大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥中存在问题的研究.pdf

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1、垫!鱼生簋鱼朔I簋簋!堕翦】江酉建挝窒通工猩大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥中存在问题的研究■万同兵●江苏省旬容市交通工程有限公司，江苏镇江212400摘要：随着我国经济的高速发展，桥梁施工技术的不断进步与完善，桥梁不仅在结构型式上表现出更大的多样性，以及桥梁跨度也越来越大，变截面预应力混凝土箱粱桥旌工技术及使用所存在的优势，已经得到了广泛的应用。尤其是大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥的出现，在很大程度上解决了结构性能的发挥及施工的繁琐性，但近些年来．一些预应力混凝土箱梁桥在使用过程中逐步显露出一些病害问题，像腹板裂缝、

2、跨中下挠等，它们在无形中对桥梁的耐久性与可靠性产生了不利影响，究其原因，这些病害的产生与大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥设计中的有关问题是具有一定联系的。本文从桥梁工程专业角度切人，针对实际使用中大跨径变截面预应力混凝土箱梁存在的病害，从纵向预应力、竖向预应力等方面对预应力混凝土箱梁桥设计进行探讨与研究，对于大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥的合理设计，有效消除箱梁后期使用中病害的产生，具有一定的借鉴价值。关键词：大跨径预应力箱梁桥设计问题研究1霜言大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥作为桥梁类型中的一种，目前在我国甚或世界范围

3、内已经得到了广泛应用，首先变截面预应力混凝土箱梁桥能够适应50m至350m跨度的桥梁建设。大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥多在大跨径桥梁建设中应用居多，不仅如此，大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥还具有受力变形微小、刚度大、能够有效减少桥梁伸缩缝设置、大大消除跳车等状况，同时它在抗强风、抗震等方面也表现出很大的优势，综合以上优点，大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥在桥梁建设中得到广泛应用是毋容置疑的，也是大跨径桥梁建设中首选考虑的方案。不过从大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥的发展及使用状况来看，大跨径变截面预应力混凝土箱粱桥在使

4、用一段时期后还是出现了类似开裂的腹板裂缝、跨中变形等问题，进而给桥梁后续的使用运行带来了较大的安全隐患，可能影响到结构安全及稳定问题。而这类问题同样也给桥梁设计人员带来很大的困扰，如今我国对大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥设计中的问题已经引起高度重视，并着力从抓设计核心开始，以期逐步解决这些问题的后续出现。1常见典型裂缝1。1黢板斜裂缝腹板斜裂缝也称为剪切裂缝，一般主要出现在两个区域，即距边跨支点一定范围内腹板内外出现与水平呈25。～50。左右的斜裂缝，以及中跨1／4附近区域(L为中跨跨径)。其主要表现形态如下图1所示

5、。塑丛!l!!牲,哺Klllltll盼+☆l口芝二=二——～--⋯r-r～--二瑟二===；ri‘l{Ⅻ盖图1腹板斜裂缝示意围1．2底板横向裂缝底板横向裂缝系弯曲裂缝，也称垂直裂缝，是混凝土箱梁受到过大弯矩作用时产生的裂缝，出现在弯矩最大截面的混凝土受拉区。随着裂缝的发展，可延伸至腹板区域，通常出现于运营期间。其主要分布形态如下图2所示。图2底板横向裂缝示意围1．3底板纵向裂缝底板纵向裂缝主要发生于中跨底板合龙束张拉过程中或在张拉完成后出现。其主要分布形态如图3所示。圈3底板纵向裂缝示意囝1．4横隔板裂缝箱梁隔板裂缝

6、主要为箱梁桥横隔板孔洞周围放射型裂缝和孔洞之间的竖向裂缝，主要是由于孔洞应力集中产生的。其主要分布形态如图4所示。图4膈板裂缝示意圈1．5齿板裂缝齿板锚头局压区裂缝，在其纵向长度大致相当于一倍梁高的端块内，由锚具局部压力引起的应力是比较复杂的，在靠近垫板处产生横向压应力，在其他部位产生横向拉应力。当锚具吨位很大时，这种拉应力可达到很可观的数值，有可能导致构件开裂。2裂缝成因分析从大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥使用过程中产生的一系列病害问题来看，究其原因，这些问题的出现与预应力混凝土箱梁桥的设计是具有一定的联系的，正是

7、因为设计中存在的一些干扰因素、设计隐患或欠考虑的方面等，无形中让大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥的受力状况在实际使用中发生了改变。由此可见，从大跨径变截面预应力混凝土箱梁设计中设计的问题人手进行分析与探讨，是解决大跨径变截面预应力混凝土箱梁桥病害问题的有效途径，也是非常重要的需要考虑的方面。2．1腹板下弯束的设置根据<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(J'I'G1362—2004)规定：按正常使用极限状态设计时，预应力应作为荷载计算其效应。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效

8、应，纵向预应力筋在张拉过程中会产生对腹板或底板混凝土产生径向应力。一般底板预应力筋在跨中应该设置过渡的水平直线段，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，就可以消除抛物线段的径向力。这种径向压力必然受到腹板或底板混凝土的抵抗，当没有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