探析连续箱梁墩帽裂缝成因及其加固方法

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1、探析连续箱梁墩帽裂缝成因及其加固方法摘要：针对连续箱梁墩帽裂缝的质量病害，从设计和施工两方面分析了裂缝产生的原因，并应力计算，根据计算结果及相应的加固措施的建议。大桥已经运营，裂纹没有进一步发展，并取得了良好的效果。关键词：连续箱梁；裂缝；成因分析；加固处理Abstract:Inthecontinuousboxgirderpiercapqualitydiseases,fromtwoaspects:designandconstructionthecauseofthecrackswasanalyzed,andthest

2、resscalculation,accordingtothecalculationresultsandcorrespondingreinforcementmeasures.Thebridgehasbeenoperating,crackshasnofurtherdevelopment,andachievedgoodresults.Keywords:continuousboxbeam;crack;causeanalysis;reinforcement中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2095-2104（201

3、2）0引言6近年来，大量的高墩大跨桥梁结构工程发生各种原因的桥梁质量事故，其中大多数是由于混凝土和预应力施工不规范造成质量事故，结合工程实例，从工程的角度分析了裂缝产生的原因，并提出了如何强化。[1]1工程概况桥长216.87m，上部是55+100+55m三跨连续梁桥。横截面为单箱双室，宽20.5m。下部中墩是空心墩为实体型桥墩，桥墩承台顶面实体墩帽，长度13.2m，对应的箱梁边腹板和中腹板设3个支座，垫石墩帽总厚度为2m，支座之间墩帽总厚度为1.5m，挑出牛腿横向墩，墩帽采用C30级砼，箱梁采用C50级砼。由于连

4、续箱梁支座的位置偏差，桥墩承台配筋不足等原因，0#砌块施工，两侧发现早期裂缝的混凝土墩帽，宽度为0.08～0.15mm。如悬臂段1#标本的施工后，上部荷载的增加，裂缝宽度增加到0.35mm，最大宽度可达0.65mm。墩帽内钻孔，设置预应力钢筋.[2]2裂缝产生及发展过程2007年6月12日，该桥0#块张拉预应力筋，发现2#墩帽表面轴承槽之间的角落，从中央轴约1.9m各有有一个顺桥向的裂缝，裂缝宽度约0.08～0.15nm，裂纹位置（见图1）。在裂缝处安装应变片，应变检测。1#片混凝土浇筑，裂缝已发展，宽度可达0.3

5、5mm。到2007年8月21日，裂缝宽度约0.65mm。3裂缝产生原因分析3．1设计方面63．1．1支座位置不当因为设计的边缘支持中心在桥墩实体边界内只有345mm（见图2），一些在边界实体外。引起偏压的影响，墩帽上的偏压所造成帽顶受拉。[3]3.1.2墩帽断面突变墩帽部分高度不一致，在支座墩帽总厚度2.0m，支座之间的墩帽厚为1．5m（见图3），墩帽刚度不一，墩帽顶面受拉，引起墩帽断面突变的转角处应力集中，导致混凝土拉应力的增加。墩帽的裂缝出现在截面突变的角落，裂缝方向与主拉应力垂直（见图2）。[4]3.1.3墩

6、帽顶面配筋不合理（1）最大弯曲应力在支座之问墩帽凹槽顶面转角处，但设计在凹槽处未配置通长钢筋（图3），只在支座下设置钢筋，承受局部压应力，无法平衡拉应力，引起混凝土开裂的主要原因。（2）钢筋偏少，造成或加剧混凝土的开裂。（3）转角不设局部构造钢筋导致应力集中引起混凝土开裂。3．2施工原因3．2．1施工流程安排不当施工0#和16#块，墩帽负荷高达21204KN（纵向长度为20m，方量为661.64m3，重量1720.3t，还有挂篮，框架等施工荷载），这个时候只有在墩顶梁底横向预应力筋张拉，无张拉梁上部横向预应力筋，引

7、起横梁下部受压，上部受拉，通过计算，中支座基本不受力（见表1），集中荷载作用于边支座上，横梁有起拱趋势（见图4），使墩顶面拉应力增加。利用结构分析软件迈达斯建模，只张拉下部横梁H2钢束，纵向拉伸应力最大为1.60Mpa，位于墩帽挑臂端部下缘，横桥向最大拉应力为4．01MPa，位于墩帽凹槽处上缘，超过设计强度的混凝土，混凝土表面裂缝，尤其是横向拉伸应力所产生的垂直裂缝。3．2．2临时固定支座由硫磺砂浆支座改为砂箱临时支撑用砂箱，将设计的硫磺砂浆表面负载成为一个点负荷，墩帽悬臂梁截面应力集中，更偏外，导致桥墩顶帽产生更

8、大的拉伸应力。综上所述，裂缝的主要原因是支座中心偏外，导致墩帽上部受拉，和墩帽没有设置预应力筋，墩顶面钢筋偏少，无法承受负荷引起的拉应力，导致桥墩承台截面薄弱的裂缝，和临时固结轴承改变负载条件，也是导致裂缝的发生因素。4加固处理4．1加固理由6当上负载的重量是21204KN，裂缝宽度达0.65rnrn，有发展趋势，并达到最大悬臂，上部荷载将达到54099KN