橋梁病害與設(shè)計(jì)防治

第一節(jié)橋梁上部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害與防治第八章橋梁病害與設(shè)計(jì)防治第二節(jié)簡(jiǎn)支空心板和先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害與防治第三節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的病害與防治第四節(jié)支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土連續(xù)箱梁

的病害與防治第五節(jié)下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋的病害與防治第六節(jié)飛鳥型中承式系桿拱的病害與防治第七節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的病害與防治第八節(jié)下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)工程的病害與設(shè)計(jì)防治第一節(jié)橋梁上部結(jié)構(gòu)常見(jiàn)病害與防治一、設(shè)計(jì)原因造成預(yù)應(yīng)力混凝土極限承載力不足1.具體表現(xiàn)

輕則混凝土開(kāi)裂，重則整橋垮塌。2.形成原因①個(gè)別設(shè)計(jì)人員對(duì)《公路鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD62-2004）（以下簡(jiǎn)稱“橋規(guī)”）中兩種極限狀態(tài)的混淆和誤解所致。

承載能力是指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成且建成通車后結(jié)構(gòu)所固有的能力，只與其混凝土截面的形式、尺寸大小、設(shè)計(jì)強(qiáng)度、鋼筋（包括預(yù)應(yīng)力筋）的總面積和設(shè)計(jì)強(qiáng)度以及布置形式有關(guān)，其不因外力條件的不同而不同，這種能力還包括可靠度所需的安全系數(shù)。一般地說(shuō)，極限承載能力是優(yōu)化設(shè)計(jì)試算出來(lái)的，并逐步逼近的，其中各種永久作用、可變作用等分塊計(jì)算、優(yōu)化、組合后，才求得了總的結(jié)構(gòu)極限承載力，包括安全系數(shù)，成橋后極限承載力一般就不會(huì)再增加了。承載能力極限狀態(tài)是結(jié)構(gòu)在塑性階段的一種工作狀態(tài)，也可以說(shuō)是一種限值，是力的概念！這一過(guò)程常稱為強(qiáng)度計(jì)算。

而正常使用極限狀態(tài)，是指在彈性狀態(tài)下，即正常使用中的預(yù)應(yīng)力混，凝土橋梁結(jié)構(gòu)或普通鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的限值，即鋼材與混凝土的應(yīng)力限值，結(jié)構(gòu)剛度的限值——變形的限值以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的限值，是應(yīng)力和變形的概念，我們常稱其為應(yīng)力驗(yàn)算（實(shí)際上也是強(qiáng)度問(wèn)題）。②“理論計(jì)算”中的問(wèn)題帶來(lái)的。

后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力張拉錨固、壓漿凝固以前，這個(gè)階段同時(shí)也是一期恒載作用的階段，其結(jié)構(gòu)模式是組合結(jié)構(gòu)，而非勻質(zhì)結(jié)構(gòu)，就是說(shuō)在張拉過(guò)程中預(yù)應(yīng)力筋相對(duì)混凝土有位移（伸長(zhǎng)與轉(zhuǎn)動(dòng)）。但是，“理論計(jì)算”中抗一期恒載彎矩的能力是按勻質(zhì)結(jié)構(gòu)的塑性階段計(jì)算的，從根本上說(shuō)是在塑性階段預(yù)應(yīng)力達(dá)不到它的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

③設(shè)計(jì)或施工對(duì)施工方法的選擇錯(cuò)誤而引起的。

個(gè)別設(shè)計(jì)人員對(duì)施工中的施工方案能否滿足和保證極限承載能力的要求認(rèn)識(shí)不足，他們以為只要結(jié)構(gòu)尺寸和配筋滿足承載力要求就萬(wàn)事大吉，其實(shí)這只是靜態(tài)的，相應(yīng)的施工方案是動(dòng)態(tài)的，特別是體系轉(zhuǎn)換，也與承載力有關(guān)。

④計(jì)算軟件的謬誤和混亂造成的。

3.設(shè)計(jì)預(yù)防措施

應(yīng)該熟練掌握設(shè)計(jì)規(guī)范的含義，正確地反映結(jié)構(gòu)物的受力圖示，同時(shí)設(shè)計(jì)工程師也應(yīng)正確地選用施工方案，并針對(duì)該施工方案，正確地設(shè)計(jì)、計(jì)算相應(yīng)結(jié)構(gòu)物的極限承載力。二、設(shè)計(jì)原因造成正常使用狀態(tài)的預(yù)應(yīng)力不足

1、正常使用階段的預(yù)應(yīng)力不足分為兩類情況：

（1）極限承載力能滿足“橋規(guī)”要求，但永存預(yù)應(yīng)力不足，使全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)變成了A類或B類部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，而業(yè)主一般并不希望混凝土中有拉應(yīng)力或帶裂紋的部分預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

（2）因承載力不能滿足“橋規(guī)”，故而預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)偏少，因而預(yù)應(yīng)力不能滿足要求。

2、造成預(yù)應(yīng)力筋少主要有四方面原因

（1）計(jì)算理論的謬誤。

在計(jì)算永存預(yù)應(yīng)力時(shí)，已不能使用塑性階段的三個(gè)平衡方程式，由于鋼絞線在波紋管內(nèi)有相對(duì)位移，因而該截面混凝土的永存預(yù)應(yīng)力，不是由該截面鋼絞線直接傳給的，即平面假定不適用于組合結(jié)構(gòu)，就是說(shuō)承載力不夠，預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)隨著減少，截面上混凝土的永存預(yù)應(yīng)力偏小。

（2）設(shè)計(jì)計(jì)算中有錯(cuò)誤、漏項(xiàng)或參數(shù)取用不合理，如墩臺(tái)沉降值取用偏小，溫度取用值偏小等。

（3）摩阻系數(shù)取值偏小，而實(shí)際發(fā)生的大，因而預(yù)應(yīng)力損失大，特別是曲線型布置的預(yù)應(yīng)力筋和扁波紋管，也有μ值的取用偏小所致。

（4）計(jì)算軟件本身的漏項(xiàng)，設(shè)計(jì)者不易發(fā)現(xiàn)。三、設(shè)計(jì)永存預(yù)應(yīng)力過(guò)大

永存預(yù)應(yīng)力過(guò)大，造成混凝土梁反拱開(kāi)裂，甚至壓碎混凝土，同樣是內(nèi)在質(zhì)量的主要病害、甚至造成重大惡性事故。1、具體表現(xiàn)

對(duì)于簡(jiǎn)支梁，裂縫位于梁的上表面，分布于端部至四分點(diǎn)之間，越靠近支點(diǎn)處裂紋越寬。反拱度過(guò)大以及開(kāi)裂的情況十分普遍，不僅影響二期恒載的施工（整體很凝土和橋面鋪裝），而且在營(yíng)運(yùn)階段梁體變形大，常引起橋面鋪裝層開(kāi)裂，并引發(fā)橋面水毀等質(zhì)量問(wèn)題。

對(duì)于連續(xù)結(jié)構(gòu)，在中跨跨中甚至?xí)a(chǎn)生大偏心壓毀的惡性事故。2、形成原因

反拱度主要是端部預(yù)應(yīng)力的負(fù)彎矩所產(chǎn)生的，這種負(fù)彎矩不僅要平衡恒載也要平衡活載和其他外力所產(chǎn)生的正彎矩，因此除一期恒載平衡掉一部分外，大部分負(fù)彎矩仍預(yù)加在梁上，如果此時(shí)預(yù)應(yīng)力過(guò)大或預(yù)應(yīng)力筋偏心距e太大，梁端負(fù)彎矩將很大，恰恰此時(shí)梁的抗彎剛度又最小，加之孔道的面積不能計(jì)入剛度，所以容易造成較大的反拱度，以至開(kāi)裂。四、橋梁病害的形態(tài)分析法調(diào)查檢測(cè)初步分析直接原因分析設(shè)計(jì)文件、施工方案等處置方案或防治措施得到根本原因裂縫方向、發(fā)展趨勢(shì)、角度裂縫部位、數(shù)量裂縫長(zhǎng)、寬、深裂縫可能形成時(shí)間特殊裂縫形態(tài)撓度形態(tài)彎矩形成的拉應(yīng)力裂縫剪切產(chǎn)生的主拉應(yīng)力裂縫自應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫早期混凝土裂縫第二節(jié)簡(jiǎn)支梁空心板和先簡(jiǎn)支后連續(xù)結(jié)構(gòu)

常見(jiàn)病害與防治一、鋼筋混凝土簡(jiǎn)支空心板（1）常見(jiàn)病害形態(tài)：板梁縱向開(kāi)裂，呈規(guī)律間距分布。（2）主要原因：通常設(shè)計(jì)時(shí)板梁按預(yù)制裝配式板進(jìn)行

配筋設(shè)計(jì)，實(shí)際施工時(shí)卻改成整體現(xiàn)澆式，配筋

沒(méi)有相應(yīng)調(diào)整，板雙向受力后橫向彎矩過(guò)大必然

造成板梁縱向開(kāi)裂。適用跨徑一般10m以下，通常做成等厚的實(shí)體板。二、預(yù)應(yīng)力混凝土空心板經(jīng)濟(jì)實(shí)用、施工技術(shù)成熟、預(yù)制運(yùn)輸安裝方便，建筑高度小且整體性好，目前在公路中廣泛使用。（1）先張法：適用跨徑10-20m，預(yù)制板厚0.45-0.70m；（2）后張法：適用跨徑16-25m，預(yù)制板厚0.75-1.10m。常見(jiàn)病害介紹如下：（1）梁體開(kāi)裂，分橫橋向裂縫和縱橋向裂縫兩大類梁底大量橫向裂縫梁底縱向裂縫（2）支座脫空或開(kāi)裂支座脫落支座變形開(kāi)裂（3）凈空不夠，梁底混凝土撞損鋼絞線刮斷混凝土撞損鋼筋斷裂三、簡(jiǎn)支預(yù)應(yīng)力T梁適用跨徑達(dá)20-50m，預(yù)制梁高1.05-2.60m，T梁跨徑增大后吊裝重量增加，吊裝時(shí)穩(wěn)定問(wèn)題突出，整體性比箱梁差，部分制約了其大規(guī)模使用。（1）端橫隔板因活載偏載引起主拉應(yīng)力開(kāi)裂嚴(yán)重，少數(shù)出現(xiàn)腹板因超載引起主拉應(yīng)力開(kāi)裂和跨中正彎矩開(kāi)裂及腹板底表面鋼筋外露銹蝕；（2）行車道板和橫梁濕接縫是該結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，易出現(xiàn)病害；（3）T梁下的板式橡膠支座脫空、剪切變形、老化病害嚴(yán)重。四、先簡(jiǎn)支后連續(xù)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁是一種較先進(jìn)的結(jié)構(gòu)型式，近年來(lái)在公路橋梁中廣泛應(yīng)用，其適用跨徑達(dá)20-40m，預(yù)制梁高1.2-2.2m。常見(jiàn)病害：（1）梁體開(kāi)裂。主要表現(xiàn)為橫向濕接縫的縱向裂縫、橫隔板的豎向裂縫和梁底縱向裂縫三大類。（2）支座脫空或開(kāi)裂。（3）箱梁翼緣混凝土受侵蝕。水蝕混凝土第三節(jié)懸澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的病害

和防治一、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫的形態(tài)1.腹板斜裂縫形態(tài)2.正負(fù)彎矩裂縫形態(tài)3.底板裂縫形態(tài)多位于中跨，形態(tài)分為I型和II型，I型為橫橋向裂縫，II型為順橋向、長(zhǎng)度較大的裂縫。4.翼板裂縫形態(tài)5.頂板下緣（內(nèi)表面）縱向開(kāi)裂狀態(tài)裂縫一般在單箱單室中最容易發(fā)生，或者箱室較寬時(shí)，位于頂板下緣的箱室跨中，通常一道三條，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，甚至較寬，但未裂透。6.三跨連續(xù)梁的撓度形態(tài)每當(dāng)裂縫嚴(yán)重時(shí)，在跨中就伴隨有較大的下?lián)隙?，抵消了預(yù)拱度。某三跨連續(xù)梁橋的撓度形態(tài)二、造成預(yù)應(yīng)力不足的一個(gè)原因——“對(duì)拉”問(wèn)題預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁內(nèi)正、負(fù)彎矩預(yù)應(yīng)力束往往設(shè)計(jì)成方向相反，張拉雖不同時(shí)，但張拉方向會(huì)相反，因此常稱其為“對(duì)拉”。正彎矩預(yù)應(yīng)力的“對(duì)拉效應(yīng)”以三跨連續(xù)梁為例，合攏邊跨時(shí)，中墩仍為臨時(shí)固結(jié)狀態(tài)，張拉邊跨底板正彎矩預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，如果考慮邊支座的水平摩阻力結(jié)構(gòu)此時(shí)就是一次超靜定結(jié)構(gòu)，正彎矩預(yù)應(yīng)力束張拉時(shí)就須克服這個(gè)邊支座的水平摩阻力，頂?shù)装宓恼?fù)彎矩預(yù)應(yīng)力就要損失，也就是產(chǎn)生“對(duì)拉”，而使預(yù)應(yīng)力不足。三、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系由于設(shè)計(jì)和施工是兩個(gè)單位，甚至是兩家不同的系統(tǒng)，這才有設(shè)計(jì)與施工關(guān)系這個(gè)話題，甚至兩者相互脫離的問(wèn)題。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的內(nèi)力效應(yīng)，它是隨施工方案和施工方法的不同而不同，一旦施工方案有變，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力也將隨之變化，這一點(diǎn)是任何設(shè)計(jì)者都必須明白的；反過(guò)來(lái)，施工者亦然。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的最大特征是靜態(tài)時(shí)自重荷載在結(jié)構(gòu)內(nèi)的效應(yīng)十分均勻，但是這一特征隨結(jié)構(gòu)布置和施工方法的不同而不同。為了最大限度地發(fā)揮上述特征，設(shè)計(jì)和施工時(shí)，必須都以靜態(tài)圖式為最終目標(biāo)，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和施工方法的正確性。四、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的裂縫分析與防治裂縫的形態(tài)無(wú)論多少種，但其混凝土裂縫或破壞的力學(xué)原因則僅有一種，即裂縫兩側(cè)的拉應(yīng)力所致。對(duì)于預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁裂縫的原因重點(diǎn)在于拉應(yīng)力，即彎矩裂縫和主拉應(yīng)力裂縫。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁規(guī)律性開(kāi)裂、下?lián)系脑驓w納如下:（1）橋規(guī)所依據(jù)的結(jié)構(gòu)理論與實(shí)際結(jié)構(gòu)不符，特別是預(yù)應(yīng)力計(jì)算圖式是組合結(jié)構(gòu)，而不是設(shè)計(jì)理論所假定的平面勻質(zhì)結(jié)構(gòu)。（2）預(yù)應(yīng)力作為使用階段的外力來(lái)計(jì)算其內(nèi)力效應(yīng)時(shí)，應(yīng)遵循彈性理論而不能借用塑性理論。由于不是破環(huán)階段，因此原計(jì)算公式應(yīng)商榷。（3）正確理解設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系，其中一期恒載的內(nèi)力效應(yīng)隨施工方案、方法的不同而不同。特別是不正確地進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，會(huì)使預(yù)應(yīng)力不足或偏多。（4）85“橋規(guī)”中對(duì)混凝土收縮徐變和溫度應(yīng)力的影響估計(jì)不足，特別是收縮徐變。（5）其他原因：如汽車荷載的超載、混凝土和預(yù)應(yīng)力施工的不均勻因素等。本節(jié)前面提及的第1、2、6裂縫形態(tài)的成因與防治如下：（1）預(yù)應(yīng)力效應(yīng)的計(jì)算模式有誤，是組合結(jié)構(gòu)而不是勻質(zhì)結(jié)構(gòu)，使一期恒載的抗彎能力下降了20%~30%，更不能用塑性工作狀態(tài)代替彈性工作狀態(tài)。（2）一期恒載內(nèi)力效應(yīng)未從懸臂梁轉(zhuǎn)換成連續(xù)梁體系，支點(diǎn)負(fù)彎矩和中支反力都增加了約20%~30%，即雖然合攏了，但一期恒載仍是單跨單懸臂梁，（三跨連續(xù)）不是連續(xù)梁內(nèi)力分布。（3）“對(duì)拉”使正彎矩區(qū)的預(yù)應(yīng)力引發(fā)正負(fù)彎矩的重分配，或者說(shuō)正彎矩預(yù)應(yīng)力效應(yīng)是超靜定結(jié)構(gòu)，增加了負(fù)彎矩區(qū)的拉應(yīng)力和負(fù)彎矩。（4）對(duì)混凝土收縮與徐變以及溫差影響的估計(jì)不足。（5）構(gòu)造原因是未設(shè)計(jì)腹板的彎起鋼筋，豎向預(yù)應(yīng)力效率較低。（6）施工中的不均勻性和超載等也是“系統(tǒng)”問(wèn)題，并非偶然。為從根本上防治，則是要修正規(guī)范，克服設(shè)計(jì)誤區(qū)，正確地理解設(shè)計(jì)與施工的關(guān)系，同時(shí)加強(qiáng)施工管理，提高施工質(zhì)量，并加強(qiáng)交通管理，減少超載的影響。第四節(jié)支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼筋混凝土

連續(xù)箱梁的病害與防治一、某有支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋1、工程概況

某港區(qū)有支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，30m+40m+30m單箱三室，全寬18.5m，箱梁底板全寬12.5m，單室寬3.55~3.8m，等高粱2.494m，頂板最小厚度25cm，一期恒載即發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重裂縫。橫截面細(xì)部尺寸2.箱室頂板與腹板裂縫病害形態(tài)（皆內(nèi)表面）（1）頂板橫向裂縫（2）頂板縱向裂縫（3）頂板交叉形裂紋（4）腹板內(nèi)側(cè)豎向裂縫（5）腹板與底板交角處有許多“狗洞”、“蜂窩”、“麻面”3.裂縫原因分析與設(shè)計(jì)防治頂板裂縫在大多數(shù)情況下位于單箱單室的橫橋向跨中下緣，由于箱室支架未能預(yù)壓（特別是支架剛度不夠時(shí)），頂板的模板又不設(shè)預(yù)拋高，因而支架的變形過(guò)大，常見(jiàn)箱室頂板跨中有沿縱向裂縫，而且在一期恒載施工后即出現(xiàn)?；炷粒ǖ赐耆蹋╅_(kāi)裂，還在于施工單位澆筑混凝土的順序和每次澆筑的節(jié)段長(zhǎng)度不當(dāng)。箱型梁通常分段現(xiàn)澆，每小節(jié)段都必須先澆底板，再腹板，后頂板，且節(jié)段不宜過(guò)長(zhǎng)，否則容易使有收縮變形差異。而且在澆筑下一節(jié)段時(shí)前一節(jié)段混凝土常常因支架擾動(dòng)而早期開(kāi)裂，更多是頂板開(kāi)裂。在澆筑混凝土?xí)r，混凝土從腹板向底板擠壓，底板混凝土中較多是易流動(dòng)的砂漿，而少骨料，故強(qiáng)度不夠。因此，腹板與底板交角處多“狗洞”等病害。對(duì)此，設(shè)計(jì)文件中應(yīng)有以下防治措施建議：

（1）特別要求箱室內(nèi)支架有較大的剛度，且符合橋涵施工規(guī)范的規(guī)定。

（2）要求箱室內(nèi)支架與底面和兩側(cè)面有固定（約束）。

（3）要求箱室內(nèi)頂板的模板應(yīng)有預(yù)拋高。

（4）強(qiáng)調(diào)全跨（跨度不大于50m，或懸澆筑時(shí)的全節(jié)段長(zhǎng)度）先澆筑完底板、腹板混凝土后，再澆筑全跨頂板混凝土，且要求腹板混凝土未初凝。二、支架現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)梁橋早期的現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱型橋大部分都帶有不同程度的病害，亟待總結(jié)和處治?，F(xiàn)以南通某樞紐立交橋?yàn)槔M(jìn)行分析，其中有一聯(lián)13跨主線橋十分典型，17.5m+11x20.0m+17.5+4x25m，設(shè)計(jì)荷載為汽車-20，掛-120；單箱雙室，單幅全寬12.5m，各孔梁高均為1.20m；其中下部結(jié)構(gòu)設(shè)三個(gè)獨(dú)柱墩。全橋均為有支架現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)梁。箱梁橫截面（單位：cm）1.裂縫形態(tài)（1）該橋的頂板下緣、腹板、底板的裂縫都與有支架現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的病害相近，翼板裂縫沿橫橋向，翼板上表面根部向端部方向延伸。（2）頂板上緣的特殊裂縫：在每個(gè)獨(dú)柱墩縱向一側(cè)的箱梁的頂板上緣，有兩條交叉成90度的斜縫。獨(dú)柱墩箱梁頂板斜裂縫（3）各跨病害的區(qū)別：有一聯(lián)等跨徑等高連續(xù)梁，邊跨的底、腹板的裂縫數(shù)量遠(yuǎn)多于中間跨，長(zhǎng)度、寬度也都較中間跨嚴(yán)重得多。該立交橋在支架拆除時(shí)就發(fā)現(xiàn)病害，出現(xiàn)裂縫，特別是獨(dú)柱墩頂?shù)牧芽p（雙柱墩頂?shù)南淞簾o(wú)此類結(jié)構(gòu)裂縫），而且翼板裂縫也十分嚴(yán)重，多達(dá)幾十條，最大寬度0.2mm，也都是混凝土的早期裂縫。2.裂縫原因分析（1）病因一：采用有支架現(xiàn)澆混凝土?xí)r，雖然施工周期短、速度快、工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低，但也最有可能出現(xiàn)病害，其最大原因當(dāng)屬混凝土收縮和底模摩阻大于其他施工方法，早期開(kāi)裂的嚴(yán)重性大出工程師們所料，現(xiàn)在理應(yīng)引起重視。（2）病因二：早期高速公路過(guò)分追求箱型梁的扁平率，設(shè)計(jì)了過(guò)大的跨度（有些甚至超過(guò)30m），又采用較小的梁高，加之彎、坡、斜、樹杈，形狀奇特，剛度不夠加劇了這類病害的發(fā)生。（3）病因三：由于設(shè)計(jì)采用較小的梁高，很容易引起極限承載力不夠，而這種等跨等高一聯(lián)的邊跨恒載正彎矩遠(yuǎn)大于中間各跨，但設(shè)計(jì)時(shí)大多按中間跨控制設(shè)計(jì)，因此邊跨跨中的正彎矩極限承載力不夠，反之如設(shè)計(jì)按次邊跨控制又將浪費(fèi)太大。另外，收縮、摩阻力變形也是邊跨最大，溫度應(yīng)力的變形也最大。以上三種病因在常規(guī)橋中極為普遍。（4）病因特例：箱梁頂板45度的斜裂縫是結(jié)構(gòu)裂縫的特例，在支架拆除后發(fā)現(xiàn)。一期恒載在墩頂?shù)南淞盒纬闪藘蓚€(gè)方向的負(fù)彎矩，當(dāng)橫橋向雙懸臂長(zhǎng)度12.5m/2，而縱橋向跨徑25m時(shí)，與幾乎相當(dāng)。因此在45度方向形成合力，并在頂板產(chǎn)生該種形態(tài)斜裂縫。（5）其他原因：結(jié)構(gòu)性裂縫僅為兩種，一種是剪切裂縫，裂縫與外力幾乎平行或斜交；另一種受拉應(yīng)力裂縫，與拉應(yīng)力垂直。此橋?qū)俸?，?jiàn)下圖?；炷猎缙陂_(kāi)裂原因支架變形造成混凝土收縮產(chǎn)生的模板摩阻力，對(duì)此認(rèn)識(shí)不足，施工方法不妥。彈性變形支架變形塑性變形基礎(chǔ)下沉支架剛度不足水化熱水灰比較大的干裂表面收縮裂縫施工的不均勻性如震搗不均勻等混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后——結(jié)構(gòu)性裂縫設(shè)計(jì)剛度不夠計(jì)算漏項(xiàng)施工質(zhì)量未保證的混凝土強(qiáng)度超載基礎(chǔ)超常不均勻下沉自然災(zāi)害營(yíng)運(yùn)超載瀝青鋪裝機(jī)具超載或振動(dòng)結(jié)構(gòu)性裂縫不同于破壞性裂縫，后者是前者的極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)性裂縫大部分是因混凝土中的拉應(yīng)力超過(guò)允許的拉應(yīng)力（設(shè)計(jì)強(qiáng)度）所致。3.設(shè)計(jì)防治實(shí)踐證明，此類結(jié)構(gòu)的跨度不宜超過(guò)22.0m，梁高不得小于1.40m，現(xiàn)澆段的長(zhǎng)度也應(yīng)小于35m。具體設(shè)計(jì)鋼筋混凝土梁時(shí)，跨度一般較宜采用20.0m以內(nèi)，邊跨取中跨的0.65左右。對(duì)于單箱雙室橋全寬12.5m，且當(dāng)采用公路I級(jí)荷載標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，梁高一般宜取跨徑的L/16-L/15，公路II荷載時(shí)，梁高一般宜取跨徑的L/17-L/16，跨徑20.0m時(shí)，梁高不小于1.25m。單腹板的厚度不小于40cm，且以三腹板（單箱雙室）為宜，支點(diǎn)處可加厚到50-60cm，頂、底板厚度應(yīng)不小于20cm，支點(diǎn)可加厚至40-50cm。翼板懸臂跨度不大于2.5m，根部厚度不小于40cm。結(jié)構(gòu)偏于安全，病害可以大幅度減少。對(duì)于單箱單室時(shí)，應(yīng)該設(shè)計(jì)更大的梁高，并加大其他尺寸。

普通混凝土連續(xù)箱梁不宜設(shè)計(jì)獨(dú)柱墩。

對(duì)于混凝土的早期開(kāi)裂，應(yīng)設(shè)計(jì)好地基和支架剛度，同時(shí)應(yīng)分孔澆筑混凝土，在中墩頂合攏，可以減短現(xiàn)澆混凝土的長(zhǎng)度，有效防止底模摩阻力的影響，也不排除使用增滑劑等材料。另一種行之有效的方法是沿全長(zhǎng)、全寬的范圍內(nèi)貼福特斯透水膜布，此法在浙江海灣大橋中得到成功應(yīng)用。其次，對(duì)于水化熱裂縫，防止的有效辦法除增加水冷設(shè)計(jì)，降低混凝土入模溫度、分層澆筑等措施外，應(yīng)在施工注意事項(xiàng)中寫明，拆模溫度應(yīng)選擇在升溫時(shí)進(jìn)行，且可能遲拆模板等等。第五節(jié)下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋

的病害與防治一、普通混凝土拱肋的病害拱肋的病害分為兩種，一種是指常見(jiàn)的內(nèi)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；另一種是混凝土表面有一定深度的裂縫和撓度。前者是隱形的，只有當(dāng)發(fā)展到一定程度后才表現(xiàn)為后者。（1）隱形病害

一種病害是下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱肋未按拱式結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行設(shè)計(jì)，而實(shí)際上下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋是一種推力自平衡的拱結(jié)構(gòu)體系。

另一種病害就是對(duì)吊桿施加過(guò)大的預(yù)應(yīng)力，人為地使拱肋成為大偏心受壓，未顧及使用階段的活載等還會(huì)產(chǎn)生彎矩，因而會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂病害。（2）可見(jiàn)病害：主要表現(xiàn)在拱腳節(jié)段，拱腳裂縫有兩種形態(tài)。

（以某座單跨70m預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋?yàn)槔傩螒B(tài)I裂縫方向：垂直于拱肋上緣的負(fù)彎矩裂縫；裂縫部位：大部分集中于第一根吊桿與支座頂面的拱腳區(qū)域，且在四個(gè)拱腳段基本一致。②形態(tài)II裂縫方向：與水平線交角40度左右的斜裂縫（主拉應(yīng)力）；裂縫部位：全橋一致，均在支座頂面附近的拱腳段；某橋拱肋裂縫（3）病因分析所有裂縫均在吊桿張拉過(guò)程中發(fā)生。吊桿的設(shè)計(jì)張拉力為1000-2000kN，其中恒載張拉力為35-45kN。該橋就是在成橋過(guò)程中，把活載在吊桿中產(chǎn)生的拉力，在施工階段提前作為預(yù)應(yīng)力施加于吊桿，這時(shí)L/4至拱頂區(qū)的拱肋正彎矩較大，而拱腳區(qū)的拱肋負(fù)彎矩也過(guò)大，從而造成了上述兩區(qū)域的彎矩裂縫。同時(shí)過(guò)大的吊桿張力又使拱腳產(chǎn)生較大的水平推力，從而使拱腳出現(xiàn)了主拉應(yīng)力斜裂縫。在設(shè)計(jì)吊桿極限承載能力時(shí)，應(yīng)將恒、活載等組合后進(jìn)行配筋，而且對(duì)吊桿的下料長(zhǎng)度，也應(yīng)事先計(jì)算，并扣除有活載時(shí)的伸長(zhǎng)量，宜以高程控制為佳。二、預(yù)應(yīng)力混凝土系桿上的病害預(yù)應(yīng)力混凝土系桿上的病害有兩類，一類是設(shè)計(jì)、施工人員不清楚下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱是內(nèi)力自平衡體系，往往提前施加給系桿的預(yù)應(yīng)力偏小，系桿上產(chǎn)生幾乎平行的環(huán)狀裂縫。（1）第一類病害：預(yù)應(yīng)力混凝土系桿的預(yù)應(yīng)力偏小。

①裂縫形態(tài)：環(huán)形，沿系桿全周長(zhǎng)。裂縫等寬，間距也幾乎相等，縱向范圍幾乎遍布整根系桿全長(zhǎng)。系桿環(huán)狀裂縫②病因分析：由于拱腳的水平推力是拱結(jié)構(gòu)的自重與活載產(chǎn)生的，且由系桿的預(yù)應(yīng)力來(lái)平衡，特別是大跨度時(shí)隨自重的增加而增加，這就使水平推力很大，但系桿每一次施加的預(yù)應(yīng)力卻不能很大，因此必須分批施加，這樣就出現(xiàn)不斷尋求平衡的過(guò)程，一般有三次自平衡的過(guò)程，如右圖。

這三次自平衡的過(guò)程只要出現(xiàn)一次預(yù)應(yīng)力偏小，就有可能出現(xiàn)上述病害。（2）第二類病害①裂縫形態(tài)以L/4附近二根吊桿處的系桿頂面最為嚴(yán)重，橫橋向往往延伸至側(cè)面，裂縫不但很長(zhǎng)，而且很寬，特別是夏季尤甚，冬天裂縫會(huì)合攏。而靠近拱腳和跨中段的系桿裂縫則較少（冬季時(shí)，裂縫位于L/4-3L/4段的拱肋下緣）。②病因分析：吊桿的張拉力過(guò)大，系桿被拱肋被拱肋、吊桿向上拱起，產(chǎn)生過(guò)大的負(fù)彎矩，頂面極易開(kāi)裂。另一病因是鋼管混凝土系桿拱，采用預(yù)應(yīng)力混凝土系桿時(shí)，應(yīng)該計(jì)算結(jié)構(gòu)桿件間的溫度差。鋼管系桿拱混凝土系桿上表面靠吊桿處橫橋向開(kāi)裂（3）第三類病害：由采用鋼結(jié)構(gòu)勁性骨架產(chǎn)生的。①裂縫形態(tài)：裂縫部位在預(yù)應(yīng)力混凝土系桿的側(cè)面，沿系桿全長(zhǎng)，等間距沿梁高分布，少數(shù)箱型系桿的頂?shù)酌嬉灿辛芽p，都在勁性鋼桁的豎直桁架的對(duì)應(yīng)混凝土外表面。②病因分析：由于混凝土保護(hù)層和豎直鋼桁梁之間未設(shè)防裂鋼筋，當(dāng)混凝土收縮徐變時(shí)，混凝土內(nèi)的鋼桁阻止混凝土收縮或徐變，因而混凝土縱向受拉，使混凝土保護(hù)層豎向開(kāi)裂。同時(shí)，在預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中，鋼桁會(huì)吃掉較多預(yù)應(yīng)力，減少混凝土截面上應(yīng)得的預(yù)應(yīng)力，從而引發(fā)上下緣的開(kāi)裂，如右圖。三、吊桿上的病害吊桿上的病害除了上述的預(yù)應(yīng)力偏大、未能按鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)等原因外，其他主要是吊桿防銹和防水。下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱吊桿大多采用上下兩端帶鉸、加強(qiáng)的鋼結(jié)構(gòu)，不再使用硫磺砂漿的防腐方法，大部分在鋼套管內(nèi)改用小石子混凝土。近來(lái)吊桿使用成品束加PE管，更有效地防銹，且在吊桿的上、下端增設(shè)有防水和阻尼裝置。下承式系桿拱不同于中承式拱橋，其有剛度較大的連續(xù)系桿，每根吊桿的活載可以通過(guò)系桿和拱肋傳遞給同排的其他吊桿分擔(dān)，整體性較好。而中承式拱橋的吊桿則是吊在橫梁上，無(wú)大縱梁或僅有小縱梁，整體性差。四、鋼管混凝土系桿拱橋的主要病害（1）第一類病害：離析，形不成整體受力，更無(wú)“圓箍”作用。病因除混凝土的收縮、徐變等因素外，其主要原因還是鋼管與管內(nèi)混凝土導(dǎo)熱的系數(shù)不一樣所致。（2）第二類病害：外包混凝土的拱腳開(kāi)裂。這是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)拱腳伸入混凝土內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)夏季迅速膨脹，會(huì)把外包的混凝土脹裂，冬季時(shí)鋼結(jié)構(gòu)拱肋又把外包的混凝土拉裂。鋼管混凝土的另一病害形態(tài)是拱肋腹板外漲（俗稱“鼓肚”），拱肋的兩圓鋼管之間以鋼綴板連結(jié)，當(dāng)鋼腹板的橫向剛度不足時(shí)，由于泵送混凝土的徑向壓力較大，使鋼綴板產(chǎn)生較大橫橋向變形，即“鼓肚”，只須加強(qiáng)橫橋向聯(lián)系或加厚腹板防止即可。為了防止上述質(zhì)量問(wèn)題，當(dāng)為中小跨徑時(shí)，較細(xì)的單根鋼管可增加外包聚丙烯PE防熱；對(duì)于大跨度，最好使用型鋼結(jié)構(gòu)作為加勁拱肋，再外包混凝土，這樣也可以減少后期鋼結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，也可以合理安排工期，拱肋盡量在夏季最高溫時(shí)合攏。同時(shí)也需留足夠多的排氣孔和隔倉(cāng)，一般對(duì)百m跨度的拱肋最好設(shè)計(jì)有三處隔倉(cāng)。第六節(jié)飛鳥型中承式系桿拱的病害與防治一、飛鳥型中承式系桿拱的邊跨為曲梁這種橋型的成敗有兩大關(guān)鍵：一是中孔的施工，二是半波型邊孔的設(shè)計(jì)。后者能否將曲梁設(shè)計(jì)成拱結(jié)構(gòu)，純理論上的分析似乎可行，實(shí)際設(shè)計(jì)則難以做成實(shí)橋的，僅從邊界條件看幾乎不可能，因此半波型邊孔只能是曲梁。事實(shí)上，系桿的預(yù)應(yīng)力大部分作用在剛性系桿上，很少能成為邊跨拱的軸向壓應(yīng)力，故邊跨混凝土拱肋產(chǎn)生裂縫是理論上的誤解所造成。二、江蘇某橋病害實(shí)例目前這種橋型的主要病害發(fā)生在邊跨。如江蘇某特大橋飛鳥型邊跨跨徑57.5m，兩根混凝土拱肋，橋面全寬33.5m，設(shè)計(jì)荷載為汽超-20，掛-120。系桿為柔性體外束，在索箱之內(nèi)，為有粘結(jié)錨于邊肋實(shí)腹段的端部。該橋基本完成后，在即將進(jìn)行活載試驗(yàn)前，發(fā)現(xiàn)邊跨拱肋出現(xiàn)大量裂縫，特別是跨中區(qū)域最為嚴(yán)重，如圖。三、病害原因分析四、其他問(wèn)題為了平衡中孔在中墩上的水平推力，而在邊跨曲梁頂施加了水平預(yù)應(yīng)力，但是對(duì)中墩產(chǎn)生了順時(shí)針?lè)较虻膹澗兀ㄕ龔澗兀?，與中孔在中墩上的原彎矩又是同向的，對(duì)中墩不利，因此在設(shè)計(jì)中孔結(jié)構(gòu)時(shí)，還必須使其在中墩產(chǎn)生逆時(shí)針的彎矩。該橋還有一個(gè)“m”偏大問(wèn)題，邊、中孔的拱軸系數(shù)分別采用1.3和1.33，這樣的拱軸線與恒載壓力線偏離很多，偏心距也大，十分不合理。關(guān)于行車道縱梁和邊拱肋，建議采用鋼結(jié)構(gòu)較為合理，這樣可以減少混凝土的收縮徐變，又可以減少?gòu)澗氐睦瓚?yīng)力裂縫。第七節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的病害與防治一、斜拉橋的病害分析從已建的這些預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋看，其主要病害表現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、斜拉索銹蝕和車道梁下?lián)先齻€(gè)方面，其中預(yù)應(yīng)力混凝土的病害基本上與預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁一樣，特別是0號(hào)塊，因支架變形過(guò)大、水化熱等原因開(kāi)裂，有些甚至鑿除重澆。斜拉索的銹蝕是早期較普遍的病害之一，因斜拉索防腐、防水、防不利氣體等不過(guò)關(guān)而常常發(fā)生，防銹蝕多與防水（不包括雨振）和不利氣體相關(guān)，因?yàn)樗涂諝庵谐：幸卒P蝕的硫離子及氯離子等。斜拉索的松弛是預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋另一個(gè)應(yīng)引起重視的纜索病害。當(dāng)夏季白天氣溫上升時(shí)，斜纜索導(dǎo)熱系數(shù)大、吸熱速度快，且迅速伸長(zhǎng)，混凝土主梁即刻下?lián)希煌瑫r(shí)因?yàn)樯扉L(zhǎng)和松弛，預(yù)應(yīng)力損失大，因而很容易引起下?lián)祥_(kāi)裂，特別是當(dāng)行車道板是預(yù)應(yīng)力混凝土的疊合梁時(shí)，如果此時(shí)下面的箱體是鋼結(jié)構(gòu)，會(huì)升溫而迅速伸長(zhǎng)，使預(yù)應(yīng)力混凝土的行車道板縱向受拉而開(kāi)裂（橫橋向）。行車道主梁下?lián)喜『?，除?gòu)件之間的溫差引起預(yù)應(yīng)力減少的原因外（主要是鋼斜拉索與預(yù)應(yīng)力混凝土主梁和預(yù)應(yīng)力混凝土主塔之間溫差），也與早期斜拉橋過(guò)分追求行車道主梁扁平率有關(guān)。斜拉橋主梁預(yù)應(yīng)力混凝土行車道板縱向開(kāi)裂（又以疊合梁的為多），也是不可小視的病害之一，且病害較復(fù)雜，特別是縱向開(kāi)裂，與纜索張拉不同步有關(guān)（水平分力），也與溫度應(yīng)力（縱向溫度梯度）、混凝土的收縮徐變有關(guān)（收縮時(shí)，板下面的鉚釘會(huì)阻止收縮，故混凝土受拉）。當(dāng)然，斜拉橋病害不僅是上述三種，如斜拉索兩端錨固區(qū)的開(kāi)裂，預(yù)應(yīng)力混凝土箱型梁橫隔板的開(kāi)裂、纜索疲勞等，也十分普遍。二、某斜拉橋的病害形態(tài)某大橋的主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，其中主跨與兩副跨結(jié)構(gòu)是漂浮體系，位于招寶山一側(cè)的副跨為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，全橋?yàn)楦呓M合體系，即為連續(xù)梁加斜拉橋，且以斜拉橋?yàn)榛倔w系，連續(xù)梁為被組合體系，橋垮布置為：74.5m+258.0m+102.0m+83.0m+49.5m，如下圖。主跨在“懸澆斜拉橋的行車道主梁23號(hào)塊時(shí)，發(fā)生壓潰事故，其中16號(hào)塊的底板、直腹板和斜腹板的混凝土壓碎破壞”，2號(hào)~9號(hào)塊底板斜腹板、橫隔板側(cè)面，頂板頂面以及49.5m節(jié)段的各底面等都有十分普遍的裂縫，如下圖。1.第一類病害形態(tài)裂縫（1）16號(hào)塊混凝土壓潰（2）底板：主跨在2號(hào)~9號(hào)塊底板底面的施工縫附近有成月牙狀的弧形裂縫。2.第二類病害形態(tài)裂縫（1）斜腹板：大部分節(jié)段的底板與斜腹板底面均出現(xiàn)了密集的細(xì)小裂縫，且裂縫分布在底板與斜腹板交界處附近。（2）橫隔梁：在邊跨5號(hào)~10號(hào)塊邊箱，沿橫隔梁預(yù)應(yīng)力波紋管軌跡均有裂縫。（3）其他①主梁實(shí)體肋內(nèi)側(cè)裂縫②主梁頂板順橋向裂縫，底板及斜腹板裂縫三、該橋的病因分析1.第一類病害原因第一類病害即行車道主梁板、腹板混凝土壓碎破壞的事故，它是我國(guó)早期預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋過(guò)分追求行車道主梁的扁平率，把梁高降到極小高度的必然結(jié)果?！豆沸崩瓨蛟O(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋高跨比對(duì)密索體系可小于1/200，該橋正是下限，因此與規(guī)范規(guī)定不無(wú)關(guān)系。壓碎主梁的壓應(yīng)力來(lái)自三項(xiàng)，一是斜拉索的水平分力，二是縱向的直接預(yù)應(yīng)力鋼絞線和32粗鋼筋的預(yù)應(yīng)力，三是16號(hào)節(jié)段的負(fù)彎矩很大，下緣產(chǎn)生過(guò)大的偏心壓應(yīng)力。如下圖所示，由于邊跨輔助墩的影響，在懸澆階段時(shí)，當(dāng)23號(hào)塊下?lián)蠒r(shí)，16號(hào)塊相當(dāng)于懸臂梁的固結(jié)端，因而15號(hào)~17號(hào)塊的負(fù)彎矩就最大，下緣的偏心彎矩壓應(yīng)力也就很大。事實(shí)上16號(hào)塊上索的分力使縱向預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生了主梁幾何非線性彎矩增量。再加上主梁內(nèi)纜索的水平分力和縱向過(guò)大的預(yù)應(yīng)力，如右圖。預(yù)應(yīng)力是包括正常使用階段所需的全部預(yù)應(yīng)力，而在施工階段，這些預(yù)應(yīng)力提前預(yù)加到結(jié)構(gòu)上，混凝土卻是凈承壓面積，對(duì)于這點(diǎn)應(yīng)有充分認(rèn)識(shí)。二是斜拉橋的索力應(yīng)分二次甚至是多次施加調(diào)整到位，不宜一次到位，特別是這種高組合體系。2.第二類病害的原因當(dāng)節(jié)段處在正彎矩時(shí)，下緣底板是受拉的，如果預(yù)壓應(yīng)力偏小，加之梁高偏小，底、腹板偏薄，那么拉應(yīng)力就會(huì)較大，這是9~2號(hào)節(jié)段主梁以及49.5m段的主梁出現(xiàn)第二類裂縫病害的主要原因。主梁底板月牙形開(kāi)裂的主要原因除上述因素外，有人認(rèn)為施工中使用牽索掛籃也是其原因之一，牽索掛籃使主梁中向上的拉力產(chǎn)生了集中應(yīng)力。筆者認(rèn)為橢圓或半圓形裂縫形態(tài)是壓應(yīng)力破壞現(xiàn)象中的剝離塊，是大偏心受壓引起的第二類失穩(wěn)，屬極值點(diǎn)（或面）的破壞。底板中的主拉應(yīng)力出現(xiàn)的裂縫位于底板與斜腹板的交界處，從橫橋向看是正八字形，主要原因還是主梁下緣的拉應(yīng)力過(guò)大所致。橫隔梁在邊箱的位置出現(xiàn)的主拉應(yīng)力裂縫，是沿橫橋向預(yù)應(yīng)力的波紋管方向，橫隔梁厚25cm，扣去波紋管10cm，每側(cè)保護(hù)層僅為7.5cm，鋼筋混凝土過(guò)于單?。ㄊ┕げ痪鶆蛐裕?，主要原因還是向上的剪應(yīng)力和橫隔梁（橋?qū)捿^大）太大所致?？傊?，第二類裂縫病害是第一類病害的副產(chǎn)品，，兩者之間密切相關(guān)。四、設(shè)計(jì)防治當(dāng)采用高組合體系時(shí)，應(yīng)從單一體系到組合體系的受力過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，特別必須搞清楚施工階段的體系轉(zhuǎn)換，另外，組合體系有一個(gè)聯(lián)合作用的混合區(qū)，也是比較復(fù)雜的，應(yīng)盡量計(jì)算清楚。過(guò)大的預(yù)應(yīng)力和過(guò)小的斷面尺寸，同樣也是設(shè)計(jì)者應(yīng)避免的。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，輔助墩對(duì)所在的邊跨的作用是直接的，但對(duì)主跨卻是間接的、隱性的，它可以大大減少邊、主跨跨中的撓度和正彎矩，設(shè)計(jì)人員不易理解這點(diǎn)。但輔助墩應(yīng)使用拉壓支座，才能對(duì)主跨跨中起作用。設(shè)計(jì)人員除應(yīng)搞清楚輔助墩的作用外，還應(yīng)明白它與塔、主梁的剛度關(guān)系，這是不可分離的。第八節(jié)下部結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)工程的病害

與設(shè)計(jì)防治一、墩臺(tái)身的常見(jiàn)病害與設(shè)計(jì)防治（一）整體式混凝土墩臺(tái)身的收縮裂縫某高速公路拓寬改造過(guò)程中，新建部分墩身為混凝土承臺(tái)和整體板式墩身，如右圖。1.病害形態(tài)裂縫部位：承臺(tái)與墩身交界以上的墩身板的中下部表面。裂縫方向：垂直于承臺(tái)，每條裂縫幾乎平行。裂縫特征：上窄下寬，裂縫一般上寬0.1mm以下，下寬0.15mm左右。2.病害原因（1）承臺(tái)與墩身整體板混凝土的澆筑時(shí)間差大于30天，此時(shí)承臺(tái)混凝土收縮基本完成，而整體墩身混凝土板才收縮，承臺(tái)會(huì)約束墩身板收縮，因此墩身板橫橋向受拉，且越靠近承臺(tái)拉力越大，因此裂縫等間距，且靠近承臺(tái)裂縫寬度越大。（2）當(dāng)墩身板寬（橫橋向）大于10m時(shí)，承臺(tái)的拉應(yīng)力（反力）已大于后澆混凝土的允許拉應(yīng)力，橫橋向板寬越大則越容易開(kāi)裂。（3）墩身板厚關(guān)系不大，但越厚也會(huì)越加劇病害。板表面較其內(nèi)部自由，故更易開(kāi)裂。（4）病害為混凝土早期開(kāi)裂。3.設(shè)計(jì)防治（1）要求施工盡量減少承臺(tái)與墩身混凝土的澆筑時(shí)間差，一般以不大于15天較為適宜。（2）對(duì)墩身板寬大于10m者，一般不要設(shè)計(jì)成整體式，而改用分離式，中間用聯(lián)結(jié)板連接，聯(lián)結(jié)板高不大于1.5m，而分離式板寬也不大于6m。（3）當(dāng)板寬無(wú)法小于10m時(shí)，橫橋向每隔2.0m，豎向用1.5-2.0cm寬的木條嵌入（后取出）。（4）設(shè)計(jì)提醒施工注意減少水泥和水的用量，或摻入20%以下的粉煤灰。（5）可摻加特斯或UEA等微膨脹的混凝土添加劑，或設(shè)計(jì)無(wú)收縮混凝土。（二）大體積混凝土水化熱裂縫下部結(jié)構(gòu)的橋臺(tái)或承臺(tái)常設(shè)計(jì)為大體積混凝土，也就常見(jiàn)此類裂縫病害。某高速公路東廬山大橋的半重力式橋臺(tái)臺(tái)身如右圖。（1）病害形態(tài)：裂縫方向?yàn)樗胶?5度左右的斜裂縫，且水平裂縫多于斜裂縫，裂縫呈中間寬兩頭尖細(xì)，裂縫部位在半重力式中間偏下部，且前墻多于側(cè)墻。（2）病害原因：①大體積混凝土水化熱引起的早期開(kāi)裂；②拆模偏早，或拆模后丘陵山區(qū)晚間降溫。（3）設(shè)計(jì)防止：①建議施工中摻加15%左右的粉煤灰；②混凝土分層澆筑，每層以30cm左右為宜；③埋設(shè)水冷卻裝置；④降低混凝土入模溫度，特別是對(duì)骨料進(jìn)行遮陽(yáng)，灑水降溫；⑤要求施工選擇在升溫時(shí)拆模，且拆模后6-8h內(nèi)不會(huì)激烈降

溫，必要時(shí)在拆模后須采取保溫措施。二、橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見(jiàn)病害及防治1.樁基承載力參數(shù)取用不當(dāng)（1）摩擦樁①為地基土容許承載力隨深度的修正系數(shù)，應(yīng)該據(jù)樁端土處持力層土類按規(guī)范JTGD63-2007表3.3.4選用。常見(jiàn)問(wèn)題：部分設(shè)計(jì)人員對(duì)樁基計(jì)算公式理解掌握不夠，不管樁底位于什么土層均采用1.5或2.5。措施：設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)樁基計(jì)算公式的理解，應(yīng)根據(jù)橋位處樁底土層的地質(zhì)條件，合理選用值。②清底系數(shù)、容重等參數(shù)取值不合理（2）嵌巖樁：

①為天然濕度的巖石單軸抗壓強(qiáng)度，試件高度與試件直徑相等。

問(wèn)題1：取用飽和狀態(tài)巖石單軸抗壓強(qiáng)度，事實(shí)應(yīng)是天然濕度巖石單軸抗壓強(qiáng)度，兩者有差異，不能隨意取用。

措施1：認(rèn)真閱讀地勘報(bào)告，正確理解規(guī)范，采用天然濕度巖石單軸抗壓強(qiáng)度值。

問(wèn)題2：樁底巖層不均勻，有軟弱層情況，如何取值？

措施2：根據(jù)地質(zhì)報(bào)告采用（應(yīng)注意是天然濕度而不是飽和狀態(tài)），如果巖層的深度方向值有變化，并有軟弱夾層，樁尖應(yīng)避開(kāi)軟弱夾層，按地質(zhì)鉆孔資料推薦值或低值采用。

②根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的參數(shù)，按規(guī)范（表5.3.4）取用。

問(wèn)題：不論巖石性質(zhì)，取值不當(dāng)。

措施1：認(rèn)真閱讀地勘報(bào)告，正確理解規(guī)范，按照規(guī)范正確采用合理的值。2.樁身強(qiáng)度計(jì)算問(wèn)題問(wèn)題：設(shè)計(jì)人員進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)時(shí)僅計(jì)算樁長(zhǎng)，對(duì)樁身強(qiáng)度不作計(jì)算，僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)配筋，或照抄現(xiàn)成圖紙。措施：樁身強(qiáng)度計(jì)算一般應(yīng)先計(jì)算樁頂垂直力、水平力和彎矩，然后進(jìn)行樁身強(qiáng)度計(jì)算。特別是水平力，一般應(yīng)根據(jù)橋梁上部結(jié)構(gòu)型式、聯(lián)長(zhǎng)、支座型式、地震基本烈度、船撞力等綜合考慮，進(jìn)行必要的水平力計(jì)算。如常規(guī)橋梁，可采用集成剛度法計(jì)算水平力在各墩（臺(tái)）分配，強(qiáng)震區(qū)應(yīng)計(jì)算地震荷載，通航河流水中墩應(yīng)作船撞力驗(yàn)算；特大型橋梁還應(yīng)作專門地震專題研究，往往地震荷載會(huì)控制橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。3.樁基礎(chǔ)模擬計(jì)算問(wèn)題：對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)、中承式拱橋、大跨度懸索橋、斜拉橋等設(shè)計(jì)時(shí)不考慮下部結(jié)構(gòu)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響，承臺(tái)處作固結(jié)邊界條件考慮。措施：對(duì)于連續(xù)剛構(gòu)、中承式拱橋、大跨度懸索橋、斜拉橋等設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮下部結(jié)構(gòu)對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響，一般采用右圖等剛度模擬的方法處理。4.橋梁樁