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大跨度梁式橋常見病害
2010-06-23 來源:中國橋梁網
1、概述
大跨度梁式橋具有造價相對較低、施工簡易快捷、建筑高度小,適應能力強、維護費用少等優點,在我國公路建設中得到越來越廣泛的應用,成為200m跨徑以內的主力橋型。然而,近年來主跨的持續下撓、腹板斜裂縫、底板裂縫等病害現象不斷出現,已成為困擾國內外同類橋型設計、施工及養護的主要問題。跨中下撓往往與梁體跨中段橫向裂縫或大量腹板斜裂縫伴隨出現,其下撓可達到相當大的數值,造成嚴重病害。
由于跨中下撓會進一步加劇箱梁底板腹板開裂,而箱梁梁體裂縫增多使結構剛度降低,進一步加劇了跨中下撓,這兩者互相影響形成了惡性循環。造成這些病害的原因十分復雜,從設計施工到運營養護管理等各個方面都存在著導致問題出現的因素。目前由于其成因的多樣性和復雜性,其因素之間相互作用的機理尚未明確。
2、跨中持續下撓
運營階段所產生的持續下撓主要是由于預應力損失和混凝土收縮、徐變估計不足,嚴重時甚至會發生跨橋。如科羅·巴島(Koror-Babeldaob)橋是一座跨中帶鉸的3跨連續預應力混凝土剛架橋,其跨徑組合為72m+241m+72m,是當時世界上同類橋梁中跨徑最大者。1978年建成通車,通車后不久就產生了較大的撓度,到1990年,其撓度達到1.2m。后來采用體外索施加預應力,使主跨中央撓度減小。19967月加固結束,加固處理后不到3個月就發生了倒塌事故。

科羅·巴島橋倒塌事故
國內的虎門大橋輔航道橋跨中下撓,2002年已達到22cm,與此同時跨中存在一些橫向裂縫及主拉應力斜裂縫。此下撓值已遠遠超過原設計預留值10cm。最近由于橫向裂縫朝腹板發展,下撓值又增大到26cm。下表列出了國內外典型連續剛構橋長期變形。
國內外典型連續鋼構橋長期變形表
橋名
屬國
竣工年
使用時間
主跨(m)
下撓量(mm)
Stolma
挪威
1998
3
301
92
Stovset
挪威
1993
8
220
200
Parrotts
美國
1973
12
195
635
廣東省南海金沙大橋
中國
1994
6
120
220
三門峽黃河公路大橋
中國
1992
10
140
220
虎門大橋輔航道橋
中國
1997
5
270
220
黃石長江大橋
中國
1995
7
245
320
湖北鐘祥漢江大橋跨徑布置為65m+3×100m+65m,五跨連續箱梁橋,于199311月通車。因下撓和開裂等嚴重病害,運行僅10年便成為危橋,在20059月不得不拆除重建。下圖為1218日拍攝的鐘祥漢江大橋,其主橋橋面部分箱梁已被切割運走,大橋橋面變成了數段。

鐘祥漢江大橋拆除現場
3、梁體開裂
在施工過程中,裂縫的產生主要是由于不同齡期混凝土收縮或構造不合理產生。由于各個構件混凝土澆注時間不同,早期澆注的混凝土將對新澆注混凝土的收縮產生約束從而引起裂縫。這類裂縫一般有以下幾種:1、墩身與承臺交界處的豎向裂縫;21號塊與0號塊之間接縫附近的縱橋向裂縫(主要在頂底板);3、腹板分層澆筑接合面處豎向接縫;4、人孔附近等。預應力布置不合理或者施工偏差造成的裂縫主要有:1、頂板橫向裂縫;2、預應力錨頭附近的裂縫;3、曲線底板的分層劈裂等。

預應力混凝土底板分層壓潰
運營階段所產生的裂縫主要有頂板縱向裂縫、腹板斜向裂縫、底板橫向裂縫和底板縱向裂縫等。如廣東南海金沙大橋運營6年后,檢查發現主跨跨中撓度達22cm,主跨箱梁腹板有大量斜裂縫,最大裂縫寬度1.15mm;黃石長江公路大橋通車七年后,于20025月對大橋進行了檢測,發現嚴重的病害,箱梁裂縫檢出2438條,其中1957條分布在箱梁腹板內表面上(占80.3%),384條分布在腹板外表面上(占15.8%),87條分布在箱梁底板上(占3.6%)。

黃石長江大橋

黃石長江大橋腹板裂縫示意圖

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