预应力混凝土盖梁端部裂缝成因分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com142桥梁结构城市道桥与防洪2014年6月第6期预应力混凝土盖梁端部裂缝成因分析刘思维(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：该文分析了某桥预应力混凝土盖梁端部裂缝的成因，总结了锚固点布置对盖梁端部局部应力的影响规律，提出了改善盖粱端部受力性能的锚固区布置原则，并对此盖梁裂缝处理提出了建议。其所得结论和建议可供同类结构设计参考。关键词：预应力混凝土；盖梁；开裂；成因分析；处理建议中图分类号：U445．7文献标识码：B文章编号：1009—7716(2014)06—0142—030引言混凝土桥梁往往由于设计考虑不周、施工不当

2、、养护管理不善、超载，以及混凝土自身老化等方面因素，致使混凝土发生不同程度的开裂，严重影响工程质量，降低结构的使用寿命，经常困扰着工程技术人员。针对开裂的混凝土桥梁，对已有裂缝的处理方法取决于裂缝的成因及其对结构使用性能和承载能力的影响程度，其中裂缝的成因分析对裂缝的处理决策起着至关重要的作用。只有判断出裂缝出现的原因，掌握裂缝对桥梁工作状况和承载能力的影响，才能对混凝土桥梁的裂缝进行正确定量评价，制定合适的加固方案。本文对某桥预应力混凝土盖梁端部裂缝的成因进行了详塑细分析，并明确了影响该裂缝产生的主要参数，为图1某拱桥桥墩盖梁构造图(单位：m)今后设计此类预应力混凝土盖梁提供参考。1

3、桥墩盖梁现状如图1所示，某单跨系杆拱桥主墩墩身横桥向为V形框架结构，两墩柱顶与盖梁固结，增强了墩身的横向刚度及稳定性。墩身采用空心箱型截面，具有自重轻、刚度大的特点。盖梁采用预应力混凝土结构，在墩柱顶部6．5m宽(横桥向)范围内图2盖梁端部锚具布置及裂缝示葸图(单位：cm)设为实心段，盖梁中部则为减轻自重而采用箱形该桥建成运营后，在盖梁的端部表面上出现裂空心断面。主拱拱脚在盖梁实心段处与桥墩固结缝，裂缝典型分布如图2所示。结合预应力锚具位形成刚架拱，每片拱肋下设4束平行钢丝束系杆，置，可以看出2条裂缝均分布于各组预应力锚具系杆两端锚固于桥墩盖梁的背侧。盖梁为墩柱、主之间，裂缝走向基本竖

4、直，其中桥跨侧裂缝较短，拱肋、系杆汇聚的固结区，受力情况十分复杂。盖位置偏下；而岸边侧裂缝较长，最长裂缝约1．5m，梁横桥向布有14束M15—15预应力钢束，分为三最大缝宽约为0．27mm。组布置于盖梁腹板处，其端部预应力锚具布置情况见图2所示。2盖梁端部裂缝成因分析收稿日期：2014—03—212．1有限元分析模型作者简介：刘思维(1981一)，男，吉林通化人，工程师，从事桥由于该桥盖梁端部为墩柱、主拱肋、系杆的汇梁工程设计工作。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.coml44桥梁结构城市道桥与防洪2014年6月第6期—-·一h=2——-一b=4——●一

5、b=6---·‘一h=80{234衙载位簧e^n图1O盯一与荷载位置e的关系曲线图图8盖梁简化计算图示4盖梁端部裂缝处理意见3．2参数分析结果根据以上结论，结合该桥盖梁的预应力锚具图9为集中荷载P作用下盖梁X向正应力典布置形式，可以得知：预应力钢束锚具集中布置在型分布图，图中仅示出拉应力区域应力等值线。从盖梁边缘是该桥盖梁开裂的主要原因；虽然该桥图9可以看出，在集中荷载作用点处，盖梁表面存盖梁在桥跨侧和岸边侧布置相同数量的预应力钢在一个盯压应力区，此外盖梁还存在两个拉应力束，但由于桥跨侧钢束距离盖梁边缘距离比岸边区域，拉应力区域A位于集中荷载下方，此应力即侧大，故桥跨侧盖梁端面应力小于

6、岸边侧盖梁端为锚下2劈裂应力，0应在锚具下方设置钢筋网以防面应力，因此岸边侧盖梁表面裂缝更长更深。352550止混凝土劈裂。拉应力区域B位于集中荷载旁，其因该桥已经建成，无法再更改预应力锚具布最大值位于盖梁表面靠近集中荷载处，此应力即置位置，结合图9可以看出该裂缝的影响深度不为本文研究的对象，在此称之为端面拉应力。大，不会对结构的使用和安全性能造成影响。故建议对该桥盖梁端部裂缝进行封闭处理即可，以防止裂缝处钢筋和混凝土被进一步腐蚀。5结论与建议本文对某桥盖梁端部开裂的原因进行了详细分析，可以得到以下结论与建议：(1)预应力钢束锚具集中布置在盖梁边缘是该桥盖梁开裂的主要原因。盖梁端部表面

7、最大应力盯一仅与锚固点距离盖梁边距离e有关，当e图9集中荷载作用下(rx分布图不变时，盯与盖梁宽度b无关。为了研究端面最大应力仃～随盖梁宽度b和(2)对于该类型的预应力混凝土构件，为了改集中力作用点位置e的变化规律，本文对b=2m、善其端部表面的局部应力，建议预应力锚具尽量b=4m、b=6m和b=8m四种宽度盖梁进行分析，远离盖梁边缘并分散分散布置，并在锚具间的混凝土表面处设置加强钢筋网，控制该处的混凝土得出端面最大应力一与荷载位置的变化规律，