某变截面连续箱梁桥病害分析与加固设计要点

张榄

（湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北武汉 430000）

0 前言

在当前连续箱梁桥体的施工设计环节，建筑企业想要保证工程质量，一方面要对施工材料、机械设备、施工人员与施工环境等提出明确要求，为桥梁施工提供稳定的资源保障。另一方面要从设计环节入手，采用现代化技术对桥体建设过程进行模拟，验证各施工阶段施工方案的准备充足性，同时还可以提前找出桥体建设中存在的病害问题，通过加强桥体内部结构稳定性，调整箱梁与变截面的设计要点，使桥体实际建设效果满足施工方案的工艺参数要求。因此，本文以实际工程为例，针对连续箱梁施工段的病害问题展开分析，进而制定针对性的加固防护措施，对强化案例桥体使用质量具有重要意义。

1 工程概况

为了准确辨析连续桥梁施工中存在的质量问题，本文以实际工程为例，通过对该工程施工中存在的桥梁病害进行汇总，进而提出针对性的解决策略，将设计方案与施工措施相结合，案例桥梁的全长为180m，单幅桥面的宽度数值为16m，为保证桥梁跨度设计方案的有效执行，采用连续箱梁的施工结构模式，搭配现浇混凝土施工技术，针对桥梁不同区域，采用不同标号的混凝土材料，这样可以最大限度保证桥梁的整体稳定性。同时为保证该桥梁工程的施工效率，对病害问题进行分析，进而提出加固设计措施，解决质量隐患。

2 变截面连续箱梁桥病害分析

2.1 箱梁腹板裂缝问题

大部分桥梁在长期使用后，其箱梁腹板都会出现质量问题，一方面是施工技术与材料存在问题，缺乏有效的质量保障，另一方面则是桥梁长期处于超负荷的运行情况，当箱梁腹板开裂后，便会引发各类裂缝问题，例如受到箱梁内外的温度差异影响，会导致出现温度梯度，箱梁纵向与横向之间的预应力也会严重损失，进而使箱梁内部结构稳定性降低。同时混凝土在长期使用过程中还存在收缩曲面等问题，这样都与施工过程中产生的误差存在一定关联，因此在综合因素的影响下，如果桥体长期处于超负荷运行状态，则会使混凝土的抗拉强度超出设计值，当抗拉强度的数值超出规定范围时，便无法维系箱梁腹板的结构稳定性，从而引发混凝土裂缝或内部结构损坏等问题，将会引发比较严重的裂缝与桥体断裂问题[1]。

2.2 箱梁顶板与翼板裂缝问题

由于横向弯矩的负载通常会超出规定范围，因此会对混凝土的收缩性造成一定的影响，当箱梁顶板的负载力不断提升时，便会影响左右两侧的翼板，导致混凝土裂缝问题，由于箱梁结构的桥梁施工跨度较大，需要保证各施工段的质量，才能对桥梁整体稳定性提供保障，但是，箱梁顶板的稳定性失衡，将会逐渐延伸至四周，导致混凝土裂缝与其他桥梁病害问题，而且此类问题还会受到外部环境因素的影响，如果没能及时发现，将会使裂缝程度不断加剧，使连续箱梁桥体的病害问题愈加严重[2]。

2.3 横隔板裂缝问题

横隔板裂缝也是案例桥梁存在的主要病害问题，由于车辆运行过程中箱梁横隔板所受的外部应力会逐渐增加，当抗扭性能超出规定范围时，也就是当汽车荷载偏心加载时，会产生较大的扭距，这样也会对桥体内部结构造成影响，进而导致箱梁横隔板内部产生较大的应力，如果应力超出横隔板混凝土抗拉强度，便会导致桥体表面产生裂缝，当箱梁温度梯度差异较大时，也会导致横隔板下方的锐角部分无法克服外部预应力，而且横隔板与混凝土之间契合性降低，最终导致桥体表面出现裂缝病害。

3 变截面连续箱梁桥病害的加固设计要点

3.1 保证主梁节段的接缝与补强工作

为解决案例桥梁的病害问题，要从多方面入手，提出相应的加固设计措施，还要对桥体内部结构的稳定性进行监测，如果超出规定范围，则要采取一定的补强措施，例如重新对钢结构及混凝土结构强度进行修复，将混凝土裂缝修复技术与注浆技术相结合，一方面要对桥体内部的结构稳定性进行判定，严重时要凿开表面，重新布置其内部钢筋与混凝土的结构，并且与周边桥体结构重新构建联系，加强桥体区域的抗拉力。另一方面要结合外部注浆修复技术，对桥面混凝土裂缝进行修复，可以先喷涂防水保护层，在对裂缝进行处理时，采用环氧砂浆材料，根据裂缝开裂程度，判断桥体病害问题的影响范围，采取科学合理的修补技术方案[3]。

3.2 对桥体外预应力进行补充张拉

案例桥体存在中跨施工裂缝问题，其原因为竖向刚度不足，因此导致桥面下凹，使内部结构稳定性降低，桥体表面产生裂缝。因此需要对桥体施加外预应力，将主张拉幅度控制在原有应力基础的10%左右，采用加固模型对张拉过程中的桥体结构稳定性进行测算，通过调整跨中拉应力以及外部预应力，将结构参数控制在规定范围内，这样可以配合桥体表面的裂缝修补技术，起到良好的加固效果[4]。

3.3 布置中跨底面纵向钢板条

对于中跨跨底部的裂缝问题，还可以采用钢板条进行固定，通过对纵向预应力进行加强，以防止桥体表面裂缝问题的进一步扩张，方案二为在箱梁中跨底部外表面对拉粘贴钢板，这样可以缓解桥体内部向外延伸的预应力，结合外部张拉措施，对内部结构稳定性进行补强，具体施工流程如下：①针对箱梁裂缝数量以及分布情况进行详细勘测；②在裂缝接缝处采用压浆封闭处理方式，对表面与桥体内部结构进行同时修复；③分批补张桥体外预应力，使内部结构稳定性得到逐渐提升。

3.4 加强检修维护措施

为保证案例桥梁的使用质量，要根据桥梁的实际应用情况，搭配科学合理的检修维护措施，针对桥体病害问题建立跟踪档案，准确记录各类桥体病害问题的表现形式、处理方式、应用结果，这样可以为后期的桥体加固修复提供数据支撑，同时可以使桥体修复工作更具数据化。准确判定各类桥体病害处理方案的实用性与可靠性，这样在后续出现相同的病害问题时，可以直接照搬，减少研究方案的设计实践，快速处理桥体病害问题，将结构稳定性危害控制到最小。一方面要针对施工技术以及施工材料的契合性展开分析，保证桥体建设过程中各施工材料的应用质量，可以在材料入场与贮存管理环节制定详细的材料管控方案，这样才能保证裂缝封闭修补工作在实施过程中的可操作性与有效性[5]。

3.5 桥体建设中应用加固技术

在桥体建设中还要根据实际情况应用加固技术，例如在桥面铺装施工中，桥面外部破损情况比较严重时，应该将铺装层完全清除之后进行混凝土浇筑，对结构稳定性进行重塑。同时还可以增加截面高度，一般情况下都要根据加固技术的实用效果，调整截面高度，使其外部裂缝与内部结构都可以得到强化处理，进而使正截面的受弯承载能力提升，增强桥体对外部压应力的缓解效果。有效缓解桥体使用过程中所受到的外部应力，避免内部结构遭到破坏。此外还可以采用桥梁端头破损加固技术，对施工过程中的伸缩缝问题进行重点关注，尤其是设计图纸时，要将伸缩缝的结构形式与不同的天气环境相匹配，保证外部环境不会对桥体应用质量造成明显影响。

3.6 落实桥梁工程的养护管理

加强公路桥梁后期运行中的日常维护，如加强桥体箱梁监测，部署技术熟练、施工经验丰富的专业技术人员，定期对桥梁结构进行检查，从一些征兆中及时发现病害、处理病害。加强与运输部门的联系，实行必要的交通管制，减轻桥梁的承载压力，加大桥梁维修养护的资金技术投入，完善桥梁档案资料，对每座桥梁的基本状况、施工原始记录、工程改造、历次自然灾害及意外损坏等进行详细记录。

4 结论

综上所述，在桥梁施工建设中，不仅要对施工技术、材料、设备等进行积极革新，将现代化施工技术应用到桥梁建筑中，同时还要加强设计方案的科学性与可行性，在施工设计阶段解决与规避桥体病害问题，这样才能将各类质量问题扼杀在摇篮之中，以保证桥梁工程的顺利开展。本文以实际工程为例，针对变截面连续箱梁桥体的病害问题进行研究，首先对工程背景进行介绍，其次指出变截面连续箱梁桥体的病害问题，最后提出加固设计措施，具体为保证主梁节段的接缝与补强工作，对桥体外预应力进行补充，布置中跨底面纵向钢板条，加强检修维护措施，建设中应用加固技术，落实桥梁工程的养护管理等，进一步提升桥梁设计的作用与价值。