雙薄壁墩連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁底板縱向裂縫成因分析及對(duì)策

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1、s一G—s◎雙薄壁墩連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁底板縱向裂縫成因分析及對(duì)策王舜，張澎濤(上海市市政規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，上海200031)摘要：介紹了某雙薄壁墩連續(xù)剛構(gòu)橋在施工過(guò)程中的底板縱向裂縫的開(kāi)展情況，為分析裂縫產(chǎn)生的原因，采用有限元軟件對(duì)多種工況下箱梁底板應(yīng)力分布進(jìn)行了計(jì)算分析，計(jì)算結(jié)果表明混凝土收縮是縱向裂縫的主要成因。對(duì)比分析了避免底板收縮裂縫開(kāi)展的對(duì)策措施，為防止裂縫在后續(xù)施工中出現(xiàn)，應(yīng)減少薄壁墩與箱梁的澆筑時(shí)間間隔。關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)橋；縱向裂縫；混凝土收縮0引言由于剛構(gòu)橋?yàn)槌o定結(jié)構(gòu)，在混凝土收縮、溫度變化、墩臺(tái)不均勻沉降和預(yù)應(yīng)力等因素的作用下，會(huì)產(chǎn)生次內(nèi)力，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)混

2、凝土開(kāi)裂。本文針對(duì)上海市某連續(xù)剛構(gòu)橋底板在施工過(guò)程中出現(xiàn)的縱向裂縫成因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了針對(duì)性的處理對(duì)策。1工程簡(jiǎn)介圖2連續(xù)剛構(gòu)單側(cè)轉(zhuǎn)體部分某橋梁工程主橋采用三跨連續(xù)剛構(gòu)形式，跨徑組2裂縫特征合為42rn+70in+42m一154rfl，轉(zhuǎn)體施工。上部結(jié)2012年7月9日T型剛構(gòu)的箱梁部分拆模后，發(fā)構(gòu)為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，支點(diǎn)處梁高4．0m，跨現(xiàn)箱梁中室底板橋墩兩側(cè)對(duì)稱(chēng)位置存在3條縱向裂中梁高2．0m，梁底按照二次拋物線變化。橫斷面為縫，裂縫分布見(jiàn)圖3。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的觀察和測(cè)量，連續(xù)剛單箱三室，箱梁底寬12．6m，懸臂長(zhǎng)度1．95m，總寬構(gòu)箱梁底板的裂縫有以下特點(diǎn)：

3、(1)裂縫在薄壁墩兩側(cè)16．5m，見(jiàn)圖l。橋墩為雙薄壁柔性墩，單壁厚0．6m，對(duì)稱(chēng)出現(xiàn)，每側(cè)各三條，裂縫位于箱梁中室底板橫向約雙薄壁墩間距為1．112"1。橋梁上下部均采用C5O混凝土整體現(xiàn)澆。1／4、i／2和3／4位置，中央裂縫長(zhǎng)度較長(zhǎng)。(2)裂縫自箱梁根部向懸臂端發(fā)展，寬度逐漸減小，裂縫寬度均不大于0．2mm。(3)裂縫兩側(cè)混凝土無(wú)明顯高差，說(shuō)明混凝土是在拉應(yīng)力作用下開(kāi)裂。(4)裂縫局部有水滲出，說(shuō)明裂縫貫穿箱梁底板。墩頂截面跨中截面?圖1箱梁橫斷面圖(單位：m)主橋施工采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑，轉(zhuǎn)體合龍的方式?，F(xiàn)場(chǎng)L；?73．oo?刪ra—m三一—：61—4_=，0、—01Am

4、一?SIirm一、～ml≥《=?}=L薹04=．2O30in10一0n、mi0mm8L6==08O．29．1Ⅲ00m--mmm一、單側(cè)T型剛構(gòu)轉(zhuǎn)體部分見(jiàn)圖2。收稿日期：2Ol3一O4—28圖3箱梁底板縱向裂縫分布(L一裂縫長(zhǎng)度，一裂縫寬度)N。．32013上踢堍33◎表1增加箱梁底板厚度最大拉應(yīng)力變化箱梁底板厚度水化熱最高溫度／℃最大拉應(yīng)力／MPa70cm(原厚度)671．9175cm711．9880cm762．074．2增加橫向構(gòu)造鋼筋數(shù)量文獻(xiàn)[-23認(rèn)為鋼筋與混凝土共同承擔(dān)收縮應(yīng)力，可降低混凝土的應(yīng)力水平。同時(shí)，文獻(xiàn)[-13認(rèn)為混凝土配圖7混凝土收縮工況箱梁橫向應(yīng)力分

5、布置鋼筋不但不能抵抗收縮應(yīng)力，反而增加了自約束應(yīng)力，但除軸心受拉構(gòu)件外，在配筋率不大的情況下，這從計(jì)算結(jié)果可知，在收縮工況下，箱梁底板位置種自約束引起的應(yīng)力可以忽略不計(jì)。產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力主要集中在中室位置。其中最本橋箱梁底板橫向鋼筋為咖16@150(mm)，增大大應(yīng)力為1．91MPa，大于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，最大應(yīng)力底板單層鋼筋配筋率后有限元計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表2。位于箱梁底板內(nèi)側(cè)中央位置，這與箱梁實(shí)際裂縫位置吻合。表2增加箱梁底板橫向鋼筋配筋率最大拉應(yīng)力變化3．5裂縫成因分析箍筋配置單層構(gòu)造配筋率／最大拉應(yīng)力／MPa上述三種工況計(jì)算結(jié)果：表明混凝土澆筑時(shí)的水(b16@150l_

6、91．91化熱及日照溫差對(duì)裂縫產(chǎn)生均無(wú)影響，混凝土的收縮咖14@1002．21．92是箱梁縱向裂縫產(chǎn)生的主要原因。16@1002．91．92現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)箱梁中室位置有3條縱向裂縫，這是由由計(jì)算結(jié)果可知，在增加橫向構(gòu)造鋼筋配筋率后，于在發(fā)生第一次開(kāi)裂后，應(yīng)力馬上發(fā)生重分布，隨著收混凝土收縮應(yīng)力的變化稍有提高，但基本可以忽略不縮變形繼續(xù)增加，就會(huì)形成第二次開(kāi)裂[7]。裂縫分布計(jì)。所以增加箱梁底板配筋率的措施并不能降低混凝的特點(diǎn)如圖8所示。土收縮應(yīng)力。4．3縮短橋墩與箱梁澆筑間隔時(shí)間[二[工五雙薄壁墩與箱梁底板澆筑時(shí)間間隔約60d，墩身混凝土收縮變形大部分已經(jīng)完成。箱梁底板混凝土在

7、皿皿Ⅱ[[[血Ⅲ澆筑后發(fā)生收縮變形，但受到先澆墩身的約束，會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力。在縮短兩者澆筑間隔時(shí)間后，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖8收縮裂縫分布特點(diǎn)圖9。4對(duì)策措施為避免箱梁底板收縮裂縫的產(chǎn)生，文獻(xiàn)E83提出了3種可行的措施：適當(dāng)增加箱梁底板厚度；增加構(gòu)造鋼芝筋數(shù)量；縮短橋墩與箱梁澆筑間隔時(shí)間。本文針對(duì)3倒種措施的影響效果作了進(jìn)一步的分析。4．1增加箱梁底板厚度增加箱梁底板厚度一方面可增大結(jié)構(gòu)的受力面積，減少收縮工況下結(jié)構(gòu)橫向應(yīng)力；另一方面混凝土厚度的增加會(huì)使水化熱效應(yīng)放大，從而增大降溫過(guò)程中圖9減少澆筑間隔后箱梁底板最大拉應(yīng)力變化混凝土的收縮