基本介紹
- 中文名：濕接縫
- 含義：預應力混凝土梁體分塊預製
- 採用：現澆混凝土把梁塊連成整體的接縫
- 作用：潤滑、錨栓、防水、傳遞應力等
- 濕接縫概述：濕接縫：指預應力混凝土梁體分塊
- 濕接縫：指預應力混凝土梁體
- 乾接縫概述：乾接縫：預製好的砼用特
- 乾接縫：預製好的砼用特殊的黏合
濕接與乾接縫,疲勞特性,破壞機制,
濕接與乾接縫
乾接縫：預製好的砼用特殊的黏合劑粘上的 在乾接縫施工中,節段之間一般選用無溶劑型環氧樹脂膠結劑將相鄰的2塊梁段粘結成一個整體,它主要起潤滑、錨栓、防水、傳遞應力等作用。
預應力混凝土梁體段間的接縫主要分乾接縫和濕接縫,在不會出現冰凍穩定或使用了體外索時,可採用乾接縫,乾接縫比濕接縫安裝要快.預製節段採用乾接縫不能實現完全水密封性,會影響後繼預應力壓漿的質量,降低了預應力索的防腐效果.因此,在雨水區及沿海區域一般都採用濕接縫,它不僅適於體內索,也適於體外索.濕接縫能彌補節段接合面的細小缺陷,密封性好,能有效防止水汽入侵。乾接縫不能承受任何拉力;濕接縫可承受一定拉力。
疲勞特性
通過改變受力體系的方法, 將既有混凝土簡支梁橋改造為連續體系, 以中支座部分承擔負彎矩作用,間接降低跨中的彎矩和撓度, 可有效提升橋樑的承載能力和正常使用性能。然而, 在中支座附近, 原簡支梁端部與濕接縫的接頭恰處於負彎矩和剪力最大區域, 屬結構的薄弱部位, 極有可能因抗剪能力不足等因素而影響橋樑結構的安全性和耐久性。
(1)構造鋼筋可提高濕接縫接頭的抗剪疲勞性能, 且配筋量與其成正比關係。建議在工程套用中提高濕接縫接頭的構造配筋量, 其值不宜小於0.003bh1 。
(2)構造鋼筋可間接提高中支座和跨中鋼筋的抗彎疲勞性能, 從而提高結構的疲勞壽命。
(3)構造鋼筋可提高濕接縫接頭疲勞抗裂性能,並間接降低結構的整體剛度損失。LB3 梁與LB1 梁相比, 經受20萬次疲勞循環後, 跨中平均撓度可降低16.33%。
破壞機制
預應力混凝土斜拉橋中，主梁的濕接縫往往是結構受力的薄弱部位。為揭示濕接縫的破壞機制，建立了天津永和大橋的施工階段分析模型，計算了主跨合龍段與相鄰預製節段之間的濕接縫的混凝土應力狀態，分析了活載超載、拉索鬆弛及混凝土收縮徐變等多種因素對濕接縫混凝土應力的影響，同時也闡明了主跨合龍段的預應力鋼筋、濕接縫的位置、濕接縫的施工質量等構造方面的固有缺陷。研究表明：長期超載運營是造成濕接縫破壞的最主要的因素，而運營期間拉索的鬆弛和混凝土的收縮徐變等因素是造成濕接縫破壞的不可忽略的原因。另外，濕接縫在橋跨中所處的位置、合龍段預應力鋼筋的布置方式、新老混凝土結合面的處理方式及其普通鋼筋配筋率等均是造成濕接縫破壞的內部因素。
節段施工法解決了橋樑跨越大江、大河及深谷時難以搭設支架的問題，是目前大跨預應力混凝土斜拉橋(以下簡稱PC 斜拉橋)主梁架設的最主要方法之一，其優越性普遍得到橋樑工程師的認可和接受。節段施工法主要包括節段懸拼和節段懸澆，主梁節段之間的接縫通常有3 種形式：環氧接縫、乾接縫及濕接縫。環氧接縫是在節段間塗抹一層很薄的環氧樹脂，厚度通常為0.8mm~1.6mm；乾接縫是相鄰節段直接接觸，不採用任何粘結劑，但通常會在相鄰節段端面上設定專門的剪力鍵；濕接縫是通過對混凝土結合面進行施工預處理(如鑿毛、刻槽等)來實現新老混凝土的連線，在實際工程中的套用也較為廣泛，特別是在橋跨合龍或施工誤差糾正的場合。毋庸置疑，接縫的存在破壞了節段間混凝土的連續性，往往成為PC 斜拉橋結構受力的薄弱部位，對結構極限承載力和長期使用性能都有很大的影響。目前，乾接縫和環氧接縫的性能研究相對較多，而濕接縫的研究相對較少。已有的一些試驗研究結果表明，濕接縫混凝土的抗拉強度降低係數平均達0.53 左右，濕接縫處的混凝土澆築質量、新老混凝土結合面的鑿毛質量以及預應力度均對其有影響。同時，濕接縫混凝土的抗剪強度約為一次性澆築的混凝土的80%，普通鋼筋配筋率的增加不能有效地提高新老混凝土結合面的抗剪強度，但卻能有效地提高其抗拉強度(或稱結合能力)。另外，接縫鑿毛能有效地提高新老混凝土結合面的抗剪強度。然而，實際施工中常常忽視對濕接縫質量的控制，眾多質量不良的濕接縫的存在是造成既有大跨預應力混凝土橋樑的長期下撓的重要因素之一。
運營期濕接縫應力狀態惡化分析
（1）拉索鬆弛：
隨著運營時間的累積，拉索通常會發生鬆弛，這是預應力混凝土斜拉橋常見的問題。永和大橋運營時間近20 年，主跨合龍段與相鄰預製節段之間的濕接縫開裂時尚未進行換索，為我國同時期修建的斜拉橋中最後一座未經換索的橋樑。受限於當時的拉索生產技術，其鋼絲的力學性能是偏低的。因此，也必然存在一般斜拉橋容易出現的拉索鬆弛現象。拉索鋼絲作為預應力材料的一種，其產生的鬆弛現象可直觀表述為：拉索鋼絲長度固定不變，鋼絲應力卻隨時間推移而逐漸降低，直觀描述就是索力降低，由於索與索之間的高度相關性，鬆弛會導致全橋索力重分配，但索力重分布的規律卻是相當複雜的。
（2）混凝土的收縮徐變
混凝土的收縮徐變與構件的載入齡期、徐變係數的數學表達式、構件所處環境狀況以及徐變的計算時間等有關。
（3） 多因素綜合作用下濕接縫混凝土應力狀態變化
大橋運營期間除上述影響因素外，導致主跨合龍段與相鄰預製節段之間的濕接縫混凝土應力狀態變化的因素還可能包括主梁預應力損失、主梁剛度退化等。運營時間越長，其影響因素可能也越多越複雜。鑒於此，採用常規的方法很難定量地分析濕接縫混凝土應力狀態的變化。若依據大橋當前的結構參數(包括索力、橋面線形及塔頂偏位等)的檢測結果，可近似模擬結構現狀，即綜合考慮運營期間的多種因素對接縫混凝土應力狀態的影響。實際上，這也是一種近似或等效。
濕接縫的構造因素分析
（1）主跨合龍段預應力鋼筋的錨固方式如圖 3 所示，主跨合龍段預應力筋的錨固方式使得合龍段的預應力形成一個自相平衡的體系，儘管設計上力圖使主跨跨中獲得雙倍的預應力效果，但卻明顯存在這樣的缺陷：不採用通長束的做法使得合龍段與預製節段之間的結合能力得不到保證，一側的預應力為另一側所平衡掉，作用在新老混凝土結合面上的預應力幾乎為0，這樣，合龍段預應力鋼筋就如同普通鋼筋一樣僅起構造連線作用，不能有效地增加濕接縫混凝土的壓應力儲備。
圖3
圖3（2） 濕接縫的位置影響
永和大橋中的濕接縫主要用於橋跨合龍，其壓應力儲備方式明顯不同於主梁預製節段拼裝時所採用的環氧接縫。正如圖4所示，環氧接縫的壓應力儲備還在很大程度上還受到斜拉索水平分力的作用，而主跨的濕接縫卻位於最長索(即C11 索)的外側。這樣，斜拉索的水平分力無法為濕接縫提供壓力，甚至有時還可能對其應力狀態有消極的影響。
圖4
圖4（3） 濕接縫的施工質量
新老混凝土的結合能力還與結合面的處理方式(鑿毛、刻槽等)及普通鋼筋的配筋率有關。根據永和大橋原設計圖紙可知，主跨合龍段與相鄰預製節段之間的濕接縫處的普通鋼筋含筋率僅為0.5%，按照寧波招寶山大橋加固重建工程的經驗，這會導致新老混凝土的結合能力不足。況且，從永和大橋主跨合龍段拆除後的實際情況來看，濕接縫處新老混凝土的結合面並未進行過特別的處理，表面光滑，而且結合面的實際普通鋼筋遠遠沒有達到設計圖紙中所要求的數量，如圖5 所示。
圖5 新老混凝土結合面的現場照片
圖5 新老混凝土結合面的現場照片破壞主要原因
從受力角度來看，節段式橋樑接縫的作用就是傳遞剪力、軸力及彎矩。對於像永和大橋這樣的漂浮體系斜拉橋而言，主跨合龍段附近的濕接縫所受的軸力和剪力並不大，而最令人擔心的還是彎矩，該橋濕接縫的破壞形態也驗證了這一點。通過前述分析，主跨合龍段與相鄰預製節段之間濕接縫的破壞主要由以下幾個方面因素造成的：
(1) 長期超載運營是造成濕接縫開裂的最主要、最直接的外部因素。活載對主跨合龍段與相鄰預製節段之間的濕接縫受力有顯著影響，而濕接縫的混凝土強度很難達到像整體澆築的混凝土那樣的程度，其抗拉強度降低是必然的。當超載量達到臨界車重後，濕接縫混凝土發生開裂，在長期超載車輛反覆作用下，裂縫不斷擴展而加深加寬，造成下緣的普通鋼筋甚至預應力鋼筋斷裂。值得注意的是，本文計算中並未考慮多輛重車同時過橋的情況，而交通量調查結果顯示，該橋實際運營中存在多輛重車連續過橋的情況，甚至橋面上布滿了重車，車與車之間間距很小，因此，實際的狀況可能更糟。故永和大橋不僅存在超載現象，而且其超載量足以使濕接縫混凝土開裂。
(2) 運營期間拉索的鬆弛、混凝土的收縮徐變、主梁縱向預應力有效性的降低、主梁剛度的退化等均是造成濕接縫破壞的不可忽略的外部因素。永和大橋結構現狀模擬的計算結果表明，這些因素綜合在一起會導致濕接縫混凝土應力狀態明顯惡化。
(3) 主跨合龍段附近的濕接縫在橋跨中所處的位置、合龍段預應力鋼筋的交叉錨固方式等對保證濕接縫的壓應力儲備均無太大幫助，而實際施工中又往往忽視對新老混凝土結合面的處理及普通鋼筋的配置，這些均屬造成濕接縫破壞的內部因素。通過上述分析，建議今後應充分重視濕接縫在節段式橋樑受力中的“特殊地位”，設計中應考慮到濕接縫混凝土強度降低而儘可能預留出足夠的應力儲備，同時合龍段預應力筋應優先考慮通長束，即跨越過合龍段附近的濕接縫再行錨固，另外還應適度提高濕接縫處普通鋼筋的配筋率。施工中應重視新老混凝土結合面的正確處理，對接縫處混凝土的密實度及澆築質量應進行嚴格控制。此外，養護運營期間嚴格控制超載超限車輛是至關重要的，當斜拉橋結構狀態發生明顯偏離時，應及時考慮採用調索等措施來避免結構混凝土應力狀態的過度惡化。
