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1、预应力箱梁外侧腹板张拉槽口裂缝分析及预防措施周国祥 张晓东(深圳国土投资开发中心)【摘要】深圳市某桥为四孔一联预应力混凝土等高度变宽连续异形箱梁,其支点负力矩钢束两端锚固在腹板下缘的槽口上,在预应力张拉过程中,锚后出现较为严重裂缝。文章分析裂缝的成因并提出预防措施。【关键词】预应力箱梁 张拉槽口 裂缝原因 预防措施1 工程概况2 箱梁外侧腹板槽口开裂情况深圳某桥主桥由三联连续箱梁组成,由北在预应力张拉时,当连续梁负弯矩钢束张向南依次为:第一联为20m+2×27m+20m拉完后,箱梁腹板下缘预应力张拉端槽
2、口处出四跨钢筋混凝土连续箱梁;第二联为30m+2现裂缝:(1)2个槽口串列式排列的共有10处,×35m+30m四跨预应力混凝土连续箱梁;第出现裂缝5处,其中2个槽口均有裂缝的有2三联为20m+3×27m+20m五跨钢筋混凝土处,仅1个槽口有裂缝的有3处,见图1;(2)3连续箱梁。个槽口串列式排列的有11个,出现裂缝的有8第一、三联桥断面为双箱单室,两箱之间用处,其中均有裂缝的有2处,3个串列槽口中仅横梁连接,桥面全宽1915m;第二联桥断面为一个有裂缝的有6处,见图2。双箱,东侧箱为单室,两侧由三室变为
3、单室,全宽由271011m逐渐变为1915m。3 裂缝产生的原因分析箱梁腹板厚50cm,顶板厚20cm,底板厚18cm。311 计算分析桥梁设计荷载为汽超20、挂—20。31111 整体结构分析的最不利情况进行确定的,上述结果说明两片(4)荷载试验是检验公路预制梁内在质量梁的承载能力和刚度均能满足设计要求。的一种行之有效的方法,据此能客观、有效地判(2)在最不利的试验荷载作用下各试验梁定现场预制梁的工程质量,防止出现主观因素的受拉区未出现新的裂缝。另外各试验梁在加和随意性。特别在当前公路桥梁施工事故频发
4、载后卸载再加载的全过程中,梁的变形与荷载的形势下,对保证工程质量具有重要意义,因此基本上呈线性关系(即梁处于弹性工作阶段),在高速公路建设中应该把它作为一种必不可少这些都说明两片试验梁的抗裂性均符合要求。的检测手段。(3)通过本次试验,按实测数据分析,说明改回日期:2002-03-06两片试验梁的承载能力和工作性能均达到设计(责任审编 白敏华)要求,可以在实桥中正常使用。铁道建筑 2002年第6期—17—©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allr
5、ightsreserved.图12个串列槽口腹板裂缝示意图(单位:cm)图23个串列槽口腹板裂缝示意图(单位:cm) 在平面杆系有限单元法计算中,箱梁的结范围和锚后拉应力的计算无明确规定。构断面有考虑和不考虑槽口断面削弱两种计算(1)用经验公式计算模型。计算分析表明,腹板锚区产生裂缝对于前苏联E1E1吉勃施曼等人于20世纪60桥梁结构的整体安全性影响不大。腹板裂缝基年代研究出的各种情况下预应力混凝土桥梁局本集中在连续梁跨径的1P4附近,处于正、负弯部应力计算的经验公式为矩交错区,弯矩峰值不大,裂缝的开
6、裂方向与结σxmax=N(1.6cosα+0.6sinα-构受力的主应力方向相反,同时预应力张拉后,1.4asinαPh)P(bh)锚区梁肋主筋按照施工规范要求焊接恢复后, 式中,N为锚头传给混凝土的力,α为锚头其各截面可满足强度要求。为证实计算结果,轴线在构件边缘的倾角,a为锚头传力面在构成桥后还专门进行了最大剪力的荷载试验。试件边缘上的投影长度,b、h为腹板宽度、构件高验表明,槽口处裂缝状态基本稳定。度。31112 局部应力分析本桥张拉控制应力为0175Ra,每束张拉力局部应力通常是在集中力扩散至
7、整体结构1342kN,每个槽口2束预应力钢束。h=1.6范围或者当传力结构的外形突然发生变化而导m,b=0.5m,α=20°,a=0.099sinα=0.03386致力流不顺畅时产生的。桥梁结构局部应力大m,代入公式计算得出槽口边缘处锚后最大拉致分布在一个梁高的范围内,梁系结构计算的应力σxmax=6103MPa。基本假定(平截面假定)对于局部应力计算不再(2)用平面应力有限元法计算适用。预应力结构的抗裂验算必须考虑锚头局计算模型以裂缝出现最多的3个槽口串列部应力的影响,否则在大多情况下,锚区将出现式排
8、列部位作为研究重点。中间支座处为模型大量裂缝,从而降低结构的耐久性,有时甚至还的一个边界,另一边界在桥梁跨中。边界条件会降低结构强度。我国现行公路钢筋混凝土及根据连续梁体系的变形及受力情况用边界单元预应力混凝土桥涵设计规范(JT023—85)对后模拟,结构使用荷载采用槽口张拉处的预应力张预应力混凝土构件的端部承压强度及局部承张拉控制力。为简化计算,不计预应力孔道的压区的抗裂验算提出了要求,但对中间锚固区影响,计算程序为ANSYS5151。—
