预应力连续刚构桥梁跨中底板崩裂分析及防治措施研究

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1、总第5期预应力连续刚构桥梁跨中底板崩裂分析及防治措施研究15预应力连续刚构桥梁跨中底板崩裂分析及防治措施研究陶路，彭旭民(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)摘要：大跨度预应力变截面连续刚构桥施工过程复表1各跨拉裂节段杂，在合龙段施工过程中，由于预应力孔道安装偏差、合龙段错台等施工偏差的存在，将可能导致跨中底板崩裂。以某山区大跨度连续刚构桥箱梁底板崩裂为研究对象，对底板挠曲效应、预应力径向效应、泊松比效应、构造筋配置等可能引起箱梁底板崩裂的原因进行分析，并针对此类病害提出了处理方法及加固措施。关键词：连续刚构桥；底板；崩裂；分析

2、；研究；桥梁维修；桥梁加固l工程概况图2桥梁病害某桥为一座(85+3×150+85)m的变截面预应力单箱单室连续刚构桥，箱梁根部高10m，跨中2箱梁底板崩裂原因分析高3．5m；箱梁根部底板厚1m，跨中底板厚0．32针对该桥的底板崩裂现象，对预应力径向拉力rn，箱梁高度及底板厚度按二次抛物线变化。箱梁效应、预应力孔道偏差、泊松比效应、构造筋配置等采用挂篮悬臂浇筑，悬臂浇筑块每侧分别为19块，可能引起箱梁底板崩裂的原因进行分析。其中0号块长为16m，1～1O号块长为3rn，11~192．1预应力径向拉力效应分析号块长为4m，合龙顺序为先次边跨，其次边跨，最在施

3、工过程中，由于各种原因，桥梁梁底线形与后中跨。桥梁总体布置见图1。理论线形会有一定的偏差，该偏差有可能导致底板．85．15n．150．150．R5．预应力筋引起的径向力超限，直至底板混凝土崩裂L1]。故对该桥的预应力径向力做出估算，以验证该桥出现崩裂的可能性。2号3号4号5号单位：m2．1．1预应力径向力计算方法目前混凝土连续梁桥一般采用变截面变高度箱图1桥梁布置梁布置。当使用变高度混凝土箱梁时，底板在垂直在施工期间，次边跨及中跨合龙后，张拉中跨底平面内具有一定的曲率，预应力钢束必定会按这一板两侧预应力筋时，发现底板有起皮、崩裂现象。通曲率进行布置_2]。

4、钢束的曲率引起向下的径向荷过对第2跨、第3跨、第4跨箱梁底部逐步检查，发载，这种荷载必受到两腹板之间底板横向弯曲的现共有20个节段纵向预应力钢束下的箱梁底板下抵抗。缘产生了不同程度的径向拉裂情况，其中第2跨有根据等效荷载法，梁底如按圆曲线布置，径向力9个节段、第3跨有6个节段、第4跨有5个节段，为N／R，如按二次抛物线布置，径向力为8Nf／L。具体见表1。主要病害见图2。预应力径向力随底板预应力筋曲率半径的减小而增大，同时，合龙段处底板预应力束布置更密，造成该收稿日期：2010—1O—u作者简介：陶路(1982一)，男，助理工程师，2005年毕业于中南大学

5、土木工程专业，工学学士，2008年毕业于中南大学结构工程专业，工学硕士。16桥梁检测与加固2010年第2期处预应力径向拉力最为显著。如图5所示，在某一范围内的原钢束曲线假设对于任一梁段(如C～c。段)，径向力引起的底为圆曲线，其方程为Y—R～~／R一z，当在合龙段板箍筋应力为：产生偏差时，在该范围内曲线的方程变为Y一Rf~qd2：一、／／R一+-6(以抛物线拟合)，则顶点的曲一≤[](1)f

6、，，I1g率1／R：_士，若跨中底板曲率半径R一＼1I1式中，A一K。·Kl·A。；K为C～C范围内箍筋501．5m，那么当—lcm时，1／R一1／45．47，R／R

7、排数；K为横断面内的箍筋肢数；为箍筋抗拉强一l1．O3。因此，预应力钢束的局部施工偏差对曲率度限值。的放大作用是很明显的，它能使预应力钢束之间的2．1．2该桥跨中段径向力计算混凝土的拉应力达到相当大的数值。针对该桥，取次边跨跨中梁段(2个19号梁段与合龙段)为研究对象，其梁底曲线为圆曲线方程，。、入——可／l见图3。——————————————————』———————————————I＼，。Ⅳ鬲ⅣRY图5孑L道偏位示意图3预应力筋按圆曲线变化2．3泊松比效应分析按圆曲线变化的预应力束引起的径向力为：混凝土在纵向受压缩的同时将产生横向膨胀，q—N／R一882

8、29．8kN／501．51TI一即横向拉应变。纵向压应力泊松比效应增大了预应175922．8N／m(2)力管道问混凝土的竖向拉应变及管道下方混凝土横式中，N为预应力筋的张拉力(38根预应力筋，每根向拉应变，此应变与相应部位原有拉应力产生的应张拉控制应力为1395MPa，故张拉力为88229．8变叠加，会引起拉应变超过混凝土的极限拉应变而kN)；R为梁底圆曲线的半径，此处为501．5m。破坏。箱梁底板混凝土承受双向应力作用，处于一2．1．3该桥跨中段局部计算分析向受拉、一向受压的双向应力状态，复杂应力状态下针对该桥，取次边跨跨中梁段(2个l9号梁段的混凝土抗

9、力有所降低。该桥同时考虑预应力径向与合龙段)为研究对象，建立有限元