樊锋
广东交科检测有限公司（广东广州 510550）
摘要：本文阐述了大跨度连续箱梁桥施工过程中底板混凝土局部崩裂的问题，通过检测分析了底板混凝土局部崩裂产生的原因，提出了切实可行的修复加固方案，并采用静载试验对修复加固效果进行验证，试验结果表明采用本文加固方案加固后效果良好，为今后类似工程问题的处置提供参考。
关键词：预应力混凝土；底板崩裂；成因与加固
20世纪90年代以来，连续箱梁桥由于其优越的结构特点和受力性能，广泛应用于公路工程中。连续箱梁桥具有整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好等优点，但这一桥型在使用过程中也出现了一些问题，例如施工过程中混凝土崩落的事故偶有发生，对悬臂现浇箱梁桥的混凝土崩落事故进行分析研究，弄清事故原因，不仅有利于该桥型设计、施工，而且对其养护、维修也有重要意义。
一、工程背景
广东省内某高速公路高架桥，为跨越城市公路而设置，跨径为（45+70+45）m的变高连续箱梁。采用单箱双室断面，外腹板采用直腹板形式，箱梁顶板横向坡度与桥面横坡一致，底板与顶板平行。箱梁悬臂长2.5m，悬臂端部厚度20cm，根部厚度50或60cm。箱梁顶板厚28cm，底板厚采用二次抛物线变化。现浇箱梁采用C50混凝土。桥型布置见图1，主要截面见图2所示。
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二、专项检测
在连续箱梁浇筑、张拉施工过程中，箱梁底板出现多处局部混凝土崩裂、脱落现象，位置如下：（1）2#中跨21#施工缝箱梁处底板混凝土崩裂、脱落共3处（图3、表1）。（2）3#边跨6#、7#、8#施工缝处箱梁底板混凝土崩裂共4处（图4、表2）。箱梁底板混凝土崩落处钢筋、预应力波纹管外露，典型照片见图5。
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为掌握混凝土崩裂问题产生的原因，以便为后续处置和修复提供依据，对该桥进行应急检测，主要检测内容如下：（1）外露区预应力管道埋深检测。混凝土崩落区预应力钢束外露，底板混凝土崩落示意图如图6所示，虽然混凝土崩落导致的应力释放，崩落后的预应力钢束曲线较崩落前下移，仍可对外露的波纹管埋深进行量测，见图7所示。从图中可以看出，虽然预应力钢束已经有一定下移，但施工接缝处预应力管道实测位置与设计位置仍有较大偏差，且在施工块接缝处的偏差最大，形成一个明显的凸曲线。（2）未崩落区域预应力管道定位检测。为检查其他区域的预应力钢束是否平顺，对波纹管未发生外露的区域采用混凝土透视仪对其预应力管道埋深进行扫描检测，见图8和图9所示。由检测结果可以看出，部分其他未破损处的波纹管埋深也存在一定偏差。（3）混凝土强度检测。采用回弹法和钻芯法对现浇箱梁构件进行混凝土强度检测，由检测结果可知，混凝土强度满足设计要求，混凝土强度与混凝土崩裂问题关系不大。（4）其他检查。为全面分析底板混凝土崩落产生的原因，对箱梁混凝土强度、钢筋保护层厚度、预应力钢束锚下有效预应力以及箱内外的外观等进行了全面检查，检查结果均满足相关规范要求，说明这些都不是混凝土底板崩落产生的原因。
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三、成因分析
通过检测结果进行分析，本桥箱梁底板混凝土崩落的原因主要有以下三个方面：（1）预应力刚束以折代曲产生径向力在接缝处局部集中。在设计中，连续梁底板以及底板的预应力钢束呈曲线布置，而在实际施工中，为了方便施工，每个梁段都会以折线段来代替相应的曲线段，以降低施工难度。由此也产生了一个问题，就是原理论设计曲线的钢束产生的下崩力为均布荷载（见图10（a）），但线形经过以折代曲后，因节段间预应力管道转角较小，极易在节段相邻处产生应力集中现象，因此下崩力更多表现为直线折角处集中荷载（见图10（b））。（2）预应力钢束定位不准确，施工缝处预应力钢束上浮导致局部下崩力增大通过检测可以得知，该桥多处底板预应力钢束在接缝处定位不准确，存在一定程度的上浮现象，预应力钢束的局部上浮，导致钢束施加给底板混凝土的局部应力增大（见图10（c））。（3）施工中未设置防崩钢筋。本桥底板钢筋网层间防崩钢筋设计如图11所示，本桥底板层间钢筋网间防崩钢筋纵横桥向设计布置间距为40×45cm，但从现场各处较大面积的混凝土崩落处（图5）可以看出，底板混凝土崩裂破损处未见任何防崩钢筋，导致底板混凝土缺乏足够承载能力来抵抗由于以折代曲以及预应力钢束施工定位不准确带来的集中下崩力。
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四、加固方案
考虑到混凝土崩落的状况以及施工的方便，建议采用如下加固措施：凿除损伤区域局部底板混凝土，理顺钢束波纹管线形，加密底板上下层钢筋网之间勾筋和钢束防崩钢筋，见图12，并在桥面施加配重荷载，再灌注凿除区域底板混凝土，达到强度后，卸掉桥面临时荷载，使后浇混凝土具备一定的压应力，再将补修前放张抽出的底板预应力钢束更换，重新进行穿束并张拉。
五、静载试验检验
（1）静载试验方案。静载试验的目的是检验桥梁结构特别是崩落位置的受力状态是否满足规范要求，因此除了规范要求的常规试验工况外，对中跨和边跨混凝土崩落位置增加试验工况和截面，见表3和图13所示。（2）静载试验结果。静载试验结果见表4所示。试验结果表明各工况校验系数和相对残余均满足《公路桥梁荷载试验规程》（JTG/T J21-01-2015）的要求，崩落截面与正常截面校验系数基本一致，说明混凝土崩落位置修复效果较好。
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六、结语
随着大跨径连续箱梁桥在公路工程中的大量运用，连续箱梁底板混凝土崩裂时间时有发生，本文通过一起典型的底板混凝土崩落事件，结合检测结果对其产生原因进行了分析，得出以下结论：（1）箱梁节段施工时底板以折代曲，以及施工时预应力钢束定位不准确产生局部上浮，是导致箱梁底板混凝土产生具备集中下崩力的主要原因，因此，预应力钢束设计时应尽量平滑，且施工时定位应尽量准确。（2）因设计或施工问题导致的箱梁底板防崩钢筋数量不足是导致底板混凝土承载能力不足的主要原因，由此可以看出小钢筋的大作用，对防崩钢筋的设计和施工应引起足够的重视。（3）经静载试验验证表明，本文所述的加固措施效果良好，能较好地修复底板混凝土剥落的问题，为今后类似工程问题处置提供参考。
参考文献：
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【作者简介】樊锋（1988.06-），男，汉族，湖南郴州人，硕士研究生学历，广东交科检测有限公司工程师，主要研究方向：公路桥梁工程检测评估。