预应力混凝土桥梁常见病害及原因分析

第３０卷第７期２０１２年７月

河南科学

ＨＥＮＡＮＳＣＩＥＮＣＥ

Ｖ０１．３０Ｎｏ．７

Ｊｕｌ．２０１２

文章编号：１００４—３９１８（２０１２）０７—０９４６—０３

预应力混凝土桥梁常见病害及原因分析

王东威

（河南省交通规划勘察设计院有限责任公司，郑州４５００５２）

摘要：归纳了既有预应力混凝土桥梁的常见病害特征，并对裂缝产生的原因进行了细致的分析．对完善预应力混

凝土桥梁设计理论、桥梁健康监控、施工技术等方面具有很好的指导意义．

关键词：预应力混凝土桥梁；病害；裂缝

中图分类号：Ｕ４４５文献标识码：Ａ

ＣｏｍｍｏｎＤｅｆｅｃｔｓａｎｄＣａｕｓｅｓＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅＢｒｉｄｇｅｓ

ＷａｎｇＤｏｎｇｗｅｉ

（ＨｅｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＰｌａｎｎｉｎｇＳｕｒｖｅｙａｎｄＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｍｍｏｎｄｅｆｅｃｔｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅｓａｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ；ｔｈｅ

ｃａｕｓｅｃｒｅａｔｅｄｔｈｅｃｒａｃｋｉｓａｎａｌｙｚｅｄｄｅｔａｉｌｅｄｌｙ．Ｔｈｅｗｏｒｋｃａｎｐｅｒｆｅｃｔｔｈｅｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｂｒｉｄｇｅｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｂｒｉｄｇｅ：ｄｅｆｅｃｔ；ｃｒａｃｋ

桥梁建成投入使用一段时间后，不可避免地出现各种损伤和缺陷．这些都将导致结构承载能力下降、结构性能劣化、耐久性降低，使其运营状况不能满足需求．对既有预应力混凝土桥梁结构进行检测，充分了解桥梁的实际状况，对准确评估桥梁的实际承载能力，尽量避免费用高昂的桥梁构件替换以及延长桥梁的使用寿命，具有明显的技术和经济上的意义．同时又可以提示潜在危险，及时做出维修或拆除决策，避免重大事故的发生．

１桥梁的常见病害［卜４１

通过对多座预应力混凝土桥梁的调查分析，总结既有预应力混凝土桥梁的常见病害特征如下：

①桥面不平整，铺装层出现不规则的网状裂缝：在超载、超限车辆的长期作用下，在尚未达到设计年限期

时，桥面板即出现凸凹不平或网状开裂的特征；②桥头跳车：对运营数年的预应力砼桥梁而言，桥头跳车是一种普遍的病害现象．据调查，台后路面与桥台路面高差普遍在２～３ＣＨ左右，明显存在台阶．③砼开裂：在预应力砼桥梁中，梁体开裂是一种较为普遍的现象．裂缝按其开裂部位可为：箱梁顶、底板开裂，腹板开裂，齿板开裂，预应力锚头附近局部应力引起的开裂等．这些裂缝如不及时发现并维修，就会使小裂缝发展成大裂缝，小病酿成大病．④钢筋锈蚀：钢筋锈蚀体积膨胀导致砼开裂或表面砼成块脱落．砼开裂后又使原来处于砼保护层下的钢筋暴露于空气中，如此恶性循环，如不及时维修养护，对桥梁的危害也是并不可忽视的．⑤桥梁附属构筑物的病害：伸缩缝装置设置在梁端构造上较薄弱部位，受桥面温度的变化影响和车辆荷载作用，频繁不断地伸缩变形，很容易损坏，不仅影响行车的舒适性，而且由于伸缩缝的损坏可能使水向下渗漏到梁主体结构和造成支座锈蚀等破坏．

这些病害的存在，极大地影响着桥梁结构的正常使用功能．正如人体健康过程是一个动态过程一样，桥梁结构的“疾病”也是可以转变的过程．小的病害如不及时处理，将会演变成大的病患，而及时的监控、诊

收稿日期：２０１２—０３—１０

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０５０８０４０）

作者简介：王东威（１９７４一），男，河南巩义人，高级工程师，工学硕：｝，主要从事桥梁结构设计和检测．

万方数据

２０１２年７月王东威：预应力混凝土桥梁常见病害及原因分析一９４７一断、治疗则会使结构处于安全的状态．

２预应力桥梁常见裂缝产生原因

在预应力混凝土桥梁中，由于各种原因产生的裂缝使得结构处于相对不利的状态，如何有效地判别裂缝产生的原因，对后期的加固维修有着至关重要的作用．通过多个桥梁裂缝特征状况分析，总结预应力混凝土桥梁中常见裂缝产生原因如下：

２．１材料质量不好

①水泥质量不好，浇注后产生不规则裂缝．②骨料不好：一是当骨料含泥量过大时，随着混凝土干燥、收缩，出现不规则裂缝．二是当骨料是反应性或风化骨料时，在混凝土硬化后将出现裂缝．

２．２施工质量不好

①混凝土搅拌、运输时间过长，使混凝土凝固速度加快，在整个结构上产生裂缝．②模板移动或鼓出，使混凝土在浇注后不久产生与模板移动方向平行的裂缝．③支架下沉、脱模过早、不均匀下沉，使混凝土在浇注后不久产生裂缝．裂缝宽度比较大，有的达１～２ｍｍ．其裂缝图如１所示．

图１施工质量问题产生的裂缝

Ｆｉｇ．１Ｃｒａｃｋｂｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｓ

④接头部位处理得不好，造成预制构件装配时的施工接缝和现浇混凝土时的新旧混凝土缝变成裂缝．由于安装时支座设置工作粗糙，使支点处与桥轴垂直方向上形成倾斜扭裂．⑤养生不好，塑性收缩状态将会在混凝土表面发生方向不定的收缩缝．裂缝深度较浅，约为钢筋保护层厚度，特别在空气干燥时浇注的混凝土更容易产生．⑥在振捣不充分，或析水多的混凝土，断面高度急变的部位，以及钢筋、导管等的保护层小的时候，常因混凝土的沉降，导致在混凝土刚浇注之后产生深度较浅的裂缝，通常裂缝沿钢筋或导管方向产生．⑦大体积混凝土、使用了早强水泥的混凝土，在冬季养生不够时，常因混凝土的水化热作用，在浇注后２．３ｄ产生裂缝，裂缝常以直线等间距出现．在新旧混凝土接头等处，沿着与接缝面的垂直方向产生裂缝．⑧水灰比大的混凝土，由于干燥收缩，在龄期２～３个月内容易产生裂缝．大体积混凝土有时在６～８个月内产生的．这类裂缝往往在开口、角隅等部位容易产生，特别是当浇注断面很薄，硬化后经过较长一段时间，更容易产生由于约束引起的收缩裂缝．对刚架结构等，如受梁约束之后浇注桥面板，也容易产生水平方向的裂缝．收缩裂缝多为贯通裂缝．

２．３设计原因导致产生裂缝

①当设计的混凝土抗压强度不够时，在承压应力大的部位，由于出现局部拉应力，常常导致产生裂缝，如图２所示．②加固钢筋和构件截面面积不足时，常因扭曲或在局部应力作用下，在构件较弱的部位产生裂缝，如图３所示．

图２混凝土抗压不足产生的裂缝Ｆｉｇ．２Ｃｒａｃｋｂｙｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈ角隅处局部应力裂缝

预应力钢丝

图３钢筋不足时产生的裂缝

Ｆｉｇ．３ＣｒａｃｋｂｙＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ

③由于预应力不足，超载的永久荷载，二次应力，温度作用等产生剪切裂缝，近似按４５度倾斜，一般出现在支

点与反弯点之间的区域，而且在设计中缺乏对多室箱梁腹板内剪力分布的认识，横截面设计中未考虑横截面的实际变形，如图４所示．④砼抗拉能力不足，将导致箱梁弯曲裂缝的发生，弯曲裂缝一般很小，结构不受

万方数据