公路桥梁桥台裂缝分析

汤 浩

（中交基础设施养护集团有限公司，北京 100011）

U型桥台是我国公路大多数桥梁桥台经常使用的结构形式，其构造相对简单，底部受力面积大，产生的应力比较小，材料可以用混凝土以及块石砌筑，填土比较高和跨径稍大的桥梁经常使用此结构形式的桥台。

文章针对湖北某高速2座U型桥台的桥梁病害情况展开分析，并对加固后的桥台进行了复测，为后期的养护工作顺利开展提供了指导。

1 工程概况

1#桥全长592.8m，采用4×28m+3×34m预应力混凝土等截面连续箱梁，箱梁为单箱单室截面，顶宽12.0m、底宽6.5m、两侧翼缘宽2.75m，桥面为单向5%的横坡，箱梁中心处梁高1.8m。桥台均采用U型桥台、扩大基础。桥台处设置80型异型钢单缝式伸缩装置，支座采用GPZ（Ⅱ）4SX和GPZ（Ⅱ）4DX盆式橡胶支座。

2#桥全长165.60m，采用5×30m五跨一联预应力混凝土连续箱梁，桥面为单向-2%的横坡，箱梁第1～4跨为单箱单室截面，第5跨为单箱双室截面。桥台均采用U型桥台、扩大基础。桥台处设置80型异型钢单缝式伸缩装置，支座采用GPZ（Ⅱ）5SX和GPZ（Ⅱ）5DX盆式橡胶支座。

2 病害调查

1#桥7号台共有12条竖向裂缝，长度为0.5～8m、宽度为1～15mm，超过10mm的有1条，裂缝宽度为15mm、裂缝深度为465mm，裂缝深度已经超过保护层厚度，具体如表1所示。

2#桥5号台共有4条竖向裂缝，长度为2.6～5m、宽度为2～15mm，超过10mm的有2条，裂缝宽度均为15mm、裂缝深度分别为538mm、514mm，裂缝深度已经超过保护层厚度，具体位置如表2所示。

从病害可以明显看出，桥台裂缝主要为竖向裂缝，且很多裂缝宽度较宽。

3 病害分析

以上2座桥桥台结构形式均为U型桥台，桥台裂缝均较宽，裂缝宽度超过10mm的裂缝其裂缝深度已经超过保护层厚度，造成此类病害的原因可以归纳为以下几个方面。

（1）U型桥台有一个比较大的缺点就是桥台往往是封闭的，这就会造成填土比较容易积水。该项目桥区位于长江中游和上游的结合区域、湖北省的西部，处在秦巴山脉与武陵山脉向江汉平原的过渡地带；属亚热带季风性湿润气候，四季分明，春秋较长；年平均降水量为992.1～1404.1mm，降雨往往比较集中，夏季是一年中降雨最多的时段，也常伴有暴雨、大风、冰雹等天气。而该项目的桥台两侧都没有安装排水孔道，这会造成桥台内部的水排不出去，且该项目的桥台填土都是采用的黏性土，所以填土使得内部的内摩擦角比较大，导致产生的土侧压力比较大，进而可能造成前墙或侧墙的向外倾覆，桥台裂缝也就随之产生。

表1 1#桥7号桥台病害表

表2 2#桥5号桥台病害表

（2）这2座桥台的高度都比较高，造成桥台后面的填土高度加高，在较大的荷载压力作用下，就会引起桥台的抵抗力不够，从而使桥台产生裂缝。

（3）桥台因填土的质量较差，或在施工过程中压实度不够，在雨水的长期侵蚀下，填土就可能会产生不均匀的沉降，进而会造成桥台的侧墙与前墙相交处产生裂缝。

（4）在台内填土或者铺筑路面时，往往会采用重型压路机进行碾压，这就有可能造成桥台侧墙向外倾斜甚至产生变形，进而会产生桥台裂缝。因此在桥台填土最好选用较轻质的材料，同时也要做好排水工作。

（5）如果台后的土压力比较大，而且施工过程中质量没有得到很好的控制，结构设计尺寸在设计过程考虑不周，如桥台高度太高、桥台宽度太大，在此基础上一旦恒载过大，就可能造成倾覆力矩大于抗倾覆力矩，导致桥台产生裂缝。

（6）桥台基础在施工过程中质量控制不到位，在长期雨水侵蚀下，可能会发生不均匀沉降，造成桥台侧墙前倾或者后倾，进而桥台产生裂缝。

4 处理建议

（1）对超宽裂缝的处理，首先应该布置永久性观测点观察裂缝的开展情况：放一把钢尺横跨裂缝两侧，裂缝一侧与墙体用胶粘死，另外一侧是自由端，自由端上方粘一把钢尺，这样当裂缝开展的时候，通过刻度尺的距离变化即可观测到裂缝的开展情况。另外，应该测量桥台垂直度，观察桥台支座剪切变形情况以及路面沉降情况，以便更好地判断裂缝的成因。

（2）观察裂缝开展情况。如果裂缝没有开展，可以进行裂缝修补处理，如表面封闭修补法、压力注浆修补法。如果裂缝有开展，可以采取以下加固措施：①可以在桥台侧墙之间穿预应力钢束，施加预应力抵抗对侧墙的土压力。为了抵抗锚固处的局部压力，可以在侧墙外设混凝土框架墙，将锚固位置墙体换成高强混凝土，同时分散锚固点。②用钢板把前墙和侧墙做整体包围结构。③沿着裂缝两侧用钢板把裂开的两侧侧墙锚固在一起。

5 加固效果评价

通过在裂缝两侧布置观测点，发现裂缝宽度有较小的增加，在这种情况下，基本认定应对桥台进行加固，故管理处决定对桥台进行加固。对1#桥7号桥台和2#桥5号桥台进行了加固维修，加固方式为在桥台的侧墙及前墙进行粘贴钢板加固，加大桥台整体刚度，限制裂缝继续开展，并对钢板进行防腐处理。

对加固后的桥台进行了复测，从检测结果来看，粘贴钢板加固基本实现了对既有病害的修复以及抑制了病害发展，加固位置处未见新病害，但是同时也出现了以下问题。

（1）加固钢板出现生锈情况。在钢板表面局部出现锈蚀，由于湖北处于多雨地带，因此钢板防锈处理成为了一个关键。

（2）未加固部分出现开裂。粘贴钢板对于抑制桥台的开裂有积极作用，但是由于并未对整个桥台进行加固，导致新裂缝开展。不过新开展裂缝数量较少，裂缝宽度较细，深度在规范允许范围内。

因此，应加大巡查力度，一旦发现病害扩展迹象明显和钢板锈蚀严重，及时处理，防止出现钢板强度削弱导致对桥台裂缝的约束减弱，进而增加病害严重程度。

6 结语

U型桥台是我国桥梁常用结构形式，但是由于一些局限性，该种结构形式也容易出现一些典型病害，即桥台竖向裂缝。为了避免典型病害的出现，在设计和施工过程中都应认真谨慎，完善设计理念，应从不同方面来印证设计的合理性以及安全性，为桥台的质量安全提供保障。另外，在施工过程中，应提高施工质量，按照规范严格施工，及时发现在施工过程中的问题，并和设计部门进行沟通，从而完善设计。对于大体积混凝土，应关注重要施工节点，注意施工工序，不要冒进，按照规范要求对混凝土进行养护，以免出现干缩裂缝。后期管养单位在养护过程中，如由于一些特殊原因，病害已经形成，管养单位应重视并及时处理，避免病害进一步恶化，造成不可弥补的损失。处理方法应咨询专业队伍，提出可行的方案，以免结构得不到良好地修复。总之，不管在设计阶段、施工阶段还是养护阶段，都应该仔细、认真、负责，为桥梁的质量提供可靠的保障。