大跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板裂縫的分析及預(yù)防措施研究

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1、大跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板裂縫的分析及預(yù)防措施研究橋隧工程大跨預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板裂縫的分析及預(yù)防措施研究張守峰（山西高陵高速公路有限公司，山西摘晉城048000）要：大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋箱梁應(yīng)用廣泛，針對其在運營過程中易出現(xiàn)腹板裂縫的情況，從設(shè)計與施工兩個方面進行了分析，并探討了可以采取的預(yù)防控制措施。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；箱梁；腹板裂縫；分析；預(yù)防中圖分類號：U44文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)（剛構(gòu)）箱梁橋因其具有跨越能力較大、整體性能好、結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、抗震性能好，特別是主梁變形撓曲線平緩，橋面伸縮縫少，行車舒適

2、等優(yōu)點，在我國得到了廣泛的應(yīng)用。在我國已經(jīng)建成的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋中，部分橋梁在運營過程中，出現(xiàn)了不同程度的裂縫情況。預(yù)應(yīng)力箱梁出現(xiàn)的裂縫主要有：箱梁頂板和底板的縱向裂縫，箱梁腹板的斜向裂縫，特別是靠近邊跨現(xiàn)澆箱梁端部范圍的兩側(cè)腹板出現(xiàn)近45°的斜向裂縫，這些裂縫的性質(zhì)大部分為受力裂縫，且寬度較大。箱梁腹板裂縫使箱梁整體結(jié)構(gòu)的———————————————————————————————————————————————抗扭轉(zhuǎn)能力、抗剪能力、跨越能力乃至結(jié)構(gòu)承載力下降，橋梁撓度進一步加大，橋梁結(jié)構(gòu)的安全性受到威脅。箱梁的開裂與

3、下?lián)线€是相互影響的，從某種意義上講，箱梁開裂，尤其是腹板斜向開裂，導(dǎo)致了橋跨下?lián)线^大。本文從設(shè)計與施工兩個方面分析研究如何有效地控制箱梁腹板裂縫的產(chǎn)生，以期為設(shè)計與施工提供參考。1．1計算模式不完善目前國內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)分析多采用平面桿系有限元分析程序，這種計算模型對于箱梁截面的總體應(yīng)力基本是準(zhǔn)確的，但對于局部應(yīng)力則無法反映?，F(xiàn)在的各種通用有限元分析軟件，對PC橋梁結(jié)構(gòu)線彈性受力模擬較好，但對非線形受力行為模擬存在一定的困難，要對所有的大跨PC箱形梁橋?qū)嵤┤S空間有限元分析。設(shè)計規(guī)范充分考慮了縱向預(yù)應(yīng)力的計算，但對豎向應(yīng)力

4、的設(shè)計沒有作特別的說明，現(xiàn)階段縱向預(yù)應(yīng)力的計算是基于一維桿件軸向壓縮計算得出的，很明顯現(xiàn)階段的縱向預(yù)應(yīng)力的計算方法不能用于豎向預(yù)應(yīng)力計算。近年來修建的多向預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋梁大多數(shù)在腹板均產(chǎn)生了不同程度的裂縫，豎向預(yù)應(yīng)力計算與設(shè)計分析不當(dāng)是重要原因之一。因此，正確估計腹板豎向預(yù)應(yīng)力在腹板內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力特征，對防止腹板開裂有重要意義。1．2腹板豎向預(yù)應(yīng)力損失考慮不足我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范充分考慮了縱向預(yù)應(yīng)力的彈性壓縮損失的計算，但對堅向應(yīng)力的彈性壓縮損失沒有作特別的說明，縱向預(yù)應(yīng)力的彈性壓縮損失是基于一維桿件軸向壓縮計算得出的，而豎向預(yù)應(yīng)

5、力有———————————————————————————————————————————————其自身的特點：①豎向預(yù)應(yīng)力筋比較短，與縱向預(yù)應(yīng)筋相比達(dá)到相同的應(yīng)力水平，其彈性變形要小得多；②豎向預(yù)應(yīng)力筋錨固端沿腹板軸向排列，而縱向預(yù)應(yīng)力筋的錨固端則排列在箱梁的某個截面上。顯然，縱向預(yù)應(yīng)力彈性壓縮損失的計算方法不適于豎向預(yù)應(yīng)力的計算。混凝土箱梁豎向預(yù)應(yīng)力在錨固端附近區(qū)域會產(chǎn)生1預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板開裂的設(shè)計原因大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋一般情況下采用3向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，即在腹板頂部和頂板靠近腹板的兩側(cè)以及底板布置群錨的縱向預(yù)應(yīng)力體系

6、、在頂板橫向布置的橫向預(yù)應(yīng)力體系、在腹板布置的豎向預(yù)應(yīng)力。目、《公路前箱梁的預(yù)應(yīng)力體系存在著計算模型不完善橋涵設(shè)計規(guī)范》對預(yù)應(yīng)力的損失計算不足、箱梁構(gòu)件設(shè)計不合理，這些都是預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁產(chǎn)生裂縫的重要原因。作者簡介：張守峰（1971－），男，山西陽城人，工程師，從事公路工程施工研究2011年5期（總第77期）豎向拉應(yīng)力，這類拉應(yīng)力將加劇箱梁腹板與頂板過渡部位的開裂。1．3箱梁構(gòu)造設(shè)計不當(dāng)有些設(shè)計者過于追求橋梁的美觀及跨徑，忽視對箱梁細(xì)部構(gòu)造的考慮，使得箱梁截面日趨纖薄，橫隔板日漸減少，底板腹板偏薄，齒板局部承壓面積不足。有些項

7、目的設(shè)計過多的進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，造成腹板厚度過薄，預(yù)應(yīng)力筋和鋼筋布置缺乏合理的保護層和間距數(shù)量的———————————————————————————————————————————————要求。施工制造的誤差，造成箱梁兩側(cè)腹板厚度不均勻，這必使較薄一側(cè)的腹板首先開裂；不可避免的偏載及兩側(cè)腹板混凝土內(nèi)部不均勻缺陷等因素所造成的兩側(cè)腹板受力不均勻。箱梁兩側(cè)腹板設(shè)計時是將兩側(cè)腹板假定均厚然后簡化成工形來設(shè)計和計算抗裂性的，箱梁兩側(cè)腹板厚薄不均會導(dǎo)致受力不均，也會產(chǎn)生裂縫。1．4溫度應(yīng)力的影響理論分析和實踐研究均已證明，在大跨預(yù)應(yīng)力混凝

8、土箱形梁橋特別是超靜定結(jié)構(gòu)體系中，溫度應(yīng)力甚至超出荷載應(yīng)力的影響，這已被認(rèn)為是預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁產(chǎn)生開裂的主要原因之一。溫度梯度對混凝土梁橋的影響較大，除了與結(jié)構(gòu)截面形狀和尺寸、橋面鋪裝層材料和厚度有關(guān)外，還與太陽輻射強度、橋址位置和方向、大氣透明度、風(fēng)速、地形