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1、#工程结构#预应力混凝土桥箱梁齿板锚固裂缝成因分析罗锐(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘要预应力混凝土连续箱梁桥的开裂可以说是!多发病∀,影响着构件的外观、使用寿命,甚至结构安全。为此,对预应力混凝土连续箱梁齿板锚固处的应力以及可能产生裂缝作了分析总结,以便为加强该处设计提供依据起到减少裂缝危害的作用。关键词预应力混凝土;连续箱梁;底板;腹板;齿板;裂缝中图分类号U44835文献标识码A加08倍极限荷载1860MPa时之和)。1问题的提出对整个模型分析进行网格划分,其中齿
2、板单元边长为齿板锚头局压区,在其纵向长度大致相当于一倍梁高的02m,箱梁体单元边长为04m,采用自由划分网格,本模型梁端范围内,由锚具局部压力引起的应力是比较复杂的。在一共划分为92962个节点,划分了50666个单元,箱梁模型横靠近垫板处产生横向压应力,在其他部位产生横向拉应力。截面、透视图及网格划分如图2~图4所示。当锚具受力很大时,这种拉应力可达到很可观的数值,有可能导致构件开裂(如图1所示)。图1齿板裂缝图3箱梁及齿板模型透视图2箱梁模型的横截面2模型的建立本模型中混凝土强度等级取C50,其弹性模量按照规范采用E=345GPa,泊
3、松比vc则根据规范采用02。所选的单元为ANSYS中的常用的SOLID95单元(高阶实体单元,20图4模型网格划分节点),将箱梁两端的自由度全部约束。由于本文只考虑预应力通过齿板对腹板和底板的影响,所以加载时在垂直于齿[收稿日期]2007-03-28板头平面纵向方向施加374MPa的均布压力,相当于施加[作者简介]罗锐(1978~),男,硕士研究生,研究方向:了19621kN的局部压力(为OVM15-7锚具7根钢绞线施既有桥梁结构诊断与加固。132四川建筑第28卷2期200804#工程结构#本模型只考虑箱梁在重力和预应力的作用下,箱梁腹板大,
4、其中横向相邻齿板周围的拉应力横向贯通。齿板头与底和底板各个方向的拉应力和主应力,这些应力的大小在一定板相交处拉力值超过了混凝土的抗拉强度,是裂缝产生的直程度上影响了箱梁腹板与底板裂缝的出现。接原因。在设计上,这个部位应该加强钢筋的配置。从图6可以看出在箱梁梗腋处纵向拉应力相对箱梁底板的范围较3裂缝产生的原因分析小,这主要是因为梗腋的横截面积比底板处横截面积大。从31齿板锚固预应力筋对底板的影响图6中还可以看出,纵向拉应力从底板逐渐延伸到腹板。由于预应力作用,齿板受到强大的压力,齿板后面的混凝土将受到拉力,这种拉力大小直接影响到混凝土裂缝的出现与否。整个底
5、板受拉分布情况如图5所示。图中可以看出:由于受到重力和预应力作用,箱梁底板跨中受到正弯矩的作用,此段底板在纵向受到拉力的作用,其拉力低于07MPa。随着正弯矩值的减小,底板由跨中向边跨的拉应力值也相应减小。这两种作用使得底板沿着这个方向出现一段压应力,在第一对齿板横向两个相邻齿板周围出现拉应力,这种拉应力贯穿整个底板横截面。由于箱梁两端自由度约束的原因,靠近边跨的齿板周围所受拉应力的范围逐步减小,未形成底板全截面拉应力。从箱梁底板纵向拉应力细部图(图6)可以看出,沿Z轴方向的拉应力在每个齿板头处向其周边的混凝土辐射,越靠近齿板头,该方向的图7腹板纵向拉应力
6、分布拉应力就越大,最大压应力达到了143MPa,但是这种极限压力影响的范围非常小。齿板头与底板交线处的应力值达到了56MPa。随着离齿板头的距离的增大,拉应力的值逐渐变小,但这种逐渐变小的应力值分布的范围越来越图8齿板周围腹板沿箱梁纵向应力云图图5箱梁底板纵向拉应力分布图9齿板周围腹板竖向应力云图32齿板锚固预应力筋对箱梁腹板的影响图6箱梁底板齿板处纵向拉应力(局部)由于齿板与箱梁底板和腹板边界相交,(下转第136页)133四川建筑第28卷2期200804#工程结构#续表1半径2503004005006007008009001000
7、11001200130014001500直线X25721216313712107978982777268656242EY-998-886-827-759-687-623-598-538-468-412-351-337-322-3170Z-169-176-186-185-192-199-185-19-194-208-202-204-207-209-22X1981641281089585787267635956535136FY-846-746-67
8、5-625-556-494-43
