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摘要：在桥梁工程施工实践中，为了提升施工效率和质量，一般选用工厂化预制施工技术，但在施工及服役过程中容易出现各种病害；文章以预制箱梁为研究对象，分析了其常见的病害类型和特点，拟为后续的结构加固及病害处治提供参考。
关键词：预制箱梁；开裂病害；大位移病害；表层病害
1 预制箱型梁开裂病害特性分析
从箱型梁运营实践中可知，箱型梁尤其是大跨径箱型梁均处于带裂缝工作状态，对于预应力箱型梁而言，由于张拉预应力会产生不同程度的上拱度开裂，因此，预应力箱型梁结构的带裂缝工作状态更为典型。但是，如果箱型梁裂缝宽度和发展情况超过一定的范围时，将严重影响箱型梁结构的综合承载能力、抗变形刚度及荷载稳定性，对箱型梁结构的长期、可持续服役影响非常严重。目前，随着工程施工技术的高速发展，桥梁工程施工项目的分工逐步细化，为了提升现场施工效率和质量，大部分桥梁施工项目均选用了效率更高的预制生产技术，在固定场所预制预应力箱梁，直接运输到施工现场后架设，不仅能够很好地控制箱梁的生产质量，还能保证现场施工效率，最大程度控制桥梁工程施工对现场的影响。以预应力预制箱梁为例，由于该梁体在固定场所预制完成，加工工艺相对成熟且稳定，施工质量明显高于现场浇筑施工技术。
在日常性巡检和定检过程中发现，预制预应力箱梁的开裂病害数量和密度明显少于现浇箱梁，因冲击荷载过大或长期疲劳荷载影响下的荷载开裂基本不存在，箱梁结构表层的开裂病害极其少见。但是，部分预制箱梁底腹板和侧腹板位置沿预应力波纹管沿线容易出现轻微开裂病害，开裂裂缝一般呈纵向发展，且发展长度较长，控制难度高，部分波纹管弯折等容易出现应力集中病害的位置，相应的裂缝宽度较大。在靠近承载支座位置的开裂直接延伸到底腹板和侧腹板，出现严重的纵向与斜向开裂重合交叉，严重影响承载位置的混凝土结构稳定性和抗变形刚度。此外，出现开裂病害的箱梁结构一般位于边跨位置，在长期高低温、阳光照射、冻胀等因素的耦合影响下，其温度开裂更加明显，增加了水分渗透到箱梁内部的风险，极容易诱发箱梁内部钢筋锈蚀病害。
2 预制箱型梁大位移病害特性分析
除了预制预应力箱型梁的开裂病害外，在长期荷载和恶劣外部环境的耦合作用下，主梁极容易出现非正常的转体和错动病害，导致主梁设计线型与实际线型存在差异，影响主梁的后期正常承载能力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了适应地形地貌，预制箱梁的正斜交交叉配合使用，由于斜交预制箱型梁在温度效应的影响下，斜交角度在侧向荷载的作用下角度出现变化，一旦上部荷载增加或者出现短期、瞬间的冲击荷载作用，将导致斜交角度变化，并有沿着行车方向平移的趋势，尤其在纵向坡度较大的位置，在车辆荷载的作用下将出现与行车方向反向的平移现象。此外，在桥梁行车离心荷载的作用下，有沿曲线向外偏移的趋势。通过工程实践发现，预制箱型梁在荷载、恶劣环境等因素的耦合影响下，其大位移病害是一种长期、复杂的过程，在短期内无法快速控制和改变。若在具体的顶推加固施工过程中采取支座更换或者顶推施工作业，必须阻断区域交通，施工性价比较低。和预制箱型梁开裂病害相比，箱型梁大位移病害对主梁的危害和影响小于大位移，且主梁位移控制在一定的安全范围内不会影响主梁的正常承载，在后期运营及加固处治过程中，应采取定期和不定期检测配合加固处治的方式，掌握和控制主梁的位移情况，一旦出现大位移情况，必须采取相应的位移限制措施，必要情况下应直接更换主梁或者支座结构。
3 预制箱型梁表层病害特性分析
除了预制箱梁开裂病害和结构大位移病害外，预制箱梁表面病害也严重影响箱梁结构的抗变形刚度和整体性，对于预制箱梁而言，虽然其施工质量和效率明显高于现场浇筑施工技术，但部分施工项目为了赶工期，人为加快了施工速度，导致部分预制箱梁在出厂后就有不同程度的天然病害，最主要的病害反应在箱梁结构表面病害方面，常见的病害类型包括：受力钢筋和预应力钢筋锈胀开裂、混凝土结构表面蜂窝麻面及部分结构脱空剥离等病害。
受力主筋及预应力钢绞线锈胀开裂破坏最常见于沿海地区，在长期盐离子的侵蚀破坏作用下，锈蚀离子容易渗透到主梁内部诱发内部受力主筋和预应力钢绞线锈蚀破坏，钢筋在锈蚀作用下将出现锈胀开裂，尤其是在支座支撑附近、泄水孔开孔位置、边梁及桥台位置最容易出现锈胀开裂病害，如果不能及时处治锈胀开裂，锈蚀裂缝将持续、快速发展，导致混凝土结构表面出现不可控制的大面积开裂病害，最终导致严重的露筋病害。锈蚀病害对主梁结构的整体性和抗变形刚度影响非常明显，对于预制预应力箱梁的耐久性控制非常不利，此外，锈蚀开裂一般沿着受力主筋分布，由于锈蚀开裂的存在，削弱了受力主筋与混凝土结构之间的协同变形性能。此外，除了钢筋锈蚀病害外，预制箱梁表面的蜂窝麻面等表层病害也直接影响了预制箱梁结构的整体性和外观美观性。通过工程实践分析可知，引发桥面表面蜂窝麻面的原因众多，主要原因如下：在场内预制施工过程中，由于施工组织失误，混凝土浇筑及振捣过程中存在局部的浇筑不密实和欠振捣问题，大体积箱梁结构采取分层浇筑的过程中，没有保证单层混凝土结构的浇筑密实性，违反了常规的分层浇筑及振动施工流程，此外，浇筑混凝土拌合过程中，混凝土结构出现不同程度的离析病害，且浇筑模板支设强度和刚度不足，在混凝土浇筑及振捣过程中容易引发模板位置偏离，在振动荷载作用下容易造成砂浆流失，施工浇筑之前的模板湿润度不够，表面光滑度不够，在拆模后导致混凝土结构表面的光滑度较差，表面平整度不满足设计及施工要求。对于预应力箱型梁结构而言，工厂化预制的预应力箱型梁结构采用后张法施工技术，为了保证预应力长期可靠，防止预应力损失，必须对预应力锚固位置进行封锚施工，由于墩头锚及封锚混凝土浇筑施工质量不满足要求，封锚位置的混凝土强度明显低于主梁混凝土结构，最终诱发锚固位置混凝土表面病害。
4 总结
综上，本文系统分析了预制箱梁结构的常见病害，分类明确了开裂病害、大位移病害、表层病害等典型病害的特点，分析了各种病害的出现原因及机理，为相应的加固处治提供了参考和借鉴。
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论文作者:闫海霞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年8期
论文发表时间:2019/8/1
标签：病害论文; 预应力论文; 荷载论文; 位移论文; 结构论文; 锈蚀论文; 位置论文; 《建筑学研究前沿》2019年8期论文;