1.2.2 梁體開裂的預防對策

1)保證有足夠的斜截面強度。要保證斜截面的強度，就必須對斜截面進行正確的配筋計算，合適地配置彎起筋和箍筋。2)采用三維分析箱梁的主拉應力。由于箱形截面會發(fā)生扭轉(zhuǎn)、翹曲和畸變變形，會加大腹板中的剪應力，從而增大主拉應力。按三維進行分析，可以避免因計算主拉應力過小而導致設計截面強度不足，截面破壞。3)必須配置彎起束，同時也應配置豎向預應力束。配置預應力束時，必須充分考慮預應力損失。對豎向預應力束，應采用二次或多次張拉，確保其有效預應力。4)增加普通筋和箍筋的數(shù)量。適當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，即便開裂也可將裂縫控制在較小的范圍內(nèi)。5)須按腹板豎向拉應力大小配箍筋?；炷料淞旱脑O計應考慮由箱梁畸變及橫向彎曲引起的腹板豎向應力，在設計時各截面的箍筋不能按構(gòu)造配筋，須按腹板豎向拉應力大小進行配筋。6)嚴格控制超載。超載容易造成混凝土拉應力超限，控制超載是防止梁橋開裂的重要措施。7)混凝土養(yǎng)護。采取有效的混凝土保溫、防止混凝土水分蒸發(fā)措施，研究制定專門的混凝土梁橋的施工規(guī)范，防止混凝土梁橋早期開裂。

2 結(jié)語

1)梁體下?lián)现饕怯捎诟鞣N荷載(恒載和活載)的長期作用，加之混凝土的徐變以及預應力損失過大，造成梁體受彎，跨中下?lián)?。因此，控制恒載、活載比例，保證有效預應力和足夠的預拱度值，是減小梁體下?lián)系挠行Т胧?)斜裂縫主要是由斜截面強度不足引起。合理配置彎起筋、箍筋以及豎向預應力筋，嚴格控制超載，是減少斜裂縫的有效方法。3)文中提出了一些防止出現(xiàn)梁體跨中下?lián)霞靶绷芽p的方法。然而，橋梁出現(xiàn)種種病害，往往是多種因素綜合造成的。因此，必須做好橋梁的設計和施工中的每一個工序和細節(jié)，并對橋梁在整個生命周期進行有效的維護管理，才能保證大橋的質(zhì)量和正常使用。

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