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1、预应力混凝土连续箱梁桥裂缝控制[录入者：zxl1921
2、 时间：2006-07-1812:35:08
3、作者：彭 卫, 施 颖, 张新军
4、 来源：混 凝 土][上一篇][下一篇] 近年来,大跨径预应力混凝土连续箱梁桥在施工过程或使用阶段,普遍出现各种不同性质的裂缝问题。典型裂缝是在边跨现浇段和支座附近以及跨中腹板斜裂缝。本文结合裂缝观测、有限元分析与理论研究,从裂缝成因分析和防治措施上探讨了大跨径预应力混凝土连续箱梁桥的裂缝控制问题。观测到的两座开裂桥梁为桥一和桥二。桥一为56m+80m+56m三跨变截面单箱双
5、室连续箱梁桥,支点箱高5m,跨中箱高214m,桥宽16125m,设计三车道,设计荷载为汽—超20,挂—120;桥二为52m+3×80m+52m五跨变截面单箱单室连续箱梁桥,桥宽16m,设计四车道,设计荷载为汽—20,挂—100。两座桥的裂缝基本相似。桥一是在运营一段时间之后出现裂缝,而桥二在竣工质量验收时就发现桥梁主跨箱粱的部分腹板上出现了较多的裂缝,主要分布在跨中箱梁腹板以及在与边跨桥墩相接的现浇段箱梁腹板上,裂缝分布在上下游的两侧基本对称,与桥纵轴线成45°左右方向。从裂缝分布与方向来看,这些裂缝属于结构性裂
6、缝,是由于主跨箱梁承受了较大剪应力,因而在腹板上出现了斜裂缝。1 设计计算111 分析方法平面有限元分析只适宜于结构初步设计以及无横向偏载作用下施工阶段的计算,使用阶段结构验算应按空间有限元分析。在作平面分析时,要将箱梁的空间受力合理而不漏项地简化到平面计算中。表1列出了桥一各控制断面在最不利荷载组合下的第一主应力。可以看出,平面分析下第一主应力均为较小的压应力,而空间分析结果均为拉应力,且有4个断面拉应力数值较大,超出规范规定值。表1 平面分析与空间分析第一主应力MPa断面位置平面分析空间分析距15号墩415m
7、-1.8834.23距15号墩L1/4-1.5235.61边跨跨中L1/2-1.2633.41距16号墩左L1/4-1.040.50距16号墩左4m-0.960.45距16号墩右4m-1.290.48距16号墩右L2/4-1.051.91中跨跨中L2/2-1.3235.88 注:表中数字负值为压应力,正值为拉应力,加3者为超出规定值。112 预应力束的布置腹板斜裂缝是预应力混凝土连续箱梁常见裂缝形式,是结构性裂缝,受腹板纵向预应力筋布置方式和竖向预应力大小的影响。为了深入探讨这两个因素的影响程度,下面列出桥一在
8、不同预应力条件下的空间有限元计算结果。共分三种预应力情况进行计算。表2列出边跨现浇段腹板的剪应力与主拉应力。荷载组合为:一恒+二恒+支座沉降+顶底板温差10℃+汽—超20。三种预应力情况如下:预应力1:腹板纵向预应力按弯筋布置,竖向预应力按50%张拉力考虑;预应力2:腹板纵向预应力按直线束布置,竖向预应力按50%张拉力考虑;预应力3:腹板纵向预应力按直线束布置,不考虑竖向预应力作用。从计算结果可以看出:(1)竖向预应力大小对腹板剪应力没有影响。中间支座负弯矩区段预应力筋布置方式(直线束或弯起束)对剪应力影响也不大
9、。(2)中间支座负弯矩预应力筋布置方式对该预应力筋作用范围内的腹板主拉应力影响很大。但布束方式对边墩现浇段腹板主拉应力影响不大。(3)竖向预应力大小对全桥范围内腹板主拉应力均有影响。不计竖向预应力作用与计入50%设计张拉控制力相比,腹板主拉应力一般增大一倍左右。表中第6栏主拉应力均超出规范规定值217MPa,而第4栏的数据在规定值之内。表2 边跨现浇段腹板在不同预应力条件下的剪应力与主拉应力MPa计算点预应力1(1)τyz(2)S1预应力2(3)τyz(4)S1预应力3(5)τyz(6)S1(6)-(4)(4)距
10、边墩2125m距边墩415m上-5.162.18-5.192.20-5.193.970.80中-5.081.67-5.111.79-5.103.671.05下-5.001.12-5.021.15-5.003.512.05上-4.601.36-4.631.38-4.622.841.06中-4.251.38-4.271.42-4.262.760.94下-3.901.78-3.921.82-3.893.000.65113 混凝土控制应力 我国的大跨径预应力混凝土连续箱梁桥经常出现裂缝,斜截·04·2002年第5期(总
11、第151期)Number5in2002(TotalNo.151)混 凝 土Concrete全国建筑科学核心期刊ChinaBuildingScienceCorePeriodical ©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.面抗剪能力是一个重要方面。非预应力钢筋特别是腹板中的箍筋和弯起钢
