湿接缝

建筑术语

湿接缝，指预应力混凝土梁体分块预制，悬臂拼装成大跨度连续梁，梁体间采用现浇混凝土把梁块连成整体的接缝。

连接方式

综述

湿接缝是混凝土箱梁桥结构中的重要连接部位，其连接方式直接影响着整个桥梁的结构稳定性与承载能力。在实际工程中，常见的湿接缝连接方式包括刚接、铰接和失效状态。

刚接

湿接缝的两侧混凝土梁通过一定的形式固定在一起，形成相对刚性的连接，能够有效地传递荷载，提高了桥梁的整体承载能力。然而，刚接方式也存在一定的局限性，例如在部分情况下可能会导致桥梁结构的应力集中，从而影响了其受力性能。

铰接

在铰接方式下，湿接缝的两侧混凝土梁通过某种方式实现了相对灵活的连接，湿接缝能够在一定范围内发生位移，有利于吸收荷载引起的变形，减缓了应力的集中。相比于刚接方式，铰接方式在某些情况下能够提升桥梁的抗震性能，但也需要在设计与施工中合理设置铰接装置，以保证其正常工作。

失效状态

在失效状态下，湿接缝已经发生了严重的破坏，无法再承担正常的连接作用，湿接缝所在的位置往往会出现严重的变形，甚至可能导致整个桥梁结构的崩溃。因此，在工程实践中，失效状态往往被视作一种不可接受的连接方式，需要及时采取修复或加固措施。

疲劳特性

通过改变受力体系的方法, 将既有混凝土简支梁桥改造为连续体系, 以中支座部分承担负弯矩作用,间接降低跨中的弯矩和挠度, 可有效提升桥梁的承载能力和正常使用性能。然而, 在中支座附近, 原简支梁端部与湿接缝的接头恰处于负弯矩和剪力最大区域, 属结构的薄弱部位, 极有可能因抗剪能力不足等因素而影响桥梁结构的安全性和耐久性。

(1)构造钢筋可提高湿接缝接头的抗剪疲劳性能, 且配筋量与其成正比关系。建议在工程应用中提高湿接缝接头的构造配筋量, 其值不宜小于0.003bh1 。

(2)构造钢筋可间接提高中支座和跨中钢筋的抗弯疲劳性能, 从而提高结构的疲劳寿命。

(3)构造钢筋可提高湿接缝接头疲劳抗裂性能,并间接降低结构的整体刚度损失。LB3 梁与LB1 梁相比, 经受20万次疲劳循环后, 跨中平均挠度可降低16.33%。

破坏机制

预应力混凝土斜拉桥中，主梁的湿接缝往往是结构受力的薄弱部位。为揭示湿接缝的破坏机制，建立了天津永和大桥的施工阶段分析模型，计算了主跨合龙段与相邻预制节段之间的湿接缝的混凝土应力状态，分析了活载超载、拉索松弛及混凝土收缩徐变等多种因素对湿接缝混凝土应力的影响，同时也阐明了主跨合龙段的预应力钢筋、湿接缝的位置、湿接缝的施工质量等构造方面的固有缺陷。研究表明：长期超载运营是造成湿接缝破坏的最主要的因素，而运营期间拉索的松弛和混凝土的收缩徐变等因素是造成湿接缝破坏的不可忽略的原因。另外，湿接缝在桥跨中所处的位置、合龙段预应力钢筋的布置方式、新老混凝土结合面的处理方式及其普通钢筋配筋率等均是造成湿接缝破坏的内部因素。

节段施工法解决了桥梁跨越大江、大河及深谷时难以搭设支架的问题，是大跨预应力混凝土斜拉桥(以下简称PC 斜拉桥)主梁架设的最主要方法之一，其优越性普遍得到桥梁工程师的认可和接受。节段施工法主要包括节段悬拼和节段悬浇，主梁节段之间的接缝通常有3 种形式：环氧接缝、干接缝及湿接缝。环氧接缝是在节段间涂抹一层很薄的环氧树脂，厚度通常为0.8mm~1.6mm；干接缝是相邻节段直接接触，不采用任何粘结剂，但通常会在相邻节段端面上设置专门的剪力键；湿接缝是通过对混凝土结合面进行施工预处理(如凿毛、刻槽等)来实现新老混凝土的连接，在实际工程中的应用也较为广泛，特别是在桥跨合龙或施工误差纠正的场合。毋庸置疑，接缝的存在破坏了节段间混凝土的连续性，往往成为PC 斜拉桥结构受力的薄弱部位，对结构极限承载力和长期使用性能都有很大的影响。干接缝和环氧接缝的性能研究相对较多，而湿接缝的研究相对较少。已有的一些试验研究结果表明，湿接缝混凝土的抗拉强度降低系数平均达0.53 左右，湿接缝处的混凝土浇筑质量、新老混凝土结合面的凿毛质量以及预应力度均对其有影响。同时，湿接缝混凝土的抗剪强度约为一次性浇筑的混凝土的80%，普通钢筋配筋率的增加不能有效地提高新老混凝土结合面的抗剪强度，但却能有效地提高其抗拉强度(或称结合能力)。另外，接缝凿毛能有效地提高新老混凝土结合面的抗剪强度。然而，实际施工中常常忽视对湿接缝质量的控制，众多质量不良的湿接缝的存在是造成既有大跨预应力混凝土桥梁的长期下挠的重要因素之一。

运营期湿接缝应力状态恶化分析

（1）拉索松弛：

随着运营时间的累积，拉索通常会发生松弛，这是预应力混凝土斜拉桥常见的问题。永和大桥运营时间近20 年，主跨合龙段与相邻预制节段之间的湿接缝开裂时尚未进行换索，为我国同时期修建的斜拉桥中最后一座未经换索的桥梁。受限于当时的拉索生产技术，其钢丝的力学性能是偏低的。因此，也必然存在一般斜拉桥容易出现的拉索松弛现象。拉索钢丝作为预应力材料的一种，其产生的松弛现象可直观表述为：拉索钢丝长度固定不变，钢丝应力却随时间推移而逐渐降低，直观描述就是索力降低，由于索与索之间的高度相关性，松弛会导致全桥索力重分配，但索力重分布的规律却是相当复杂的。

（2）混凝土的收缩徐变

混凝土的收缩徐变与构件的加载龄期、徐变系数的数学表达式、构件所处环境状况以及徐变的计算时间等有关。

（3）多因素综合作用下湿接缝混凝土应力状态变化

大桥运营期间除上述影响因素外，导致主跨合龙段与相邻预制节段之间的湿接缝混凝土应力状态变化的因素还可能包括主梁预应力损失、主梁刚度退化等。运营时间越长，其影响因素可能也越多越复杂。鉴于此，采用常规的方法很难定量地分析湿接缝混凝土应力状态的变化。若依据大桥当前的结构参数(包括索力、桥面线形及塔顶偏位等)的检测结果，可近似模拟结构现状，即综合考虑运营期间的多种因素对接缝混凝土应力状态的影响。实际上，这也是一种近似或等效。

湿接缝的构造因素分析

（1）主跨合龙段预应力钢筋的锚固方式如图 3 所示，主跨合龙段预应力筋的锚固方式使得合龙段的预应力形成一个自相平衡的体系，尽管设计上力图使主跨跨中获得双倍的预应力效果，但却明显存在这样的缺陷：不采用通长束的做法使得合龙段与预制节段之间的结合能力得不到保证，一侧的预应力为另一侧所平衡掉，作用在新老混凝土结合面上的预应力几乎为0，这样，合龙段预应力钢筋就如同普通钢筋一样仅起构造连接作用，不能有效地增加湿接缝混凝土的压应力储备。

（2）湿接缝的位置影响

永和大桥中的湿接缝主要用于桥跨合龙，其压应力储备方式明显不同于主梁预制节段拼装时所采用的环氧接缝。正如图4所示，环氧接缝的压应力储备还在很大程度上还受到斜拉索水平分力的作用，而主跨的湿接缝却位于最长索(即C11 索)的外侧。这样，斜拉索的水平分力无法为湿接缝提供压力，甚至有时还可能对其应力状态有消极的影响。

（3）湿接缝的施工质量

新老混凝土的结合能力还与结合面的处理方式(凿毛、刻槽等)及普通钢筋的配筋率有关。根据永和大桥原设计图纸可知，主跨合龙段与相邻预制节段之间的湿接缝处的普通钢筋含筋率仅为0.5%，按照宁波招宝山大桥加固重建工程的经验，这会导致新老混凝土的结合能力不足。况且，从永和大桥主跨合龙段拆除后的实际情况来看，湿接缝处新老混凝土的结合面并未进行过特别的处理，表面光滑，而且结合面的实际普通钢筋远远没有达到设计图纸中所要求的数量，如图5 所示。

破坏主要原因

从受力角度来看，节段式桥梁接缝的作用就是传递剪力、轴力及弯矩。对于像永和大桥这样的漂浮体系斜拉桥而言，主跨合龙段附近的湿接缝所受的轴力和剪力并不大，而最令人担心的还是弯矩，该桥湿接缝的破坏形态也验证了这一点。通过前述分析，主跨合龙段与相邻预制节段之间湿接缝的破坏主要由以下几个方面因素造成的：

(1) 长期超载运营是造成湿接缝开裂的最主要、最直接的外部因素。活载对主跨合龙段与相邻预制节段之间的湿接缝受力有显著影响，而湿接缝的混凝土强度很难达到像整体浇筑的混凝土那样的程度，其抗拉强度降低是必然的。当超载量达到临界车重后，湿接缝混凝土发生开裂，在长期超载车辆反复作用下，裂缝不断扩展而加深加宽，造成下缘的普通钢筋甚至预应力钢筋断裂。值得注意的是，本文计算中并未考虑多辆重车同时过桥的情况，而交通量调查结果显示，该桥实际运营中存在多辆重车连续过桥的情况，甚至桥面上布满了重车，车与车之间间距很小，因此，实际的状况可能更糟。故永和大桥不仅存在超载现象，而且其超载量足以使湿接缝混凝土开裂。

(2) 运营期间拉索的松弛、混凝土的收缩徐变、主梁纵向预应力有效性的降低、主梁刚度的退化等均是造成湿接缝破坏的不可忽略的外部因素。永和大桥结构现状模拟的计算结果表明，这些因素综合在一起会导致湿接缝混凝土应力状态明显恶化。

(3) 主跨合龙段附近的湿接缝在桥跨中所处的位置、合龙段预应力钢筋的交叉锚固方式等对保证湿接缝的压应力储备均无太大帮助，而实际施工中又往往忽视对新老混凝土结合面的处理及普通钢筋的配置，这些均属造成湿接缝破坏的内部因素。通过上述分析，建议今后应充分重视湿接缝在节段式桥梁受力中的“特殊地位”，设计中应考虑到湿接缝混凝土强度降低而尽可能预留出足够的应力储备，同时合龙段预应力筋应优先考虑通长束，即跨越过合龙段附近的湿接缝再行锚固，另外还应适度提高湿接缝处普通钢筋的配筋率。施工中应重视新老混凝土结合面的正确处理，对接缝处混凝土的密实度及浇筑质量应进行严格控制。此外，养护运营期间严格控制超载超限车辆是至关重要的，当斜拉桥结构状态发生明显偏离时，应及时考虑采用调索等措施来避免结构混凝土应力状态的过度恶化。

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