梁式桥上部结构裂缝原因浅析与处治对策文/于泾泓截止2011年底，我市干线公路上共列养桥梁1271座。从桥梁的基本随着我市目前公路交通运输量的大幅度增长，可以预想，我市在今后的一段时期内将有相当一部分现有的桥梁逐步进入维修期。综观我市桥梁的病害发展状态，尤以上部承重结构的病害最为严重，各种形态的裂缝层出不穷。如何正确判断各类形态裂缝的成因和其对桥梁承载力的影响程度，成为摆在我们养护部门面前一个十分重要的问题。裂缝成因判断的正确，可以指导我们采取科学、合理的通行方案或维修加固方案，来保证桥梁的安全使用；裂缝成因分析的不准确，不仅会给行车安全带来事故隐患，还会因盲目加固，造成资金上的巨大浪费。因此，裂缝成因判断的准确与否，也就成了桥梁安全使用和采取合理的维修加固方案的关键。下面，我就根据本人在近几年的桥梁检查和管理的工作中，并结合我市有关桥梁加固的实例，将梁式桥上部承重结构各种形态的裂缝及其成因简单分析如下（由于梁式桥上部承重结构的划分种类较多，本文仅将静力体系为简支的各种梁式桥作为分析的对象）。体系来看，我市的桥梁分为两大类，即梁式桥和拱式桥。其中，梁式桥有1169座，占总数的91.9%，拱式桥有102座，占总数的8.9%。从承重结构的截面型式来划分，梁式桥又可分为五种，分别是实心板、空心板、T形梁、箱梁和工字梁少筋微弯板；拱式桥可分为两种，分别是板拱和双曲拱。从技术状态来看，二类以上（含二类）的桥梁有433座，占总数的34.06%，需在今后的一段时间内逐步进行维修加固，以确保桥梁安全使用。裂缝成因分析与处治对策梁（板）的弯拉裂缝梁（板）受拉区的弯拉裂缝大致R2=A2= [0.750 0.250]B2= A2·R2= [0.913 0.838]对施工方便性U3的评判R3=A3=[0.667 0.333]B3= A3·R3=[0.95 0.80]2级评判第2级评判的结果就是对2个振荡压实方案进行评价，由初步模糊评价向量可得模糊关系矩阵B= A·R= [0.854 0.655]按最大隶属原则，与B中的最大值对应的方案为最优方案，即Ⅰ压实质量8吨为最优方案。h，压实遍数四遍时为最优施工工艺。结 语该文创新性的提出采用数学工具对振荡压实在沥青桥面路面施工中的施工工艺进行优化，填补了此项国内空白。综合考虑施工方案压实效果的多种影响因素以及不同方案的需要，建立综合评价指标体系。将基本目标分解为使用耐久性和使用舒适性，经济合理性，施工方便性等三个重要程度相等的作为第一层次，进而从压实度、压实度的增长率、压实度的横向均匀度、压实的影响深度、平整度、空隙率、施工所需费用、工期、施工技术复杂程度、施工场地局限性等第二层次进行模糊优化，得出桥面振荡压实机械化最优施工工艺，对振荡压实在桥梁上的应用具有很高的实用价值和广阔的应用前景。作者单位：邢台市交通科学研究所速度优化同理，对两种速度方案的综合评判结果B= A·R= [0.856 0.887]按最大隶属原则，与B中的最大值对应的方案为最优方案，即压实速度5km/h为最优方案。压实遍数优化同理，对两种遍数方案的综合评判结果R= = B= A·R= [0.709 0.883]按最大隶属原则，与B中的最大值对应的方案为最优方案，即压实遍数四遍为最优方案。综上，根据层次分析法上述分析，得出压实质量为8吨，压实速度为5km/ 同理求得1级指标的权重向量A= [0.722 0.205 0.073]对两种吨位方案的综合评判结果2013年第1期(1月上)《交通世界》161B桥梁隧道RIDGE&TUNNEL图1图2图3上可分为三类，第一类是在梁板跨中附近分布。在梁板的侧面，这类裂缝往往从梁板的受拉区边缘，沿大致与主筋垂直的方向竖直延伸，一般在两条延伸较长的裂缝间有数根延伸较短的裂缝。裂缝间的最小间距一般为0.05～0.2m。在梁板的底面，这类裂缝也会沿着与主筋垂直方向发生，特别是空心板梁，裂缝也可能会横向贯通，裂缝宽度一般在0.03～0.2mm范围内（见图1）。这类裂缝主要是梁板受荷载作用产生的拉应力超出混凝土极限抗拉强度引起的裂缝。根据实地观察，当大吨位重车过桥时，原来延伸较长的裂缝长度有所增加，而原延伸较长裂缝间又产生新的短裂缝，致使裂缝间距减小。当重车过后，这些裂缝的宽度基本上又恢复到原始情况。一般认为，只要这类裂缝在梁板侧面的延伸长度达不到设计计算的截面中性轴位置，这类裂缝宽度在车162TRANSPOWORLD 2013No.1(Jan)加固，其主要方案是拆除原有的上部结构，采用公路—Ⅰ级或公路—Ⅱ级的荷载标准重做上部承重结构。第三类就是在板底产生的大辆荷载作用下变化不大，比较稳定，故面积不规则裂缝。裂缝的宽度多在一般情况下，只要最大裂缝宽度不超过0.05～0.3mm之间，其走向不规则，并规范规定的限值时，即认为此种裂缝不逐渐交织成网。同时，板底有大面积的会给行车安全带来隐患。水渍。板底混凝土酥松，局部用手可将第二类是在板底中部沿大致与分混凝土薄层抠下，重车过桥时，有时会布钢筋垂直方向的纵向贯通裂缝。这发生混凝土碎片剥落的现象，此类裂缝类裂缝常见于整体现浇板。其裂缝宽我们也可根据其块度的大小将其称为网度一般在0.2～2mm范围（现浇实心裂和碎裂。这类裂缝常见于那些设计荷板）或0.05～0.3mm（现浇空心板）载低、修建年代较早的整体现浇板（见内。裂缝之间的间距一般在0.2～6m图3）。之间（见图2）。这类裂缝产生的原因主要是梁板这类裂缝产生的主要原因依然是的设计标准低，承载力不足。在现有车梁板受荷载作用产生的裂缝。根据弹辆荷载作用下，板底在产生纵向裂缝的性薄板的研究，当梁板的长宽比小于2同时亦产生横向裂缝，加之桥面雨、雪时，其受力特征已不再是单向板，而是水的逐渐渗透，致使裂缝内充满了水。双向异性板，即在荷载作用下，梁板将当气温下降时，混凝土发生冻胀，导致产生双向翘曲，在梁底横向和纵向将同梁板强度降低，于是又加剧了裂缝的扩时产生拉应力。我市的现浇板长宽比大大和延伸，如此往复循环，裂缝不断延致在0.75～1.25之间，由于梁板的横向伸，交织成网，在板底形成了大面积的仅按构造要求配置的钢筋难以承受双向网裂（碎裂）。由于混凝土的反复冻整体板的横向拉应力，当梁板横向拉应胀，又造成了板底混凝土的大面积酥力过大时，必然会产生裂缝。这类裂缝松，同时，梁板内的钢筋也会因此而产在我市干线公路的桥梁中十分常见，即生锈蚀，引起钢筋体积膨胀，从而使混使是近几年来新建的桥梁，此类裂缝也凝土产生剥落、开裂现象，破坏了混凝比较常见。我们在桥梁检查中，发现个土的受力性能，降低了材料的耐久性，别桥梁的裂缝宽度多达3mm以上，但对梁板的承载力影响颇大。对于此种仍在继续使用。故在一般情况下，只形态的裂缝，一经发现，应立即采取绕要此类裂缝发展缓慢，即认为此种裂行、限制交通的措施或进行维修加固。缝无大碍。对于此类桥梁，要增加检梁（板）在主筋部位的水平纵向查频率，观测纵向裂缝是否有急剧变化裂缝的趋势或裂缝上是否又出现分岔，逐渐这类裂缝往往在主筋位置附近并向网裂方向发展。如出现上述情况，则顺着主筋延伸的方向产生水平纵向裂应立即采取限制交通的措施或进行维修缝，其延伸长度有长有短，严重者最大图4图5延伸的长度可达梁跨度之半，裂缝宽度达到4～20mm（见图4）。这类裂缝严重时往往伴有混凝土保护层剥落、露筋及钢筋锈蚀的缺陷的产生，这类裂缝对钢筋混凝土梁板的危害较大。它破坏了钢筋混凝土的粘结作用，可使钢筋应力骤增，以致突然破坏。由于这类裂缝常伴有钢筋锈蚀，所以在分析钢筋锈蚀与这类裂缝时，往往不易判断下述情况：是因为出现裂缝而使钢筋锈蚀还是因为钢筋锈蚀而产生裂缝。这类裂缝在我市的桥梁中比较常见，多为修建年代较早、跨径较小（标准跨径在8m以下）的现浇或预制板。对于此类病害的桥梁其维修方案是拆除原有的上部结构，采用公路—Ⅰ级或公路—Ⅱ级的荷载标准重做上部承重结构。梁腹板斜裂缝常见于跨度在10m以上的T形梁，而梁板中则很少见。腹剪裂缝是T形梁最常见的斜裂缝之一。这类裂缝首先发生在剪应力最大的部位，对于受弯构件和压弯构件，往往发生在支座附近，该形态的裂缝一般存在于支点附近至1/4跨范围内。在梁的腹板侧面上，裂缝由下部开始，沿着与梁纵轴成大约25～50左右的角度开裂。裂缝宽度一般在0.1～0.3mm范围之内。裂缝通常有数条，并大致平行。裂缝间距约为0.5～1.0m（见图5）。这类裂缝产生的原因是在车辆荷载作用下，在靠近支点的部位，剪力大而弯矩小，由于产生的主拉应力超过混凝土的抗拉强度，在梁腹板中出现腹剪裂缝。有关荷载试验资料表明，随着荷载的不断加大，裂缝长度不断增长，并向受压区发展，裂缝数量不断增多并分岔，裂缝区也逐渐向跨中方向扩大，裂缝的宽度也会有所增大（主要是靠近1/4跨附近的腹剪裂缝）。如果斜裂缝在斜裂的宽度限定（规范规定：腹板斜向裂缝的宽度限值为0.3mm）范围之内，裂缝上下延伸的长度就不会有较大的变化。但是，剪切裂缝一旦出现，就仅在端部和跨中设置三道横隔梁，其结应加强观察，如裂缝发展缓慢并限制在果导致这种类型的桥梁横向联系不足，受拉区，还是允许的，如果裂缝不断发整体刚度差。在现有车辆荷载作用下，展或裂缝已接近受压区，则不论其裂工字梁发生横向位移，从而导致微弯板缝宽度和梁板挠度如何，都应及时给受拉，进而在板底中部产生拉应力，造予必要的加固处理。比较典型的腹剪斜成微弯板开裂。对于此类桥梁，当微弯向裂缝是我市101国道上的巴克什营东板的裂缝一旦超过裂缝宽度限值，就应桥和巴克什营西桥。该桥由于横隔梁及及时对其进行加固。如半虎线上的胡翼板上的连接钢板开焊，致使该桥的横麻营中桥，在桥梁定期检查中，我们向联系不足，整体性较差，大部分T形发现绝大部分的微弯板板底中部有纵梁形成单板受力状态，结果导致腹板出向裂缝，部分裂缝已贯通，最大缝宽达现腹剪裂缝（斜裂缝的宽度在规范规定0.4mm，由于裂缝处渗水，造成板底混的范围内），翼板铰接处出现渗水，桥凝土大面积酥松。鉴于上述情况，我们面铺装层出现纵向裂缝等病害。鉴于上认为现有的微弯板强度大大降低，已不述情况，于2006年9月份对上述桥梁进能确保该桥的安全使用，于是对其进行行了维修加固。其主要方案是凿除桥面了加固。其方案是拆除全部微弯板，采铺装层，并将翼板和横隔梁每侧各凿除用C50号混凝土预制成5cm厚钢筋混凝30cm，增加横向联接钢筋后重新浇筑土板放置在两工字梁之间，作为浇筑桥混凝土，将原桥主梁由铰接改为湿接。面板的底模，然后在其上浇筑15cm厚同时，将横隔梁的底部及两侧用环氧树的C30混凝土作为桥面板。由于桥面板脂粘贴钢板进行加固，在腹板裂缝区域整体现浇，全桥整体性较好，通车近五粘贴碳纤维，增强桥梁的整体稳定性，年，经实地观测，尚未发现病害，使用加强梁板之间的横向联系。通车近六情况良好。年，经实地观测，尚未发现病害，使用情况良好。结语微弯板板底中部的纵向裂缝以上仅是本人在近几年的工作实践工字梁少筋微弯板这种结构形式中总结出的一些个人观点，希望能对旧桥的桥梁在我市的干线公路上还有4座，的检查、管理及维修加固工作提供一些占总数的0.31%。除个别桥梁的工字梁帮助。随着社会的发展、桥梁的不断建局部存有混凝土剥落、露筋等病害外，设，新桥终究要变成旧桥，因此，旧桥的病害主要出现在微弯板上。其表现形式检查、管理及维修加固工作将是一个永久是在微弯板板底中部常有1～2道纵向裂性的技术主题，这其中还有很多未知的东缝，个别裂缝处有水渍，绝大部分裂缝西，与新建桥梁相比，旧桥在检测、设延伸长度达微弯板跨度之半以上，裂缝计、施工等方面还没有一套相对来说比较宽度一般在0.3mm以下（见图6）。成熟的规范和模式，还需要我们在今后的出现此类裂缝的原因如下：其一工作中不断探索和总结。是此类桥梁多建于上世纪六十年代末、作者单位：承德市公路管理处七十年代初期。设计荷载为汽—13级或汽—15级，混凝土强度低，承载力不足，在现有超重车的作用下，结构不可避免地出现裂缝。其二是早期修建的这种类型的桥梁为了简化施工而不设置横隔梁，后来国家编制的标准设计图中也图62013年第1期(1月上)《交通世界》163