吴淞江特大桥桥梁全长2902.2m。上部结构为预应力混凝土连续箱梁。下部结构为桩柱式桥台，钻孔灌注桩基础；桩柱式桥墩。如图1所示。
经检测发现，该桥箱梁顶板混凝土沿顶板纵向波纹管出现断层，以及顶板混凝土开裂等病害。经现场勘察和分析后认为，该病害问题较为严重，需对其成因进行分析并进行维修加固处治，以确保桥梁运营的安全。
二、病害情况
调查发现，主桥箱梁比较突出的病害为：锚固齿板根部钢绞线下弯段混凝土下崩、箱内顶板齿板裂缝、沿着箱内顶板纵向预应力筋的纵向裂缝等病害，详见下图所示：
1、顶板位于顺桥向顶板纵向预应力筋下方的纵向裂缝较多 (图2.1.1)；
2、箱内顶板部分齿板存在裂缝（图2.1.2）；
3、箱梁顶板中跨合龙段和边跨合龙段部分预应力筋锚固齿板根部混凝土在混凝土下崩（图2.1.3～2.1.5），主要集中在齿板根部区域。其中一类下崩病害发生在合龙段钢绞线张拉施工阶段，邻近齿板根部区域混凝土完全脱落，事后经过修复，从下崩区域修补的混凝土色差可以得到验证；另一类下崩病害因为混凝土没有脱落，但是邻近齿板根部混凝土表面网裂，通过敲击声音可以判断该区域顶板混凝土空鼓，上下两层已经分离。
三、成因分析
1、预应力筋下崩作用
关于预应力下弯段混凝土下崩，国内已出现了不少类似的事故,典型病害见图2.2.1。预应力筋的线形是平滑过渡的，在实际施工时不可避免会出现预应力筋线形突变的情况。预应力筋刚束如果出现如图2.2.2 所示折角，容易产生等效集中荷载。箱梁混凝土在其作用下很容易出现崩裂。
2、预应力筋径向荷载
一般顶板预应力筋大部分区段按照直线布设，但在靠近齿块锚固端之前的一段是需要通过竖曲线过度的，因此这样纵向（竖曲线）预应力筋钢束将引起较大的径向力，原理如图2.2.3和图2.2.4所示。
径向力对箱梁顶板的受力不利影响主要体现在几个方面：
箱梁顶板横断面受径向力的作用而下挠。顶板在刚度方面和腹板比是偏小的，因此顶板在径向力作用下绕着作为弹性支承的腹板转动，当顶板出现横向抗弯强度不足时，将使顶板出现顺桥向裂缝；
引起箱梁顶板混凝土竖向受拉。在张拉顶板纵向预应力筋的时候，孔道没有压浆，预应力筋紧贴孔道壁，引起顶板内相邻孔道壁竖向受拉，如果顶板混凝土浇注质量不好，顶板两层水平钢筋间的勾筋在施工时少于设计数量，或联结不牢没将上下两层钢筋网联结成为整体，以及混凝土龄期过早就张拉预应力筋等，都会造成顶板被拉崩或被撕裂，国内已发生多起这种形式的破坏；
综上所述，该桥病害成因如下：
（1）本桥顶板的纵向预应力筋为顺桥向竖曲线，横向预应力筋为横桥向竖曲线，且横向预应力筋设置在纵向预应力筋上方。在纵向预应力筋的径向荷载作用下，箱梁顶板下层钢筋网向下撕裂，而横向预应力筋将箱梁顶板上层钢筋网向上撕裂，其结果是顶板内部两层钢筋呈现背向分离趋势。
（2）本桥纵向预应力筋单根张拉力为371吨，横向预应力单根张力为54.7吨，张拉力较大，此外，顶板两层水平钢筋网间的勾筋设置的间距略大，数量略微不足。如果施工时此勾筋未按设计数量和位置设置，或联结不牢没将上下两层钢筋网联结成为整体，那么在张拉后，在预应力筋线形突变的部位极易造成混凝土的下崩。
（3）箱梁顶板厚度为28cm，根据纵横向预应力筋孔道布置设计图，可以推算出在纵、横向预应力筋交叉部位，其断面在混凝土撕裂后受到严重削弱。在跨中正弯矩作用下，箱梁顶板下崩区域混凝土易被压碎。
论文作者:蒋伟1,杨黔军2
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/27
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