浅谈连续箱梁底板裂缝成因

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1、浅谈连续箱梁底板裂缝成因中铁十局集团第三建设有限公司安徽合肥230601摘要：一些连续梁桥在施工和运营过程中，箱梁截面出现了一些问题,主要表现为腹板裂缝、坚向预应力筋崩脱、跨中下挠、底板开裂、桥面裂缝等。本文对连续梁桥在施工中张拉底板预应力束和成桥时常出现箱梁底板开裂和崩裂的原因在力学上简单的做了分析，提出了相应的防治措施。关键词：底板;预应力;施T;箱梁Abstract:Thisarticleonthemechanicsviewtoanalyzestheconstructionoftensionbackplaneprestressedbeamsinthe

2、continuousgirderbridgeandcrackandthecrackofthereasonswhichoftenoccuronabridgeboxgirderbottomslabsimple,putforwardthecorrespondingmeasures.Keywords:floor;prestressed;construction;boxgirder中图分类号:U448.21+5文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)1•箱梁底板裂缝成因分析根据JTGD62-2004公路桥涵设计规范规定：按正常使用极限状态设计时，预应力

3、应作为荷载计算其效应。对于大跨度变截面箱梁的底板布置的预应力束，只能按桥的立面线性布置，形成拱形。当张拉底板预应力筋时，必然使截面产生与使用荷载作用方向相同的附加荷载即均布横向力，称为附加荷载效应（如图1所示），设计时应充分考虑。当钢束在平面或纵面上曲线布置时,具有横向或纵向曲率的纵向预应力筋朿在张拉过程中会产生对腹板或底板混凝土的径向压力（如图1）。下面來分析连续刚构桥按桥的立面线形布置的预应力筋対底板产生的效应。图1力筋张力引起的径向力示意图1.1底板预应力筋产生径向力和集中力的计算取一小段预应力筋进行分析，其受力情况如图2所示，若划分为无限小，则曲线

4、可近似按圆弧线处理，径向力近似相等，在s-s轴上列力的平衡方程：（1）图2微段力筋径向力分析示意图一般情况很小，近似取，则上式简化为得（2）从（2）式可以得到1）径向力随变截面箱梁底板的预应力筋曲率半径的增大而减小；2）若刚构桥的箱梁高度以及箱梁底板厚度按抛物线变化，底板预应力筋按底板的形状设计为抛物线线形如图1。抛物线方程为，经过（L/2,h),得，根据半径公式，，代入式(2)得(3)一般情况1«2,从式(3)可以得出：径向力随h/L的增大而增大;径向力在预应力筋两端产生的径向压应力最小，跨中产生的径向力，可知对跨中最不利。一般底板预应力筋在跨中应该设置

5、过渡的水平直线段从而避开抛物线曲率无穷大的区域，应从离抛物线顶点的一段距离开始设置抛物线，并且设置一定厚度的横隔板就可以消除无穷大的径向力。这种径向压力必然受到腹板或底板混凝土的抵抗，当没冇布置横向预应力束或底板截面尺寸不足或没有设置平衡箍筋时会导致底板产生纵向裂缝，正确的设计是按此径向分布荷载设置平衡箍筋，将这部分力通过平衡箍筋传递于上层钢筋，使全底板共同参与受力，有效防止底板劈裂。图3合拢段施工示意图由丁•施工误差可能导致合拢段两端存在高差或钢束定位成折线，设山合拢段两端存在高差或钢朿定位成折线引起的转角为，每束预应力筋产生的集中力为，，，即，由钢束定

6、位成折线引起的集中力为：(4)由合拢段两端存在高差引起的集屮力为：(5)式中：h—合拢段两端的高差；一合拢段长度；一钢朿与水平线的夹角。由式(4)可知由合拢段两端存在高差或钢束定位成折线而引起的集中力随转角的增大而增大，所以耍尽可能减小合拢段两端高差和钢束定位成折线引起的转角。底板预应力筋曲线半径、合拢段的高差、钢束定位成折线产生转角的合理范围假设山预应力筋下刖力引起的裂缝与底板法线成，裂缝首先在A点出现，而后由于裂缝尖端的应力集中，裂缝即沿与主拉应力垂直方向迅速开展，由此引起底板混凝土大片崩裂而破坏，考虑便于工程应用，可假定裂缝从A点出发沿与底板平面成4

7、5°角方向开展，如图4以单位长度底板为研究对象，取波纹管下部混凝土作为脱离体如图4右，作用于脱离体的力有：预应力钢朿的下加力，并假设斜切面上仅有主拉应力，其平均值为。根据脱离体的，可计算出斜切面平均主拉应力为：(6)图4(7)在预应力钢束的下崩力作用下不产生崩裂裂缝的条件可表达为：(8)(1)若下崩力由底板曲线预应力筋曲率引起，贝U，得到在预应力钢束的下崩力作用下不产生崩裂裂缝的条件为：(9)实际上只需曲线的最小曲率半径满足(9)式条件即可(10)若底板曲线预应力筋的形状为抛物线，则式中：一抛物线在跨中的起点横坐标。(1)若下崩力由合拢段的高差、钢束定位成

8、折线产生转角引起，贝U，得到在预应力钢束产生的集中力作用下不产生崩