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

刘双伟 莫永哲 江波

430426198310140976 中咨工程管理咨询有限公司 430527198608145114 中咨工程管理咨询有限公司 430921199105118518 中咨工程管理咨询有限公司

摘要：作为连接不同地形的交通枢纽，桥梁在确保车辆和行人顺畅跨越山川、河流等自然障碍中扮演着关键角色。然而，由于设计理念、施工工艺以及使用条件等多种因素的共同作用，在役桥梁往往会出现各种程度的裂缝问题，这会导致桥梁的结构刚度降低、承载能力下降，进而威胁到桥梁的通行安全性。另外，鉴于桥梁结构和裂缝产生的原因较为复杂，确定加固方案往往具有一定的难度。基于此，本文以一项具体工程为背景，深入探讨了现浇连续箱梁裂缝的产生原因以及相应的加固技术策略。

关键词：现浇连续箱梁；裂缝；原因；加固技术

随着我国桥梁建设的快速发展，现浇连续箱梁桥因其结构受力合理、施工便捷等优点，被广泛应用于高速公路、城市高架桥等工程中。然而，在实际施工和使用过程中，现浇连续箱梁桥常常出现裂缝问题，这不仅影响了桥梁的美观，更重要的是可能对桥梁的安全性能造成威胁。本文将分析现浇连续箱梁桥裂缝产生的原因，并提出相应的加固技术。

1工程概况

某服役现浇连续箱梁桥，其跨径设置为:1-（34.5+47.5+34.5）m，桥梁的上部结构采用连续箱形梁设计，整个施工过程均使用现场浇筑的预应力混凝土，且其结构设计均为单一箱室的单箱结构。在对该桥梁进行实地检测时，观察到左侧桥体的基础频率未达到理论值，桥体的底板和翼缘板等多处出现了裂缝问题，尽管经过修复处理，但仍有部分修补过的裂缝再次开裂。经过严格的质量检测，该桥梁的主梁结构状况被评定为第四等级，主梁的承载能力未能达到现行使用标准，需要进行主梁的加固处理。

2现浇连续箱梁裂缝产生的原因

2.1设计因素

鉴于连贯箱型梁工程建设的施工难度较大，施工阶段往往会遭遇诸多不确定性因素，这便使得工程设计在整体建设流程中显得尤为关键。然而，在个别连续箱梁工程的设计实践中，设计师往往忽略了施工阶段可能遭遇的种种变数，仅停留在理论层面的推算上。这种做法很可能导致钢筋骨架的制备与安装无法达到设计标准，出现初始的不均匀性状况，进而导致锚固板安装困难、混凝土未能充分捣实等一系列连锁问题，这些都将削弱箱型梁的实际承重性能，并最终可能导致裂缝的形成。

2.2施工因素

在进行现场浇筑的连续箱梁施工阶段，引发裂缝的施工环节主要涉及以下要点：首先，施工人员对设计图的了解不充分。若施工人员无法充分掌握结构的承载特性，或者对受力钢筋和构造钢筋的关注不足，这可能导致他们没有依照施工规范操作，使得钢筋未能发挥其应有的功能，进而引起裂缝，影响箱梁的承载性能。其次，施工工序的管控不严格也是一个问题。这种情况可能给整个工程项目带来严重影响。尤其是以下几种情形：首先是施工人员忽视预应力钢筋束的重要性，操作随意，造成较大的位置偏移；其次是支架拆除时改变操作顺序，导致瞬时载荷过大；再次是施工管理松散，对材料质量监管不严；另外是施工支架的地基强度不满足要求，在重力等作用下支架下沉，使得箱梁产生原生裂缝；最后是成品保护不当，特别是在夏季施工期间，未能有效进行洒水养护，导致雨水冲刷泥浆，引发裂缝，从而影响箱梁的强度。

2.3结构变形因素

相关科研测试显示，环境温度波动、混凝土材料的收缩与沉降等要素均可能引发结构形态的改变。若此类形变受到限制，则会在建筑物内部形成内应力。一旦这种应力超出某个临界值，便可能导致裂缝的产生。目前施工中广泛应用的为大跨度、不同高度的箱形梁，这类梁体随着高度与长度的改变，温度变化引起的应力梯度也会相应增加，从而引发连续箱形梁的裂缝问题。另外，在施工阶段，混凝土的收缩和不均匀下陷等现象也是箱形梁裂缝形成的关键因素。

3加固技术措施

3.1混凝土裂缝及缺陷处理措施

在开展桥梁加固工程之前，必须对桥梁主体结构的裂纹状况进行周密核查，包括裂纹的数量、长度、宽度和深度等各项参数，并据此绘制一份详尽的裂纹病害分布图。依据裂纹发展的不同阶段，拟定相应的修复方案。针对宽度达到或超过0.15毫米的结构裂纹，采用压力灌浆的方法进行修复；而对于宽度小于0.15毫米的裂纹，则无需采取修复措施。

经过实地勘察，桥梁表面有多处混凝土缺陷显现。针对钢筋保护层剥落、预置构件暴露等混凝土表面问题，首先应对钢筋和钢质预置件表面实施除锈和防锈处理，随后再利用高分子聚合物砂浆对表面进行修复作业。

3.2箱梁腹板纵向裂缝处理措施

桥梁的第十一跨部分出现了显著的纵向裂缝问题，尤其是箱体内部的损害程度更为加剧。针对第十一跨目前的状况，我们计划实施压力灌浆和加固钢筋粘贴的修复措施，以处理箱梁腹板的开裂和增强其结构强度。在加固过程中，将使用压力注胶粘贴技术来固定加劲钢筋，所选用的钢板材质为Q345B级别，粘贴的宽度设定为200毫米，板厚为8毫米。在进行钻孔作业之前，必须先行探测箱梁内部的预应力钢束及主筋位置，确保在钻孔和螺杆植入过程中不干扰到这些关键结构。

3.3箱梁底板开制进入孔

为确保加固作业顺畅开展，必须在第十与第十一跨的箱梁底部打造四个直径为80厘米的通道孔洞。为防止开孔过程中对周边构造造成过大的干扰，计划采用固定厚度为8毫米的Q345B型号钢板进行事先的加固处理，以保障孔洞周边的结构稳固。

3.4节段接缝处理

桥梁的该区段接合处在预应力钢筋束的固定与联接区域，此处裂缝问题频发，对桥梁的整体构造稳固性构成了重大威胁。在此接合部位，开凿了宽度和深度各为20毫米的“U”型凹槽，随后使用水泥基的渗透结晶型防水剂对接缝进行了填充处理，工程收尾后需进行至少3天的保养维护。

使用声波透射技术进行桥梁桩基检测，现场检测内容主要包括以下3项：（1）声测管的平行性测量，检测各个声测管是否完全平行，实测显示4根声测管的平行数据较小，但在误差可控范围内；（2）声测管之间的距离关系，以及声测管在桩基中距离外壁的实际距离，测量结果为声测管之间的距离为2 360 mm;(3）测量声测管的管径为57 mm，管壁厚度为3.5 mm，考虑到管壁厚度对测量结果影响不大，因此，该数据被预留到后期的误差分析中使用。

在正式开始检测后，先采用了平测的方式。在测量中，采用同步提升发射换能器和接收换能器的方式进行测量，为了降低误差，在同步提升中使用了水平仪进行校准，在发射波的控制中，为了保证测量效果，整个过程都在根据需求实时调整频率和振幅，频率通过发射器数据进行控制，振幅则根据声波监测仪的监测结果进行相对控制。在侦测到异常缺陷时，记录高度数据，完成第一组测量后，对剩下的管道进行两两测量，将获取的数据输送到呈现仪中建立大体的数据模型，将定性分析转化为定量分析。

检测结果显示，处理后的接缝区域达到了以下要求：超声波传播速度稳定，表明混凝土的密实度得到了显著提高。回弹值符合设计标准，证明混凝土的强度得到了有效恢复。接缝区域的裂缝宽度明显减小，防水效果显著。通过超声波回弹法的检测，可以确认“U”型凹槽填充水泥基渗透结晶型防水剂的裂纹处理方法在现浇连续箱梁桥节段接缝处理中是合理可行的，能够有效提高桥梁的整体构造稳固性和使用寿命。

3.5施工中要注意的问题

在实施现浇箱形梁的建造作业期间，通过优化骨料分布、添加混凝土外加剂以及减少水泥的使用量，可以有效控制混凝土的发热量；同时，通过降低石子温度和拌和水温度等手段，有助于减少混凝土的浇筑热，从而显著减少箱形梁建设中裂缝产生的风险，确保梁体施工的品质。

在箱形梁的浇筑过程中，采取逐层浇筑的方法可以减小浇筑层的厚度，这有利于混凝土热量的快速散发；在高温天气条件下，白天施工时使用遮阳措施也能有效减少裂缝的形成。施工过程中必须使用规范化的支架，并严格遵循施工技术规范执行，以减少施工中出现的初始裂缝。箱形梁的施工顺序应从正弯矩区域向负弯矩区域逐步展开，这样的施工顺序同样有助于降低裂缝发生的可能性。

结论

为了确保现浇连续箱梁施工的品质达到预期标准，实现其建设目标，必须高度重视裂缝这一关键问题。需要对裂缝产生的根源进行深入剖析，探究其成因，同时从方案设计及现场施工两大环节着手，运用切实可行的措施进行改进，从而减少裂缝发生的可能性，确保结构整体的稳固性，进而提高施工的整体水平。

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