腹板裂缝

腹板裂缝（通用4篇）

腹板裂缝 篇1

1 工程概况

某大桥为坐落在长江中上游上的一座公路桥, 其主桥为跨径115.5+210+115.5m的预应力混凝土连续钢构体系。桥面宽度净9+2×1.5m, 箱梁宽度12.5m, 为单箱单室断面, 箱宽6m, 两侧翼缘各宽3.25m, 箱梁底板厚度由根部的1.2m (1#块) 向跨中渐变为0.32m (23#块) , 腹板厚度分别为1#～13#块0.7m, 14#～23#块0.5m, 顶板厚度0.25m, 承托处加厚至0.9m。箱梁预应力体系为纵、横、竖三向预应力:纵向预应力的顶板束为每束25根Φ15.24钢绞线, 张拉力4888kN, 断面锚固4束;底板束为每束25根Φ15.24钢绞线, 张拉力4301kN, 边跨从14#块～21#块, 中跨从10#块～22#块均施加有底板预应力, 一个断面锚固1束;横向预应力为每束2根Φ15.24钢绞线, 张拉力391kN, 间距0.5m;竖向预应力为Φ32精轧螺纹粗钢筋, 纵向间距0.5m, 一侧腹板2排, 单根粗钢筋的张拉力为540kN。箱梁从2004年12月开始1#块施工, 2005年10月完成最后一个块件的悬臂浇注, 2006年上半年竣工, 2006年11月完成荷载试验, 随后通车。

2 裂缝分布情况

2006年大桥竣工前检查箱梁时发现箱梁腹板有裂缝, 腹板裂缝分布情况如下:

除1#墩边跨外, 在1#墩中跨的第10#与11#块、2#墩中跨的9#块以及2#墩边跨的 9#块均出现裂缝, 各块件裂缝均出现在距箱梁底板下缘2.5～3.7m范围内 (腹板中部) , 其倾角 (与水平线的夹角) 为10°～20°度, 且各块件腹板均只有一条裂缝, 裂缝的形状、裂缝的长度以及在块件中的位置见图1。

3 裂缝成因分析

3.1 裂缝特征与引起开裂的主要因素

引起混凝土结构产生裂缝的原因很多, 诸如结构受载过大、混凝土收缩与徐变、混凝土温度变化伸缩、施工质量等, 这些因素中, 裂缝的出现可能由一种或几种因素共同作用产生, 但无论是何种因素, 归结起来, 都是由于在某一时刻 (或某一时段) 混凝土所受到的拉应力超过了混凝土当时的抗拉强度而开裂, 分析开裂的原因, 就是要找出引起混凝土拉应力大于其强度极限的主要因素。

从本桥箱梁腹板裂缝的现状看来, 具有以下特征:

1-立面 2-平面

(1) 普遍性:

全桥4个悬臂中的3个悬臂的箱梁上下游腹板均开裂;

(2) 位置统一性:

裂缝均出现在第9#、10#块件的中部, 且裂缝距箱梁底板下边缘的高度均在2.5～3.7m范围内, 接近箱梁截面形心;

(3) 形状统一性:

各腹板裂缝均为头大、腹更大、尾细的蚯蚓形;

(4) 倾斜度统一性:

各腹板裂缝的倾斜度均向悬臂施工时的悬臂端方向降低倾斜, 与水平线的夹角在10°～20°之间;

(5) 钙化统一性:

各腹板裂缝均出现灰白色钙化物质。

以上特征表明, 全桥腹板裂缝具有明显的规律性与系统性, 说明裂缝不是由偶然因素引起, 而是系统的因素引起。从裂缝钙化情况看, 裂缝不是近期产生的, 而是早期产生的。进一步分析裂缝的形状, 其前部与中部大, 后部纤细, 且大致水平, 表明裂缝是从前部被拉裂。

对于本桥的箱梁结构, 没有竖直方向的等值反向外拉荷载, 开裂方向也没有预拉力, 故可判定引起开裂的主要原因, 不是结构的外力, 也不是预拉力, 而是内力。再从裂缝分布的规律性, 系统来看, 开裂拉力具有场的分布, 是一种或几种场力, 产生场力的因素有三种:①混凝土自身的收缩;②混凝土徐变;③温度变化。在这三项因素中, 徐变亦不可能是主要因素, 因为徐变是在受力的情况下产生, 而开裂部位并未受到竖直方向的外拉力, 排除徐变因素后, 再结合裂缝的系统性及前部大、后部纤细的形状特征, 可以判定引起腹板开裂的主要因素应为混凝土的收缩与温度变化产生的拉应力。

3.2 裂缝的产生过程

当块件混凝土浇注后, 一方面由于其收缩受到交界面的约束, 从而产生收缩约束张力 (约束拉应力) , 收缩约束张力在腹板内聚集收缩变形能, 另一方面, 由于块件在升温很快、气温相对较低的季节浇注, 后一块件浇注时, 前一块件体温底, 后一块件由于有水化热, 体温相对较高, 两块件从大气吸热达到平衡前, 前一块件的吸热量大于后一块件, 前一块件对后一块件会产生胀裂作用, 这样胀裂作用仍然通过变形能倾存于后一块件内, 且在升温季节与夏季不会消除。

随着时间的增长, 块件收缩量越来越大, 尤其是两块件由于龄期差产生的收缩量差越来越大, 在后一块件体内聚集的变形能越来越大, 从而产生的拉应力越来越大, 由于收缩变形随时间增长, 当某一时刻拉应力超过腹板混凝土的抗拉强度时, 腹板便被拉裂。由于块件交界面形心处的水平面的拉应力最大, 故腹板在此水平面附近开裂。由拉应力分布图可知, 拉应力靠交界面最大, 远离交界面小, 裂缝应从交界面处裂开, 并应大致水平, 但事实上, 腹板混凝土并非各向同性的匀质弹性材料, 在腹板内可能存在非匀质薄弱面, 裂缝首先从薄弱面裂开, 并延薄弱面开展, 裂缝出现的时间与薄弱面的薄弱情况相关, 越薄弱, 出现越早, 反之越晚。

3.3 裂缝的发展阶段

(1) 开裂阶段 (第一阶段)

腹板开裂后, 开裂面的应力释放, 成为自由边, 由于自由边不再有粘结力, 块件分裂为上下两部分, 自由边分别向上下两部分的中心收缩, 使裂缝越来越宽。同时, 开裂面应力释放后, 应力场发生改变, 在开裂面内, 由开裂前的分布相对均匀改变为开裂后的向裂纹尖端集中, 裂纹尖端拉应力集中导致裂纹迅速开展。

(2) 悬臂浇注发展阶段 (第二阶段)

裂缝出现时, 大桥施工仍在悬臂浇注阶段, 该阶段, 随着箱梁各后续块件施工, 裂缝处的剪应力有所增加, 拉应力无明显变化, 裂缝发展的主要动力仍是收缩拉应力。裂缝随着收缩变形进一步变长、变宽、呈蚯蚓形。

(3) 底板束张拉后及运营阶段 (第三阶段)

当箱梁合拢, 底板束张拉完成, 全桥竣工后, 运营状态开裂部位微小单元的应力情况如图2:

由图2a知, 在运营阶段, 开裂部位的单位应力为:

竖直截面:正应力б1=-14.14MPa (压应力)

剪应力τ1=2.67MPa (绕脱离体顺时针)

水平截面:正应力б2=-2.31MPa (压应力)

剪应力τ2=-2.67MPa (绕脱离体逆时针)

由摩儿圆计算得的开裂面 (与水平面呈10°夹角, 其法线方向与竖直面的法线呈α=70°夹角) 的应力为:

正应力б=-5.14MPa (应压力)

剪应力τ=5.85MPa (绕脱离体逆时针)

开裂面剪应力τ=5.85MPa, 具有较强的剪裂效应, 无疑对裂缝的开展会起到推波助澜的作用。

此阶段 (第三阶段) 主要是箱梁底板束的集中力引起开裂面的剪应力, 使裂缝进一步开展。此阶段前期由于块件混凝土连续收缩以及底板束施加的预应力 (尤其是10#块、11#块齿板束) 使裂缝进一步开展, 后期随着块件龄期达到200d以上, 收缩基本稳定, 裂缝随之稳定, 不再开展。

4 结语

(1) 此大桥箱梁腹板出现的裂缝其分布有规律性、系统性、普遍性、并均出现在初春气温由低向高变化较快的时节 (2005年3月19日～4月12日) 施工的块件 (9#、10#、11#块件) , 引起开裂的拉应力来自两个方面:

①块件混凝土收缩时, 开裂块件受到前一块件的约束作用以及由该两个块件龄期差异导致的收缩量差的附加约束作用产生的拉应力。

②两块件从大气中的吸热量差产生的前一块件对开裂块件的胀裂作用的拉应力。即收缩约束拉应力和吸热量差拉应力, 前者随时间增长, 后者产生的周期短 (数天, 且不会消除) 。

(2) 收缩约束拉应力各块件均存在, 吸热量差拉应力仅出现在春季的快速升温时季, 虽然由两种拉应力组合在一起使腹板开裂, 但仅前者不足以产生裂缝, 故后者是主要因素。

(3) 箱梁底板束在开裂处会产生较大剪应力, 对裂缝开展具有推波助浪的作用。

(4) 开裂块件截止目前已有两年半的龄期, 收缩早已稳定, 裂缝不会继续开展。

摘要：腹板裂缝的出现对桥梁的工作性能和承载能力产生了很大的影响。在归纳总结前人经验的基础上, 从某桥的实际工程入手, 结合裂缝分析理论, 对此连续刚构桥梁腹板裂缝的分布、产生、发展做了较为详细的阐述, 并对其成因做了进一步的分析。

关键词：连续刚构桥,腹板裂缝,实际工程,成因,分析

参考文献

[1]范立础.预应力混凝土连续梁桥[M].第一版.北京:人民交通出版社, 2001.

[2]范立础.桥梁工程 (上册) [M].北京:人民交通出版社, 1996.

[3]交通部.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》.2004-06-28

[4]罗凤林, 等.预应力混凝土连续刚构的几个问题探讨.四川省公路学会2004年桥梁技术交流会论文集.

[5]杨高中等.连续刚构桥在我国的应用和发展.公路, 1998.06.

[6]周履等.收缩徐变.人民交通出版社.

[7]王文涛.刚构—连续组合梁桥.人民交通出版社.

[8]卢树圣.现代预应力混凝土理论及应用.中国铁道出版社.

浅谈混凝土箱梁桥腹板裂缝成因 篇2

1 箱梁结构基本分析理论

箱形梁在偏心荷载作用下,将产生纵向弯曲、扭转、畸变及横向挠曲四种基本变形状态,其中弯扭作用将使箱梁产生纵向正应力和剪应力,横向弯曲和畸变将在箱梁各板中产生横向弯曲应力和剪应力。

对于混凝土桥梁而言,恒载占其所有荷载的绝大部分,因此一般来说箱梁内的纵向弯曲应力是主要的,而偏心荷载引起的应力是次要的。因此在结构设计中,我们一般采用平面杆系单元来模拟整个模型,从而忽略了扭转、畸变等因素,造成对箱梁腹板和顶板应力分析的失真。

对于混凝土连续箱梁桥,在恒载、三向预应力以及在使用阶段荷载作用下,箱梁腹板内任意一点的应力状态如图1所示,由力学知识知,该点主拉应力可表示为:

$\text{σ}{}_{1,3}=\frac{\text{σ}{}_{\text{x}}+\text{σ}{}_{\text{y}}}{2}\pm \sqrt{(\frac{\text{σ}{}_{\text{x}}-\text{σ}{}_{\text{y}}}{2}){}^2+\text{τ}{}^2}(1)$

式中:σx—由纵向预应力和使用荷载产生的混凝土压应力;

σy—由竖向预应力产生的混凝土竖向压应力。

令:σ1=0或者σ3=0,则有:

$\frac{\text{σ}{}_{\text{x}}+\text{σ}{}_{\text{y}}}{2}=\sqrt{(\frac{\text{σ}{}_{\text{x}}-\text{σ}{}_{\text{y}}}{2}){}^2+\text{τ}{}^2}(2)$

对式(2)两边平方化简有:

σxσy=τ2 (3)

由式(3)可以看出,通过调整σx、σy,可以对主拉应力进行控制调整,从而达到控制裂缝的目的。当满足σxσy>τ2时,腹板只出现压应力而无主拉应力;当满足σxσy<τ2时,主拉应力为0;当满足σxσy=τ2时,腹板会出现主拉应力,但主拉应力值的大小可以通过调整σx、σy的乘积来控制。

2 模型建立及分析

本文以某高速公路上一个特大桥为例,其主跨布置为105m+200m+105m,单箱单室箱形截面。箱梁梁高、底板厚度均按1.8次抛物线变化。主跨箱梁墩顶梁高(箱梁中心线)为1200cm,跨中梁高(箱梁中心线)为350cm,箱梁顶板全宽为1200cm,厚度为30cm,底板宽度为650cm,厚度为30cm。腹板厚度分别为90cm、75cm、60cm及50cm。本文为了能够对腹板斜裂缝进行分析,建立0号块的局部模型,模型纵桥向长度为24m。 取主墩的一部分下端固定,从整体分析的结果可以得出,主墩墩柱的长度对上部箱梁的应力几乎没有影响,故局部分析时取距离墩柱顶5m的截面作为局部边界。本桥采用了MIDAS的实体单元对0号块进行分析。其计算模型如图2所示,为了便于更为细致的分析腹板内应力对裂缝影响,本文拟从竖向预应力的影响、箱梁高度及腹板厚度的影响、纵向预应力的布置方式三个方面入手进行分析,其结果分别如图3～图5所示。本文图中如无特别说明,拉应力用负值表示,压应力用正值表示。

从图3～图5可以得出:

(1)竖向预应力钢筋的预应力损失对0号块腹板主拉应力有较大影响。随着预应力损失的增加,主拉应力的增量也增大,当预应力损失从20%增大到50%时,预应力损失量的比例为2.1,各位置处的主拉应力增量的比例为2.6,二者约成线性比例。因此可以通过施工及设计等措施,控制竖向预应力钢筋的预应力损失,对改变腹板的受力具有重要作用。

(2)箱梁腹板度的变化可以影响横截面的刚度和结构的整体刚度,从而影响结构内部应力的大小和分布。适当增加腹板厚度,截面内剪应力、腹板主拉应力均会有所下降。但是,增大腹板厚度会增加结构的自重,所以在具体设计时一定要慎重选择。建议腹板厚度从跨中向支座处逐渐增加。

(3)纵向预应力束适当的竖弯有利于改善大跨径梁的主拉应力,因此建议合理的布置预应力钢束的下弯束,使预应力提供的抗剪力在腹板内有一个连续的分布,并尽可能多的将预应力束布置在腹板内,建立起足够的纵向有效预应力和弯起束提供的竖向预应力,从而达到降低或抵消主拉应力的目的。

3 结语

本文借助具体实例分析了竖向预应力钢筋、箱梁腹板厚度变化、纵向预应力束的布置形式对箱梁腹板裂缝的影响,所得结论基本与理论分析一致,即调整σx、σy值,可以对主拉应力进行控制,从而达到改善裂缝的目的,为设计人员控制箱梁腹板裂缝提供了一个参考依据。

参考文献

[1]钟新谷.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治与研究[J].铁道科学与工程学报.2006,3(3):7-10.

[2]丁大钧.钢筋混凝土构件抗裂度裂缝和刚度[J].南京工学院出版社,2001.

[3]丁大钧.现代混凝土结构学[M].中国建筑工业出版社,2000.

[4]李运魏,张宏.预应力混凝土箱梁裂缝分析与防治[J].公路与汽运,2004,(3):83-84.

腹板裂缝 篇3

某大桥为跨越一开阔的V型沟谷而设置。全桥按分幅桥设计, 平面位于圆曲线、缓和曲线、直线上, 主桥为85+2×150+85m预应力砼变截面连续刚构。箱梁根部高度9m, 跨中高度2.8m, 箱梁根部底板厚100cm, 跨中底板厚32em, 箱梁高度以及箱梁底板厚度按1.8次抛物线变化。箱梁腹板根部厚70cm, 跨中厚40cm, 箱梁顶板厚度28cm。0#梁段总长18m, 在与墩身对应的13m范围内梁高为9.0m, 两边各2.5m范围内位于抛物线上。

该桥在悬臂施工过程中, 发现已施工的箱梁 (最多3个节段) 腹板处顺着波纹管方向产生斜裂缝, 且很有规律性, 对此现象进行了如下分析, 以研究产生裂缝的成因。

⑴施工阶段总体分析;

⑵局部分析。

2 结构分析依据

⑴《公路工程技术标准》JTJ01—97

⑵《公路桥涵设计通用规范》JTJ21—89

⑶《公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范》JTJ23—85

⑷《公路桥涵施工技术设计规范》JTJ041—2000

⑸《某特大桥两阶段施工图设计文件》

3 施工阶段总体分析

结构分析采用平面杆系有限元桥梁V3.0, 根据具体的施工情况仅建立已施工节段模型。虽然该桥为曲线桥, 由于目前仅施工三个节段, 结构的曲线空问效应有限, 计算中采用直线模型, 计算模型如图1所示。

计算参数根据规范取值, C50混凝土:弹性模量按90%折减E=0.9×3.5×104MPa=3.15MPa, 重力密度γ=26KN/m3;预应力钢材:弹性模量E=1.95×105MPa, Rbγ=1860MPa, 重力密度γ=7850KN/m3。

施工中挂篮重量 (含施工活载) 为1000KN, 计算中考虑体系温升温降10℃、顶板升温5℃。

计算中施工工况如下:完成桥墩施工→浇0#节段→张拉19钢束→安装挂篮→对称浇筑1#节段→对称张拉T1 (腹板束) 、T10钢束→移动挂篮→对称浇筑2#节段→对称张拉T2 (腹板束) 、T11钢束→移动挂篮→对称浇筑3#节段→对称张拉T3 (腹板束) 、T12钢束, 共计12阶段。

计算结果表明施工阶段 (仅完成三个节段施工) 结构的承载能力, 施工阶段应力均能满足规范要求, 以下仅列出施工阶段各单元腹板位置处的最大主拉应力值。

验算结果表明:施工阶段总体分析各项指标能满足规范要求, 腹板处主拉应力均较小, 有必要针对局部进行分析。

4 局部空间有限元分析

4.1 理论分析

对于后张法构件, 构件端面上的预加力, 从集中力分散到分布应力, 将可能产生导致构件开裂的横向拉应力。

同时锚固处局部承压, 在锚垫板下会产生横向劈裂力, 因此锚具下应布设足够数量的横向钢筋网片, 钢筋网片的设置应考虑二者的叠合。

4.2 实体有限元模型概述

针对本桥施工过程中出现的问题, 建立有限元实体模型进行局部分析, 计算参数同总体分析, 施工中挂篮重量 (含施工活载) 为1000KN, 结合施工的具体情况, 计算中考虑体系温升温降10℃、箱外侧升温5℃。分析采用程序为Ansys, 混凝土单元采用solid45模拟, 钢束采用link8模拟, 计算中不考虑管道影响。钢束张拉采用初应变方式模拟, 预应力损失采用折减方式予以考虑。因关注的部位集中在梁段腹板, 根据对称性, 仅建立0-3#梁段半结构模型。网格划分采用对应网格与自由网格的组合网格划分, 全部模型共计节点68189个, 实体单元66479个, 杆单元1289个, 计算模型如图2、图3。

根据设计文件所提供的施工流程, 计算分别采用以下5种工况:

⑴第1工况:浇0#节段——张拉T9钢束——浇筑1#节段——张拉Tl (腹板束) 、T10钢束, 箱梁1#节段施工完成;

⑵第2工况:浇筑2#节段——张拉T2 (腹板束) 、T11钢束, 0#节段的横竖向预应力完成后, 箱梁2#节段施工完成;

⑶第3工况:浇筑3#节段——张拉113 (3#节段腹板束) 钢束 (此时假定3#节段重量由挂篮承担) ;

⑷第4工况:张拉T12 (3#节段顶板束) 钢束;

⑸第5工况:1#、2#、3#节段横竖向预应力。

各工况荷载组合均为标准值组合, 系数为1。

4.3 计算结果

4.3.1 第1、2工况

由于本桥各节段所发生的情况相似, 对第1、2工况的1#、2#力云图 (Ansys为第一主拉应力) ;对第3、4、5工况的1~3#节段将作较详细分析。图中接应力为正, 单位为 (Pa) 。图中仅示部分单元结果, 主要反映最大主拉应力分布的区域与变化趋势。

小结:从计算结果显示, 沿钢束走向, 腹板的最大主拉应力较大, 锚下一段距离为最大主拉应力较大区域。

4.3.2 第3工况

1~3#节段右侧腹板内侧表面最大主拉应力计算值为1.1MPa (主拉应力云图省略) 。1~3#节段右侧腹板外侧表面最大主拉应力计算值约为1.1MPa (主拉应力云图省略) 。1~3#节段右侧腹板底缘表面最大主拉应力计算值约为1.1MPa (主拉应力云图省略) 。1~3#节段右侧腹板局部最大主拉应力计算值约为2.15MPa (主拉应力云图省略) 。

小结:从计算结果显示, 沿钢束走向, 腹板的最大主拉应力较大, 且最大主拉应力内侧值略大于外侧值、锚下一段距离约0.5m (除去计算中锚端应力集中的影响) 最大主拉应力较大, 单元41227—41229, 最大主拉应力约为0.76~2.15MPa, 其方向基本与预应力钢束走向垂直。最大主拉应力随与锚固点距离增大而快速减小, 到距离锚点2m处, 其最大值不大于0.5MPa。C50混凝土的的抗拉标准强度为2.65MPa, 张拉时混凝土强度为设计强度的90%, 张拉时抗拉标准强度也按90%折减, 为2.385MPa, 最大主拉应力已接近混凝土开裂的限值。同时计算中未考虑预应力管道对截面削弱的影响, 如考虑到管道周围会产生应力集中现象, 极有可能在预应力管道附近产生与最大主拉应力方向垂直的裂缝, 并顺着预应力管道发展。

4.3.3 第4工况

1~3#节段腹板内侧表面最大主拉应力的计算值约为1.2MPa (主拉应力云图省略) 。1~3#节段腹板外侧主拉应力的计算结果为:腹板外侧主拉应力稍小, 表面最大主拉应力值约为1.2MPa (主拉应力云图省略) 。

小结:从计算结果显示, 沿钢束走向, 腹板的最大主拉应力较大, 且最大主拉应力内侧值略大于外侧值, 最大主拉应力方向与钢束走向垂直。

4.3.4 第5工况

1~3#节段腹板内侧主拉应力的计算结果为:主拉应力值减小, 表面较大主拉应力值约为0.3MPa (主拉应力云图省略) 。1~3#节段腹板外侧表面最大主拉应力的计算值约为0.3MPa (主拉应力云图省略) 。

小结:从计算结果显示, 竖向预应力钢筋张拉后, 腹板处最大主拉应力减小;同时由于竖向预应力钢筋的张拉, 在梁底竖向预应力锚固点附近出现较大主拉应力。

5 结论

通过以上计算分析, 计算结果中最大主拉应力位置与施工中产生裂缝的位置基本吻合, 可得出以下结论:

⑴垂直于钢束走向的最大主拉应力是本桥产生腹板斜裂缝的重要因素, 局部最大拉应力值可达2.15MPa, 已接近张拉时混凝土开裂的抗拉标准强度2.385Mpa。

⑵最大主拉应力的影响范围较小, 大约为距锚固点2m范围内。

⑶竖向预应力张拉后, 将降低最大主拉应力。

摘要：本文叙述某T型刚构特大桥在施工过程中刚构腹板产生斜裂缝, 通过分析和计算, 找出斜裂缝产生的原因, 并提出相关建议。

腹板裂缝 篇4

预应力混凝土连续梁桥拥有简洁优美的外观、良好的使用性能及突出的跨越能力, 在进行桥梁建设时其应用范围较广泛, 而在城市桥梁和公路的建设中, 连续刚构以其较低的工程造价、较大的大跨越能力、合理的受力及单一的结构等优势被广泛运用。但工程病害也伴随着运营时长和连续刚构桥数量不断增加而出现, 具体表现在:箱梁腹板出现程度不同的斜裂缝, 其为45°左右。

混凝土构件裂缝与混凝土的构造特点及其材料性质、外力和施工环境等问题均有关联, 所以较为复杂。

1 腹板裂缝成因分析

1.1 混凝土材料性质

混凝土的徐变可能导致构件开裂。混凝土徐变随受力时间的增长而逐步增加。过大的徐变引起结构的附加被动内力, 导致箱梁构件弯矩重分布, 腹板的剪应力也随弯矩增大而增加, 因而出现了腹板裂缝。很大程度上徐变作用于短周期分段悬臂浇注结构, 也不利于计算。悬臂施工桥梁不同于支架浇注施工桥梁, 很大一部分悬臂施工桥梁的静力荷载无法适应竣工后结构的承荷态势, 转换为连续的结构后, 其还仍要承受结构中产生的新的应力条件。一般会造成预应力混凝土构件的挠度及计算应力和实际的差别较大, 应提起重视。

1.2 配筋的影响

1.2.1 预应力钢筋的应力松弛

构件中预应力钢筋束的松弛效应会随服务时长的增加而越发明显, 这是预应力混凝土构件的不足之处。目前, 低松弛钢绞线材料往往被广泛的用于施工, 张拉过程的操作应根据规定进行, 以使预应力损失降低。然而施加大跨度梁预应力时, 实际操作和规定的流程一般无法完全吻合, 受徐变收缩的影响, 且持荷受力时间过长, 预应力损失还是不小。应力松弛过大就会使腹板的主拉应力增大, 若高于混凝土抗拉强度标准值便会引起开裂。

1.2.2 有效预应力难以建立

对于纵向预应力筋, 纵向配直线束的方式较常见, 其不同于传统的根据受力要求曲线配束的方式。应配置密排竖向预应力束, 以克服剪应力, 但效果不佳。原因是竖向直线束过短, 有效的预应力几乎无法建立, 设计值和建立值有很大差别, 主拉应力方向的结构性裂缝的产生不可避免。此外, 主拉应力及剪应力的分布是纵向且连续的, 配备直线束加密排竖向束组合, 应力空白区必然存在。

而且, 进行实际的施工时, 多个直线形浇注块构成的底板, 经多次形变调整, 如张拉及抛高, 所以, 连续预应力束管道不平顺, 有待调整。较大的管道摩阻使部分截面有效预应力缺失。同时, 若连续预应力管道不平顺, 则应力束易发生滑丝、断丝。

如果预应力缺失, 腹板抗剪能力就会下降, 腹板易出现裂缝。

1.3 温度应力

因温度也会影响到预应力箱梁的施工, 从而产生收缩裂缝。温度梯度的影响, 通过假定温度梯度在整个桥梁上部结构纵向长度上恒定不变而计算的, 但这和实际状况有差别。当前, 对应用较广泛的变高度、大跨度箱梁, 温度梯度应力会随支撑处约束及箱梁长度、梁高变动幅度的增加而过快增长。在变化较快且较低的腹板的1/4跨处, 温度梯度应力对其有明显的影响, 若是夏季该应力值高达4Mpa。

此外, 进行混凝土浇筑的过程中, 其内部会有温度应力出现。水泥水化时生成的的水化热一定。尤其对于大体积混凝土, 生成的大量水化疏散困难, 加之模板的保温使用性能很好, 其内部持续升温, 甚至高达60度 (夏季) 。浇筑混凝土时大量的热被释放出来, 造成体积膨胀。同时, 混凝土内部温度在拆模过程中仍未下降, 但混凝土表面的热能能够很快的疏散, 快速降低了表面温度, 制约了腹板混凝土的收缩变形, 混凝土的表面因此出现了收缩拉应力。但这时混凝土的抗拉强度不高, 若混凝土的抗拉强度低于混凝土的拉应力, 微细的裂缝则会出现在混凝土表面。

1.4 施工质量不良

1.4.1 进行施工放线时预应力管道不准确, 造成预应力管道局

部微段发生弯折, 且不圆润, 造成设计的预应力筋的方位和实际方位有偏差, 此处的径向力发生突变。此外, 预应力管道的定位钢筋太大的间距, 进行混凝土的浇注时, 极易导致预应力管道发生起伏及弯沉;此外, 一部分钢筋的定位因焊接不牢而发生脱落, 进行混凝土的浇注时, 预应力管道有横向偏移现象, 改变了预应力筋的线形, 导致径向力发生变动。

1.4.2 进行腹板混凝土浇筑过程中, 腹板内密集的预应力管道,

预应力管道下方的混凝土及局部的振捣易发生欠振及漏振, 振捣不到位, 造成腹板混凝土不密实, 出现了孔洞及蜂窝麻面, 使腹板混凝土的整体强度降低。

1.4.3 因混凝土养护不到位及施工等方面的原因, 在要求的时

间内混凝土无法满足规定的张拉预应力筋强度, 在张拉过程中导致腹板混凝土抗拉强度不达标。

2 腹板裂缝预防措施

根据上述裂缝成因分析的影响因素, 分别采取针对性的控制措施, 具体如下:

2.1 在施工中要注意水化热使混凝土产生的早期裂缝。

桥梁管养部门密切监测裂缝的发展状况和裂缝的宽度, 对伸缩缝及支座的状态监测和养护工作提起重视, 使温度应力下降。

2.2 进行设计时需使箱梁设计理论不断完善。

如果在预应力钢束转折处使纵向间距加大, 或拉大毗邻的几条预应力钢束转折点的纵向间距, 均会使有斜向预应力钢束处腹板的主拉应力变小, 进而抑制裂缝的发生。腹板内布设的斜筋和弯起钢筋应垂直于预应力钢束, 还可使有斜向预应力钢束腹板内的箍筋率增大, 以上均能使应力状况得到改善, 加大箱梁的承载力, 防止裂缝的发生。

2.3 对施工工艺进行严格控制, 尤其要确保预应力束的张拉效果。

实行后张法的过程中, 因应力损失, 控制应力σcom≤0.75fpk, 需对所有磨阻 (管道、锚圈、锚具) 进行检测且对锚塞回缩造成的应力损失进行实测, 对其进行超张拉, 同时要检测整束控制应力, 确保锁锚过程中满足设计张拉控制应力σcom=0.75fpk, 最终对预应力实施有效的控制。

2.4 桥梁运营过程中, 为使后期的预应力松弛, 制定的措施应合理可行, 确保结构的抗剪能力, 避免发生斜裂缝。

2.5 加强施工质量管理。

进行腹板混凝土浇筑的过程中, 尤其要对腹板内预应力管道较密集方位提起注意, 避免欠振和漏振, 确保混凝土浇注密实。严格根据施工要求来养护混凝土。张拉过程中, 混凝土强度需和设计规范相符, 防止混凝土强度还未满足要求时就开始预应力筋的张拉施工。

参考文献

[1]李海军, 李军.连续梁桥预应力箱梁腹板裂缝成因浅析.华东公路, 2000 (3) .

[2]陈猛.大跨径连续刚构桥腹板斜裂缝病害研究.交通标准化, 2006 (8) .