现浇连续箱梁桥裂缝原因及加固技术

现浇连续箱梁桥裂缝原因及加固技术

童海峻

身份证号码：632523199401120532

摘要：桥梁作为一种关键的交通设施，常被用来跨越山谷、河流等自然障碍，确保交通工具和行人在复杂地形中的顺畅通行。然而，桥梁在设计、施工和运营过程中，会受到多种因素的影响，导致结构出现裂缝，进而引起结构刚度降低、承载能力下降等严重问题，对桥梁的运营安全构成重大威胁。同时，由于桥梁结构的多样性和裂缝成因的复杂性，制定有效的加固方案也尤为困难。因此，本研究以一个具体的工程项目为背景，深入探讨现浇连续箱梁裂缝的起因及相应的加固技术策略。

关键词：现浇连续箱梁桥；裂缝成因；加固技术

1工程概况

某运营中现浇连续箱梁桥，桥跨径组合为11×30m，桥梁上部为连续箱梁结构，上部结构采用现浇预应力混凝土箱梁，结构形式全部为单箱单室。现场检测发现，该桥梁左幅梁体基频小于理论频率，底板、翼缘板等部位均出现不同程度的开裂病害，经修补处治后，部分修补裂缝重新开裂。经质量检测最终评定，该桥梁结构的技术状况为四类，主梁结构的承载力已无法满足使用要求，须对主梁进行加固。

2裂缝成因分析

2.1底板横向裂缝

该桥梁的梁高和底板厚度不足，直接影响了结构承载能力。日均交通量高达2.5万辆车次，经调查，其中有超过3000辆违反规定，超载行驶，使桥梁运营荷载远超设计荷载。在长时间的超载影响下，箱梁跨中正弯矩超限，跨中底板混凝土的纵向拉应力超过了其自身的抗拉极限值，从而导致箱梁底板横向裂纹的出现。这些裂缝属于典型的应力裂缝。除此之外，设计缺陷、施工质量和材料问题也是可能的因素。鉴于本桥建成年代设计思路和理论的局限性、施工技术和流程的不完善，都可能导致箱梁产生该类应力裂缝。

2.2刚度退化

在桥梁的运营阶段，对第11跨左幅主梁的观测数据显示：活载下最大挠度达到了5.723mm；同时，最大冲击系数为1.321，大于理论值为1.189；另外，实测基频为2.95Hz，低于理论计算的3.11Hz。从这些参数中可以推断，主梁的刚度不足。箱梁结构的开裂问题严重，且有持续恶化的趋势，对箱梁结构的应力分布和动力性能造成了重大影响，这是导致主梁刚度减退的关键原因。

2.3垂直施工缝

在距离支点位置6米处，箱梁存在较多环状裂缝，有些裂缝甚至贯穿了底板、腹板以及翼缘板。根据施工图、竣工图资料，桥梁由11个梁段逐段现浇而成，每个现浇段的施工缝位置恰好在距支座6米的处。因此推断，该类裂缝主要成因为施工时节段衔接处理措施的不当，以及相邻节段混凝土材料性质差异。

此接头区域同时也是箱梁预应力钢束张拉、锚固和接长的位置，因此裂缝的出现可能严重损害箱梁的耐久性并影响其结构受力。更值得关注的是，一些裂缝已经延伸到翼缘板，需要凿除桥面铺装层以及在箱梁上开孔后进入箱室内部进行详细的检查，以确定顶板和其他内部区域是否有裂缝扩大的迹象。

3现浇连续箱梁桥裂缝加固技术

3.1设计中要注意的问题

在构建现浇连续箱梁的过程中，通过合理配置箍筋能有效增强其抗剪性能。不过，值得注意的是，设计阶段常常对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)5.2.11条、受弯构件抗剪截面验算的规定重视程度不足，即当钢筋配比超过一定限度，再增加钢筋数量并不会显著提高箱梁的抗剪强度，截面尺寸过小或混凝土强度不足会引发箱梁截面破坏。因此，设计时应优先考虑增大截面尺寸和提高混凝土等级，而非一味增加钢筋数量。

在现浇连续箱梁设计阶段，预应力钢束的数量需谨慎控制。过多的钢束在同一断面可能导致施工复杂性增加，影响整体施工质量。因此，应依据详细计算结果合理布置纵向钢束，并确保锚固端错开施工缝，防止箱梁开裂。

选择预应力钢束时，务必与主梁结构的应力需求相匹配，以防止受力不均。并尽量减少使用多次反向竖弯、平弯曲线的连续束，以减少摩擦损失，保证预应力钢束的效果。避免采用过长的连续通长束，可采用联结器适应施工需求，同时A类构件可根据实际情况设置普通受力钢筋，以保障施工质量。

现浇连续箱梁顶底板和腹板共同承担荷载，受力煮筋不应全集中在腹板区域，需结合具体施工条件综合考量。大量研究显示，在连续箱梁支点附近的截面上缘增设纵向受力钢筋能降低裂缝发生概率，设计时可酌情采用。另外，对连续箱梁的横向刚度也要给予足够重视，仅靠多层普通钢筋设计尚无法满足要求，必要时可适当增大横梁尺寸或增加横梁预应力钢束，以确保箱梁横向刚度足够。

3.2混凝土裂缝及缺陷处理措施

在加固项目初期，仔细核查桥梁结构的裂缝情况，包括裂缝的数量、方向、长度、宽度和深度等具体参数，并据此绘制出详尽的裂缝分布图。依据裂缝的严重程度，制定出相应的维修加固设计方案。对于宽度≥0.15mm的结构裂缝，应进行化学灌浆处理；宽度＜0.15mm的裂缝采用环氧胶表面封闭处治。

实地考察时，注意到桥梁表面有多处混凝土损坏问题。对于裸露的钢筋和预埋件等混凝土表层破坏问题，首先应对钢筋和钢制预埋件的表面进行除锈和防腐处理，然后利用表面聚合物砂浆进行有效的修复工作。

3.3箱梁腹板纵向裂缝处理

腹板的纵向裂缝根据前述3.2节方案修复完成后，在腹板的内外侧对称地安装加固钢结构。钢结构钢板采用Q345B级，其宽度为200mm、厚度为8mm。为适应箱体的倒角设计，加固钢结构采用全面焊接的方式连接，先将钢肋板与粘贴钢板焊接成一个整体，再进行粘贴、锚固操作。钢板的粘贴过程采用压力注胶技术。

在钢结构锚栓钻孔前，需先探查箱梁内的预应力钢束和主筋的位置，以便根据实际情况灵活调整锚栓的植入位置，确保避开钢束和主筋位置，保证钻孔有效可用。混凝土基材上完成钻孔并经过质量检验后，依据实际孔位在待粘贴的钢板上定位，确保孔位的精准对应。锚栓采用性能等级70 级的不锈钢锚栓（严禁采用膨胀锚栓代替），直径12mm，其植入深度设定为120mm。钢板全部粘贴完成后，对箱梁腹板的纵向裂缝再次进行封闭处理；同时，对外露的粘贴钢片表面进行防腐涂层处理。

3.4施工中要注意的问题

在现浇连续箱梁的设计施工过程中，优化材料组合和工艺手段是关键。通过调整骨料组成以提升其级配效率，适度引入性能优良的外加剂，以及合理控制水泥用量，能显著降低混凝土在硬化过程中的热量释放，从而有效抑制潜在的温度应力引发的裂缝风险，确保箱梁建设的高质量标准。

浇筑阶段，采取分段分层的方法，减小每层厚度，有利于加快热量散发，尤其在高温天气里，覆盖措施能进一步降低混凝土表面温度，降低开裂的风险。施工装备应选用标准化支架，并严格遵循规定的施工规程，以防止初始阶段就产生的裂缝问题。施工顺序上，建议从正弯矩区域开始，逐步过渡到负弯矩区域，这样的施工顺序有利于均匀分布应力，进一步减少裂缝产生的可能性。

结论

为高效、高质量完成现浇连续箱梁设计、施工，必须对可能出现的裂缝的成因予以高度重视。首先，必须深入剖析裂缝产生的根源，然后从设计理论和施工方案两层面着手，采取创新的方法进行改良，目标是显著减少裂缝发生的可能性，强化结构的整体强度、刚度、稳定性，并最终提升工程的施工品质。

参考文献

[1]常海，魏栋梁，牟儒.现浇预应力连续箱梁裂缝处治措施与加固计算[J].公路交通科技，2020(11):200-203+237.

[2]张营周.新型结构胶在铁路预制箱梁裂缝修补中的应用研究[J].粘接，2021(4):180-183.

[3]郭鹏举，汤涛.浅谈苍南锦绣西河桥连续现浇连续箱梁支架模板施工工艺及质量控制[J].散装水泥，2021(2):115-117.

[4]黄惠勇.遂宁涪江二桥现浇连续箱梁拆桥支架体系设计与施工[J].工程技术研究，2020(16):200-201.