預應力混凝土箱梁主要裂縫成因和防治措施的探討

1、收稿日期:2003-12-05作者簡介:蔣冬蕾,女,寧波高等?？茖W校。預應力混凝土箱梁主要裂縫成因和防治措施的探討蔣冬蕾1,應國剛2(1.寧波高等?？茖W校,浙江寧波315016;2.寧波市交通工程質量監(jiān)督站,浙江寧波315040摘要:預應力混凝土連續(xù)箱梁的裂縫問題一直以來倍受橋梁界專家及技術人員的關注。本文通過對預應力混凝土連續(xù)箱梁主要裂縫產(chǎn)生的原因進行了淺析,并提出了相應的防治的措施 。關鍵詞:預應力;箱梁;裂縫;防治;措施中圖分類號:TU375.1文獻標識碼:A 文章編號:1008-7109(200402-0045-03近年來,我國交通基礎建設得到迅猛發(fā)展,各地興建了大量的預應力混凝土連續(xù)

2、箱梁。在橋梁建造和使用過程中,有關因出現(xiàn)裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的事件屢見不鮮。混凝土開裂對于此類橋梁來說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”,經(jīng)常困擾著橋梁工程技術人員。其實,如果采取一定的設計和施工措施,很多裂縫是可以克服和控制的。為了進一步加強對預應力混凝土連續(xù)箱梁裂縫的認識,盡量避免工程中出現(xiàn)危害較大的裂縫,本文盡可能對預應力混凝土箱梁主要裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結,以方便設計、施工找出控制裂縫的可行辦法,達到防范于未然的作用。1預應力混凝土箱梁裂縫主要類型、特征及其防治措施對于預應力混凝土連續(xù)箱梁,根據(jù)產(chǎn)生裂縫的位置和形狀不同,大致可以分以下七類。1.1腹板的斜裂縫主要表

3、現(xiàn)特征:一般主要分布在1/8跨與3/4跨之間,沿跨中左、右兩側對稱分布,與水平夾角多為15°-50°。主要產(chǎn)生原因:腹板最大主拉應力超過砼抗拉強度或斜截面抗剪強度不足。引起腹板抗力不足的原因可能有:計算模型與結構實際狀態(tài)相差較大,如溫度模式、橫向車隊布置和縱橫雙向受力耦合影響等;縱向和豎向預應力筋預應力損失較大;彎起鋼筋和分布筋布置不合理;腹板厚度太薄等。主要的防治措施:(1認真分析,詳細考慮,選取與結構真實狀態(tài)符合較好的計算模型,特別是溫度模式;(2通過準確計算預應力各項損失和規(guī)范施工控制好縱向預應力束的預應力;(3嚴格控制豎向預應力筋張拉和灌漿工藝,且在張拉時間上與縱向

4、預應力筋張拉要基本保持同步;(4腹板設計厚度要滿足預應力筋的布置和分布鋼筋及箍筋的布置;5保證構造筋的數(shù)量和直徑。1.2底板的縱向裂縫主要表現(xiàn)特征:通常主要分布在底板底面中間區(qū)域,沿橫斷面方向呈跨中密、粗而長,兩側相對較疏、細而短。主要產(chǎn)生原因:底板跨中抵抗彎矩不足。引起抵抗彎矩不足的原因通常有:預應力鋼束曲線徑向力;預應力鋼束有轉折角處所產(chǎn)生的集中力的合力;橫向溫度應力;橫向配筋不足;截面尺寸不合理等。主要的防治措施:(1合理設計箱梁底緣的的曲線,使曲線在合龍段兩端的曲線半徑盡可能大,并將曲線原點分別設在合龍段兩端,從設計上避免出現(xiàn)轉角,盡量減小預應力鋼束曲線徑向力和集中力;(2施工中要減少

5、預應力筋固定位置偏差,鋼束平面布置應盡量靠近腹板;(3合理配置底板的橫向鋼筋和防蹦鋼筋,保證底板上下緣橫向配筋率;(4在砼達到張拉設計值后才進行預應力筋的張拉;(5分段澆第16卷第2期寧波高等?？茖W校學報Vol.16No.22004年6月JOURNAL OF NIN G BO COLL EGE J une.200464寧波高等專科學校學報2004年第2期筑時,控制底板、腹板和頂板砼澆筑相差時間及溫差;(6加強施工控制,嚴格控制合龍段高差;(7計算中合理選擇頂、底板的溫度模式。1.3底板的橫向裂縫主要表現(xiàn)特征:通常分布在跨中或1/4跨位置附近,沿橫截面方向發(fā)展。主要產(chǎn)生原因:截面彎拉應力超過允許

6、值。引起的可能原因有:預應力筋錨固端過于集中在某一截面;掛籃施工時掛籃局部變形過大;支架施工時沉降過大,砼未達到設計要求就提前拆模等。主要防治措施:(1同一斷面中,錨固的預應力噸位不能太大;根據(jù)錨固噸位的大小,布置足夠的縱向分布鋼筋通過錨固截面;(2錨固斷面底板應有一定的壓應力儲備,最好避免在拉應力區(qū)錨固預應力鋼束;(3掛籃施工時,要事先計算好掛籃的局部變形,在施工中進行合理的調(diào)整;支架施工時,要事先進行支架超載預壓,觀測變形與沉降情況;一定要保證砼達到設計強度后才進行拆模。1.4頂板的縱向裂縫主要表現(xiàn)特征:主要分布在各合龍段和跨中區(qū)域,沿橫截面方向呈中間密兩側疏分布。主要產(chǎn)生原因:頂板跨中抵

7、抗彎矩不足或砼收縮。產(chǎn)生的主要原因可能有:未采用橫向預應力筋或橫向預應力筋損失過大;順橋向永存預應力過大;溫差應力估計不足;施工階段頂板鋼筋安裝位置偏差大(如導致保護層厚度偏大;砼品質差和養(yǎng)護不到位引起的砼收縮等。主要防治措施:(1根據(jù)計算合理設置橫向預應力筋,并保證其張拉應力;(2全預應力結構中,最小壓應力儲備要控制最大值,改正壓應力儲備越大越好的觀點;(3我國橋梁設計規(guī)范中溫差應力的計算結果與實際情況相比是偏小的,可參考英國和新西蘭的的溫度模式;(4施工時,嚴格控制鋼筋安裝誤差和由于工人踩踏引起的鋼筋位置誤差;(5為減小砼塑性收縮,施工時應控制水灰比,避免過長時間的攪拌,下料不宜太快,振搗

8、要密實。1.5翼緣板根部的縱向裂縫主要表現(xiàn)特征:主要出現(xiàn)在上翼緣與腹板交界處,開始沿橋縱向擴展,后來有可能引發(fā)腹剪斜裂縫。:局部抗力不足或砼收縮。上翼緣與腹板交界處產(chǎn)生了較大的拉應力,屬荷載作用下的“框架效應”;在砼澆筑時,粗細骨料分離嚴重,產(chǎn)生量級很大的砼塑性收縮。主要防治措施:(1規(guī)范施工,使兩側腹板成型尺寸和砼質量相差不大;(2控制偏載現(xiàn)象;(3為減小砼塑性收縮,施工時應控制水灰比,避免過長時間的攪拌,下料不宜太快,振搗要密實,豎向變截面處宜分層澆筑。1.6翼緣板底面的橫向裂縫主要表現(xiàn)特征:主要出現(xiàn)在負彎矩較大的墩頂至1/3跨區(qū)域的翼緣板底面,少數(shù)在跨中的翼緣板底面,越靠近支點截面越密;

9、呈橫橋向發(fā)展,基本與箱梁中心線垂直。主要產(chǎn)生原因:翼緣板截面抵抗彎矩不足。引起的原因可能有:(1翼板縱向應力計算偏于不安全;(2未考慮剪力滯作用:此裂縫通常分布在支點至1/3跨徑范圍內(nèi),越靠近支點的截面越嚴重,裂縫出現(xiàn)均從翼緣板下緣開始;(3外部荷載偏大;(4溫度變形、砼收縮和不均勻沉降。主要防治措施:(1合理選擇計算模型,特別是要詳細考慮剪力滯計算中有效寬度和剪滯系數(shù)的取值問題;(2根據(jù)計算結果,合理設置墩頂區(qū)域的縱向鋼筋;(3嚴格控制施工的臨時荷載;(4允許結構由于溫度變化、砼收縮和不均勻沉降引起的一定的變形,不產(chǎn)生偏大的約束應力。1.7預應力張拉槽口處外側腹板的裂縫主要表現(xiàn)特征:一般分布

10、在槽口處外側腹板,沿豎向擴展至翼緣板和底板。主要產(chǎn)生原因:局部應力過大。張拉的槽口錨固束產(chǎn)生的局部應力太大,而通長束在槽口處產(chǎn)生的壓應力太小;由于張拉的需要,槽口處腹板的箍筋可能被切斷;張拉槽口沿腹板縱向局部加強鋼筋配筋量太少;張拉槽口間距太小。主要防治措施:(1根據(jù)不同工況,驗算槽口局部應力;(2采用有效的構造措施:加密、加大槽口附近箍筋直徑并采用閉合箍筋;加厚槽口處一定范圍內(nèi)腹板的厚度;加大張拉槽口沿腹板縱向的鋼筋配筋量;用型鋼局部加強槽口;(3采取合理的張拉順序,以減小局部應力的危害。2結論預應力混凝土箱梁裂縫的成因比較復雜,往往是多種因素綜合作用的結果。歸結起來總的來說有以下三個主要原

11、因:(1計算理論的不完善,如溫度影響(包括水化熱、剪力滯及三向應力的計算等;(2設計勘測和模型計算與實際情況相差較大,如基礎的不均勻沉降和溫度應力等;(3施工不規(guī)范,如混凝土配合比不合理、鋼筋位置偏差及預應力損失等問題。綜上所述,只要把好設計、監(jiān)理及施工各方面的技術和管理關,預應力混凝土連續(xù)箱梁的裂縫問題是可以得到有效的控制和消除的。參考文獻:1樓莊鴻.論預應力混凝土梁橋的裂縫J .公路交通科技,2000.12.2何海.變高度預應力混凝土箱梁橋底板縱向裂縫成因分析及防治J .中南公路工程,2001.9.3彭向榮.變截面預應力混凝土箱梁底板縱向裂縫的防治措施J .中南公路工程,1999.12.4

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