公铁两用长江大桥公路纵梁下翼缘裂缝病害分析

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1、公铁两用长江大桥公路纵梁下翼缘裂缝病害分析洪汉麟摘要：公铁两用桥的公路桥面钢纵梁产生裂缝后，将直接影响大桥的公路与铁路正常运营。为了防止与处理好此类病害，同时，也为了使今后有类似的公铁两用桥在设计与养护方面有借鉴作用，针对某长江大桥公路纵梁下翼缘产生裂缝的状况进行受力分析，找出真正产生的原因，以便更好的进行加固处理。一、桥梁的结构形式某长江大桥是一座公铁两用特大桥。公路桥于1995年6月正式运营，铁路桥于1996年9月正式运营。其中：正桥是11孔双层钢桁梁，上层是公路桥面，下层是铁路桥面。正桥采用3跨（162+162+162）m+3跨(162+161+162)m+3跨(180+216+181

2、)m+2跨(126+126)m共四联的连续钢桁梁。公路桥面每联之间采用梳形板钢质伸缩缝，每联内按每36M间隔设置一道60型橡胶平板伸缩缝，请见照片1。公路桥面下是预制的钢筋混凝土行车道板，行车道板是搁置在36m的纵梁上，纵梁又是按4跨连续梁(4*9m)形式搁置在横梁上，请见照片2。照片1照片26纵梁端头上方正好是橡胶伸缩缝，纵梁端头下方是工字形钢横梁，并且是两根纵梁端头共用一根钢横梁，请见图一。一、病害产生的状况公路桥自1995年6月正式运营以来，一直都比较正常。到了2000年左右，公路桥面开始出现破损情况，尤其是在伸缩缝附近出现大量的破损开裂。之后，对伸缩缝进行过多次更换，但经过一段时间之

3、后，伸缩缝附近又会出现大量的破损开裂。铁路桥管处自1996年9月正式接管运营后，每年都要对桥梁进行春检与秋检。2004年5月19日首次发现公路桥面下的横梁腹板上出现U字形裂缝。裂缝的位置正好在伸缩缝下面的横梁腹板上的加劲板下端头处，请见照片3。照片3之后，又连续发现了几十处横腹板上U字形裂缝。产生这种裂缝的受力状态请见图二。62012年11月14日下午，在钢桁梁的上平联作业人员首次发现了4E11竖杆所对应的纵梁端头下翼缘出现严重的开裂现象，请见照片3与照片4。照片3照片4因为，这次发现的开裂现象比较严重，所以，当即采取了半幅封道、限载、限速等措施。之后，又连续发现几处类似的下翼缘开裂现象。一

4、、病害产生的原因这次纵梁发现开裂之后，公路桥管理局邀请了有关单位和专家对这次病害产生的原因及整治方案进行了分析与论证。有的认为是近几年，由于车辆超载，冲击荷载大而造成的；有的认为是由于纵梁的活动支座固结引起开裂的。我们对这座桥接触比较早，从1995年就开始接触，1996年就开始从事铁路桥的接管运营工作。当这些病害发现后，我们多次到现场了解、分析这些病害产生的原因。所以，对以上分析产生的原因有不同的看法。对由于车辆超载，冲击荷载大而造成病害的原因分析，虽然指出病害产生的原因，但没有分析出结构破坏受力形式，到底是因为拉应力还是压应力、剪应力引起？因为只有分析出结构破坏受力形式，才能采取相应的加固

5、方法。6我们将此病害产生的受力过程进行了分解、分析，认为是由于超载车辆行驶在不平整的伸缩缝附近，出现跳车现象，产生冲击荷载，至使纵梁弯曲，下翼缘产生拉应力而出现微裂纹，由于长期冲击，使得裂纹发展伸入至纵梁的端部后即整块下翼缘板裂开。为什么不是压应力引起开裂呢？因为纵梁是16Mnq桥钢，如果压应力过大就会产生挤压变形，可是在现场未发现有挤压变形情况。为什么不是剪切应力引起开裂呢？因为纵梁是16Mnq桥钢，而钢支座是25号铸钢，如果是剪切应力引起开裂，则纵梁的下翼缘开裂应该在支座板上边缘即平整剪切的裂缝，而实际裂缝是离开钢支座60mm处开始开裂，所以，剪切应力引起开裂也可以排除。有的分析认为由于

6、支座锈蚀，使得该处原设计是活动支座变成了固定支座，造成纵梁不能自由活动，从而挤裂或拉裂纵梁的下翼缘。但实际上该处活动支座是由于汽车轮子每次通过产生的冲击跳动，支座并未固结。加上横梁上翼缘加强板有3mm间隙，横梁上的钢支座成了摇摆状，变成了“摆式支座”。所以，纵梁不会产生完全挤压顶紧状况。假如因纵梁被顶死至使下翼缘开裂，那么纵梁端部应产生变形之后，才会将整块下翼缘挤压开裂。如果由于支点固结产生水平拉应力，则会在螺栓孔位置断裂，因螺栓孔位置的横截面最小，以上情况都没有出现，而实际的裂缝是沿着腹板下面水平裂开的。所以，由于纵梁的活动支座固结引起开裂的说法也不存在。6综上所述，我们认为产生纵梁下翼缘

7、开裂是由多种原因引起的。一是由于大量的重载汽车从大桥上通过，钢筋混凝土行车道板下填充物破碎脱落，使行车道板与钢纵梁之间部分脱空；二是重载汽车在脱空处引起跳车现象，特别是在伸缩缝附近，产生很大的冲击力；三是该纵梁端部支座下的横梁加劲板加工不严瑾，造成横梁上翼缘出现3mm的间隙，使得钢支座成了“摆式支座”，并使横梁腹板产生裂缝。请见照片五与照片六。照片五照片六由于以上三种原因至使纵梁端部长期受弯，纵梁的下翼缘产生