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橋梁病害及成因
3 混凝土連續(xù)箱梁橋(裂縫)
1)箱梁腹板斜裂縫
一類斜裂縫往往出現(xiàn)在邊跨梁端附近區(qū)段、中跨梁在墩支座中心線與反彎點之間的區(qū)域斜裂縫往往由箱梁下邊緣向上斜向延伸,傾角約在15°~45°角范圍內。在中跨梁體上,腹板斜裂縫在跨間兩邊往往對稱發(fā)生。
另一類腹板斜裂縫的現(xiàn)象是斜裂縫與底板的橫向裂縫相連,一般多發(fā)生在節(jié)段懸臂施工的預應力混凝土箱梁的腹板上。
根據(jù)橋梁設計理論,預應力混凝土連續(xù)梁橋箱梁腹板不允許出現(xiàn)斜裂縫。腹板出現(xiàn)混凝土斜裂縫后,通過斜裂縫的預應力鋼束和箍筋承受變幅的作用應力,可能使鋼筋與混凝土之間的粘結進一步損壞而造成鋼束(筋)的疲勞破壞。在極限情況下,鋼筋可能屈服,并可能導致通常肉眼看不到而用儀器可以觀測到的梁底錯位。
2)箱梁腹板彎曲裂縫
在鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的跨中區(qū)段和墩頂部位區(qū)段分別出現(xiàn)由箱梁底邊緣向上延伸和由箱梁頂邊緣向下延伸的豎向彎曲裂縫,其中較常見的是在跨中區(qū)段由梁底邊緣向上延伸的彎曲豎向裂縫。
對節(jié)段施工的預應力混凝土箱梁,一般易在箱梁節(jié)段的接縫內或接縫附近出現(xiàn)彎曲豎向裂縫。
箱梁腹板彎曲裂縫往往還伴隨箱梁底板(或頂板)的混凝土橫向裂縫。
箱梁腹板彎曲裂縫
鋼筋混凝土連續(xù)箱梁腹板彎曲裂縫最大寬度在限制值之內是正常的受力裂縫。
預應力混凝土A類構件和全預應力混凝土構件設計的預應力混凝土連續(xù)箱梁,不允許出現(xiàn)腹板彎曲裂縫。出現(xiàn)腹板彎曲豎向裂縫后,將引起箱梁的內力重分布。
3)箱梁腹板豎向裂縫
在支架上現(xiàn)澆混凝土施工的鋼筋混凝土和預應力混凝土連續(xù)箱梁的腹板上出現(xiàn)的垂直于梁軸線方向的豎向裂縫。豎向裂縫沿箱梁跨徑方向分布,在箱梁跨中部位往往間距較小,而在其他部位間距較大。
一類箱梁腹板豎向裂縫是與箱梁底板橫向裂縫相連,即腹板豎向裂縫下端達到箱梁截面下邊緣。
另一類箱梁腹板豎向裂縫是在頂板下梗腋(箱外)和底板之間腹板的半高處,而裂縫呈中間寬度較大兩端頭細小的棗核形裂縫。
箱梁腹板豎向裂縫是在箱梁施工中由于措施不當引起的,其裂縫寬度會隨一年四季的大氣溫度變化而變化,裂縫寬度一般較大。這種裂縫對箱梁的結構使用性能影響不大,但可能會影響箱梁的耐久性。
4)箱梁底板橫向裂縫
第一類,底板的橫向裂縫主要發(fā)生在鋼筋混凝土連續(xù)梁的跨中區(qū)段,常常伴隨出現(xiàn)腹板上的豎向彎曲裂縫;
第二類,底板的橫向裂縫主要出現(xiàn)在節(jié)段施工的預應力混凝土連續(xù)箱梁的相鄰節(jié)段之間的接縫附近;
預應力筋管道不直的影響
第三類底板的橫向裂縫出現(xiàn)在后張法預應力混凝土連續(xù)箱梁底板齒塊后方區(qū)域,往往伴隨出現(xiàn)腹板的斜裂縫。
混凝土齒塊和箱梁底板混凝土隔離體受力示意圖
現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁底板橫向裂縫的出現(xiàn)屬于正常受力裂縫,但若箱梁內有積水且沿裂縫滲出,則對箱梁的耐久性有較大影響。
第二類預應力混凝土箱梁節(jié)段接縫附近的底板裂縫,是由于波紋管走形引起的,對箱梁結構受力影響不大。
預應力混凝土箱梁齒塊后的底板橫向裂縫屬于預加力作用產(chǎn)生的受力裂縫,初期發(fā)展很快,且裂縫寬度較大,對結構受力有一定影響。
5)箱梁底板縱向裂縫
在混凝土箱梁的底板下表面出現(xiàn)沿梁長方向的縱向裂縫,長短不一。一般多出現(xiàn)在混凝土箱梁的正彎矩作用區(qū)段(合攏區(qū)段較常見),也會出現(xiàn)在箱梁底板齒塊附近。
合攏段箱梁的底板縱向裂縫
合攏段箱梁的底板縱向裂縫
預應力混凝土箱梁出現(xiàn)底板上的縱向裂縫對箱梁受力特性有一定的影響,主要是混凝土箱梁在橫向的 抗彎剛度與抗扭剛度下降。
箱梁合攏段的底板表面縱向裂縫出現(xiàn),其后果是底板混凝土分層、剝離崩壞,對橋梁結構安全性造成威脅。
6)箱梁頂板縱向裂縫
混凝土箱梁頂板下表面沿箱梁跨徑方向的縱向裂縫。
一種是縱向裂縫延伸較長,往往在箱梁的跨中區(qū)段和接近支座部位箱梁區(qū)段。
另一種是在節(jié)段懸臂澆筑混凝土箱梁的節(jié)段分界線之間,縱向裂縫起始于節(jié)段接縫處,平行有1~3條,但縱向裂縫延伸不超過另一節(jié)段接縫。
箱梁頂板混凝土縱向裂縫,確為箱梁橫向受力產(chǎn)生的裂縫,則對箱梁的結構使用有較大影響。
箱梁頂板混凝土縱向裂縫,若縱向裂縫貫穿頂板厚度(可由縱向裂縫處是否有滲水痕跡判斷),則對混凝土箱梁耐久性有影響。