混凝土現(xiàn)澆箱梁受力裂縫研究

湯 浩

(中交基礎設施養(yǎng)護集團有限公司，北京 100011)

1 研究背景

現(xiàn)澆箱梁是橋梁上部結構中一種常用的結構形式，現(xiàn)澆箱梁有許多不可忽視的優(yōu)點，它的整體性特別好、抗扭剛度較大、抗彎剛度較大，不容易發(fā)生扭轉(zhuǎn)傾覆，同時在許多大跨徑以及彎橋中也有突出的優(yōu)勢，因為它不受線形的限制，但是在服役過程中現(xiàn)澆箱梁也會出現(xiàn)各種各樣的裂縫，由于現(xiàn)澆箱梁受力系統(tǒng)比較復雜，因此，如何判斷裂縫性質(zhì)成為了一項很重要的工作。

2 工程概況

某橋為南北走向，平曲線位于直線上。橋梁縱斷面位于4.0%上坡及4.0%下坡路段上，曲線半徑為1 600 m。橋梁起點樁號為K0+193，終點樁號為K0+499，全長306 m，斜交角為90°。上部結構為(3×30+4×30+3×30) m跨徑預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁。梁高1.8 m，斜腹板，采用單箱三室截面，按部分預應力混凝土A類構件設計，道路等級為城市主干道。

橋梁上部混凝土結構均采用C50混凝土，臺身及墩身采用C40混凝土，承臺及樁基采用C35混凝土；預應力鋼絞線采用高強度低松弛鋼絞線，公稱直徑15.20 mm，標準強度1 860 MPa。

3 外觀檢查結果

在檢測過程中，第1跨共發(fā)現(xiàn)裂縫18條，其中底板橫向裂縫16條，長度為1.65～6.03 m，寬度為0.026～0.146 mm，裂縫深度為18.6～135.8 mm，腹板豎向裂縫2條，長度為0.41～0.42 m，寬度為0.034～0.053 mm，部分裂縫情況統(tǒng)計如表1所示。

表1 外觀檢測情況

4 荷載試驗結果

4.1 荷載工況

工況1：第1跨跨中裂縫區(qū)域正彎矩測試(左側偏載)。

工況2：第1跨跨中裂縫區(qū)域正彎矩測試(中載)。

工況3：第1跨跨中裂縫區(qū)域正彎矩測試(右側偏載)。

4.2 測點布置

在跨縫處粘貼應變計，并向兩測首尾相接布置。在裂縫兩端即裂縫消失處也粘貼應變計。在梁底布置撓度測點，同時在橋面布置模塊測試橋梁模態(tài)、陣型、阻尼比。

4.3 測試結果

如圖1所示，為典型裂縫跨縫測點應變曲線圖。

圖1 典型裂縫跨縫測點應變曲線

1)通過試驗結果得到，跨縫測點實測應變值顯著>計算值，且在第3級荷載(54%)、第6級荷載(84%)時分別出現(xiàn)明顯拐點，應變值增大速率加快。

2)通過裂縫消失處測點應變實測值與計算值對比。測點實測應變值從第1級開始就遠>計算值，因此處應變測點布置在裂縫消失處，故此處應變變化規(guī)律表明，裂縫在長度方向有開展趨勢。

3)在各級荷載作用下，跨縫測點應變值偏大，遠離裂縫兩個測點測值與計算值相當，可認為其所在區(qū)域已脫出應變釋放區(qū)；臨近裂縫的兩個測點測值較遠離裂縫測點有所減小，但減小幅度較小，表明裂縫周圍區(qū)域存在應變向裂縫釋放的現(xiàn)象，但應變釋放并非跨縫應變值顯著偏大的決定因素。

4)未跨縫測點應變均<計算值，且線性關系良好。

5)在各級荷載作用下，撓度各級實測結果均<計算值，且線性關系良好。

6)通過動載實驗得到，實測頻率>計算頻率。

5 無損檢測結果

對裂縫保護層就進行了測量，從結果可以看出有的裂縫深度已經(jīng)超過保護層厚度，部分具體情況表2所示。

表2 保護層檢測情況

6 檢測結果分析

1)在試驗荷載作用下，試驗跨控制構件主要測試工況呈線彈性工作狀態(tài)，控制截面主要測點應變、撓度校驗系數(shù)<1，相對殘余變形≤0.2，滿足[文獻1]的要求，但開裂截面不滿足[文獻2]中有關預應力混凝土A類構件的要求；試驗過程中，相關墩臺穩(wěn)定未發(fā)生沉降；實測各階頻率>計算值，實測振型與分析相符。

2)試驗跨所選典型裂縫所測得的跨縫應變值顯著>計算值，各裂縫寬度擴展明顯，長度有擴展趨勢，跨縫應變曲線在加載效率均勻增加的情況下，出現(xiàn)拐點，應變變化速率突變。綜合以上特點，認為該跨線橋第2聯(lián)典型裂縫符合結構性裂縫特征，對局部截面削弱明顯，判定為結構性裂縫。

3)綜合分析認為：某橋第1聯(lián)整體剛度滿足設計荷載等級(城-A級)要求，但各典型裂縫為結構性裂縫，開裂截面承載力不滿足規(guī)范對預應力混凝土A類構件正常使用極限狀態(tài)的要求。

4)通過這個例子可以看出，如果想要判斷現(xiàn)澆箱梁梁底橫向裂縫、腹板豎向裂縫是否為受力裂縫，需要根據(jù)外觀檢測結果、無損檢測結果和荷載試驗檢測結果綜合判斷，而最核心的就是測試受力裂縫的受力狀況，這就需要在裂縫上布置跨縫測點，同時為了對比，在相同截面位置也要布置測點，在相同荷載作用情況下兩類測點會呈現(xiàn)不同的受力模式，進而判斷裂縫是否為受力裂縫。

5)在本次判斷梁底橫向裂縫和腹板豎向裂縫是否為受力裂縫的關鍵就是看應變曲線圖是否會有拐點，因為如果在試驗過程中曲線不出現(xiàn)拐點，那就意味著裂縫在荷載試驗過程中沒有突變，而如果出現(xiàn)明顯拐點就說明裂縫寬度隨著受力增大而明顯增大，符合受力裂縫特征。

7 結束語

在今后的檢測過程中，檢測人員發(fā)現(xiàn)橋梁疑似出現(xiàn)受力裂縫的情況時應該多方面考慮，不能僅僅通過外觀判斷，要結合無損檢測結果，荷載試驗結果綜合分析，確保準確判斷裂縫性質(zhì)，為以后的維修加固提供可靠的依據(jù)。

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