箱梁悬臂端底板裂缝的成因分析及处理措施

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1、箱梁悬臂端底板裂缝的成因分析及处理措施何玉英(厦门中平工程监理咨询有限公司，福建厦门361000)摘要：结合福州机场高速公路西园1号分离式特大桥的工程实例，对应用移动模架法施工预应力混凝土连续箱粱时，其悬臂端底板出现纵向裂缝的现象进行了成因分析，并提出有效的修补方法及应对措施，供同行参考。关键词：预应力；连续箱粱；底板裂缝；成因；处理措施中图分类号：TU755．7文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)01—0098—031概述福州机场高速公路西园l号分离式特大桥全长1287m，位于R=4000m平曲线范围内，主桥为

2、两联(40+50+40)现浇预应力混凝土变截面连续箱梁和30跨现浇预应力混凝土连续箱梁，桥跨布置：3×30+(40+50+40)+28×30+(40+50+40)+3×30，单幅桥宽16．5m。(40+50+40)现浇预应力混凝土变截面连续箱梁段梁高1．8—3m。30跨现浇预应力混凝土连续箱梁梁高均为1．8m，标准顶宽度16．5m，底板宽度9．97m，箱梁悬臂长度为2．5m，结构采用单箱双室斜腹式箱形断面，边、中腹板厚45cm，顶板、底板厚度均为25cm，墩顶设一道横梁，其中中横梁宽度为2．0m，端横梁宽度为1．2m，箱梁通过旋转

3、整个截面实现桥面单向横坡，箱梁各个截面尺寸不随横坡变化。利用移动模架进行连续箱粱现场浇注施工时，一般采用单悬臂转连续的施工方式，施工具体步骤见图1。首先在第l跨进行移动模架的安装，并在安装好的移动模架上进行第1单悬臂梁的浇注；养护7d后待混凝土强度达到设计强度的85％以后进行第1节段的预应力张拉，张拉采用在悬臂端单向张拉的方式；张拉完毕后，利用移动模架的纵向移动装置将模架移动到下一跨，进行钢筋捆扎、预应力钢柬纵向连接，浇注混凝土；达到一定强度后再进行预应力的单向张拉；反复以上过程直到连续梁成型。2张拉过程中悬臂端底板的裂缝分部情况

4、及应力监测情况在第1单悬臂梁浇注、张拉与拆模后，悬臂端底板发现了纵向延伸裂缝，裂缝在横向位于底板中间，裂缝长度一般为1—2m。为查明裂缝成因，在浇注第2悬臂段时，在悬臂端设置用于温度和应变测量的光纤传感器，对养护、张拉进行全过程跟踪。2．1传感器布置在悬臂端底板内布置了3个光纤钢筋应变传感器，2个内埋式混凝土应变传感器，3个用于温度补偿的光纤温度传感器。其中1个光纤钢筋应变传感器埋设于靠近底板的锚具正下方，沿桥梁纵向放置，测量该锚具下方在张拉过程中压应力变化，其余应变传感器均沿横向等间距放置。2．2应力监测结果在混凝土浇注完毕后，

5、养护期每天进行多次信息采集，发现结构应变随温度线性变化，并没有发生跃变情况。预应力钢束的张拉遵循严格的工序，如图2所示，即先腹板、后底板，先长束、后短束，箱梁左右腹板两侧钢束对称地同时张拉。在张拉全过程中，对悬臂端底板的应力、应变进行监测，其中底板3个测点的应变随张拉过程的变化趋势见图3。，F—■工——工栅靴图1单悬臂转连续施工示意图箱梁各部位结构混凝土的标号均为C50，预应力钢束直径15．24mm，其标准强度R坤为I860MPa。预应力管道采用塑料波纹管，波纹管直径根据钢束型号而定，并采用真空辅助吸浆工艺，所有夹片锚具均与此工艺

6、相匹配。张拉控制应力为0．751{”，所有预应力钢束均采用张拉力与伸长量双控，实际伸长量与理论伸长量间的差值控制在6％以内。所有预应力钢束和锚下垫板均与预应力钢束垂直。700600图2张拉顺序示意图000l2345678张拉工序图3底板横向应变随张拉工序的变化从图3可以看出，测点6与测点7的测值均出现跃变现象。测点6是在开始张拉第5束预应力钢束(见图2标注)时发生跃变，跃变时混凝土拉应力达到3．01MPa(C50混凝土弹性模量为35GPa，此时钢筋传感器的应变为86眦)；测点7是在张拉第6柬预应力钢束(见图2标注)即将结束时发生跃

7、变，跃变时混凝土拉应力达到3．85MPa(此时钢筋传感器的应变为1lope)。C50混凝土抗拉强度标准值为3MPa，由于此时混凝土的强度仅达到85％，所以其抗拉强度应为2．55MPa，说明混凝土已发生开裂。测点8处的拉应力虽然已经超过混凝土的抗拉强度，但是没有发生应变跃变，由于前两个管道处开裂后导致应力释放所致。移动模架拆除后，通过肉眼观察到悬臂端底板出现了沿桥梁纵向的裂缝，主要分布在底板中央位置，裂纹长度基本上在2m以内，用裂缝观测仪进行观测，测得裂缝宽度为0．05一o．7mm，裂纹深度30mm左右，基本与保护层厚度一致。裂缝开

8、展情况见图4。由此可见，应力监测的结果与实际观测情况具有一致性，可见预应力张拉是导致底板开裂最本质的原因。图4悬臂端底板裂缝分布3裂缝成因分析3．1定性分析在移动模架法中，悬臂端的外模板下面没有来自地面的支撑，处于一种悬空状态，其与混凝土梁组合成一