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1、预应力混凝土连续刚构桥病害分析:本文对预应力混凝土连续刚构桥的典型病害进行了全面的归类,并结合受力特点进行病害分析,为设计及加固提供参考。 关键词:连续刚构裂缝 连续刚构桥是目前最为常用的一种桥型,它具有受力明确、施工方便、造价适中的显著特点。然而由于各种原因,有不少桥梁出现了诸如预应力损失过大、跨中下挠过大、裂缝急剧增加等病害,降低了桥梁的实际承载能力和使用寿命。另外,超载运输的存在加剧了桥梁的病害状况。而且部分桥梁的病害状况触目惊心,必须引起足够重视。 一、几座典型桥梁的病害及其加固措施 1.金沙大桥 本桥位于广东佛山,主桥为66m120m66m预应力混凝土连续刚构,单箱单
2、室截面,1994年通车,2001年加固。加固前主要病害为:跨中明显下挠量多达22cm;主跨箱梁腹板有大量斜裂缝,最大裂缝宽度1.15mm。加固方案为:箱内施加纵向体外预应力;粘贴钢板;跨中底板底面贴芳纶纤维;裂缝修补;加厚桥面缓和下挠。 2.SN特大桥 本桥位于鄂西地区,主桥为70m130m70m预应力混凝土连续刚构,单箱单室截面。墩身高达96.96m。建成后,墩顶附近桥面出现横向裂缝,并在箱梁两腹板之间靠近腹板处出现了较长且规律性较强的纵向裂缝,裂缝宽度不少超过设计容许值,深度基本裂透桥面铺装砼,最大达26cm。分析表明该桥在恒载作用时,箱梁某些截面上缘顺桥向砼应力已超过砼抗拉强度
3、,结构上缘砼已经开裂,在运营阶段,应按部分预应力砼B类构件考虑。为了确保桥梁结构及行车安全,应对该桥裂缝进行修补,必要时对某些部位进行加固处理。 3.某桥 本桥主桥为75m135m135m75m预应力混凝土连续刚构,单箱单室截面。按T构对称悬臂施工完成2号段后,发现多个2号段腹板开裂,裂缝方向大致与波纹管方向相同,宽度大部分在0.2mm左右。此时2号段纵向预应力筋张拉与孔道压浆均已完成,除0号段竖向预应力筋外,其余横向及竖向预应力筋均未张拉,模板已拆除但挂篮尚未前移。混凝土强度达设计强度的80%,环境温度影响较小,温差不超过10℃。经分析表明,裂缝同竖弯预应力筋的分布和张拉后混凝土的
4、不利受力状态有关,主要属于受力裂缝。应尽量避免预应力筋中的预应力过大,竖弯预应力筋过于集中,弯角过大等。 4.石龙特大桥 本桥位于广东石龙镇,为广深准高速铁路上的第一大桥,主桥为5孔连续刚构,单箱单 室截面,1993年通车,2001年加固。加固前主要病害为:混凝土收缩和环境温度变化引起的竖向裂缝,呈枣核形(中间宽,两端窄),裂缝中间一段最宽达0.6mm,两边为0.1mm。加固方案为:贴碳纤维布;混凝土表面涂刷混凝土保护液;裂缝灌浆。 5.天水路黄河桥 本桥位于甘肃兰州市,主桥为57.5m3×105m57.5m预应力混凝土连续刚构,单箱双室截面,2002年在建过程中,该桥4个主墩
5、0号块、1号段均发现在箱内底板、腹板、顶板、横隔墙上及部分腹板、底板端面上出现许多不同程度的水平及竖向裂缝。其中1个主墩裂缝最多达103条,最长为2.8m,最宽达0.83mm,最深达99mm。钢筋混凝土箱梁像本桥这样出现如此多的裂缝是少见的,应加强混凝土浇注及养护质量。处理方案:报废0号及1号段;新浇混凝土采用加入聚丙烯纤维X的防裂;裂缝注胶。 二、主要病害及裂缝分析 连续刚构桥梁在一般情况下其优越性是显而易见的,但对地基承载力要求更高,且当其主墩刚度过大时,中跨梁体由于主墩的约束将会产生过大的温度应力,同时,梁墩连接处应力复杂也是连续刚构的一个特点,贯穿到设计、施工、养护形成一系列
6、复杂而特殊的工作,各方面的原因使得桥型病害集中在了裂缝及老化两方面。 1、箱梁弯曲裂缝 特征:多发生于正弯矩区的梁底及负弯矩区的梁顶;箱梁正弯矩引起的底板裂缝一般贯穿底板全宽,甚至延伸到腹板;箱梁弯矩引起的顶板裂缝,由于弯矩重分布而有减小趋势;阶段施工的桥梁,弯曲裂缝一般沿着接缝或靠近接缝,一般很小,结构不受损伤,但在外荷载反复作用下,裂缝有可能会扩大。 原因:设计导致的先天裂缝(截面不足、温差、预应力损失估计不足、二期恒载过重等);施工导致的原生裂缝(施工荷载超标、支架变形、预应力不当等)运营期间的后期裂缝(超重车辆过多、结构老化等)。 2、腹板斜裂缝 特征:裂缝多在跨中两侧
7、反弯点与支点之间,由跨中向支点方向下倾,且离跨中越远倾斜角越大,倾角约在15。~45。之间。 原因:预应力不足;超载的永久荷载;二次应力;温度作用等。另外,设计上未考虑横截面的实际变形,没有重复检算力筋截断处左右截面受力情况,而产生剪切裂缝;又因混凝土收缩预先使梁产生微观裂缝或存在一定的初拉应力,同时,腹板受拉区实际上参加了工作,中性轴应比计算较低,因而增加了剪应力,致使主拉应力较计算为大,混凝土不能负担时,就会产生裂缝;施工质量