大跨径预应力混凝土箱梁腹板裂缝探讨.pdf

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基础与结构工程器Foundation&StructureEngineering王琳(北京建达道桥咨询有限公司，北京100015)摘要：从设计和施工2方面分析了大跨径预应力混凝土箱梁腹板裂缝的产生原因，认为主拉应力过大及竖向预应力施工质量差是其产生的主要原因，总结了设计时应注意的事项，并提出了施工中的预防应对措施。关键词：桥梁；大跨径；预应力混凝土箱梁；裂缝中图分类号：U445．7文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)03—0137—03DiscussiononWebCrackofLongSpanPrestressedConcreteBoxGirderWangLin预应力混凝土箱梁是我国桥梁建设中大跨径连续刚构和连续梁常采用的结构形式。近年来，越来越多的该结构形式桥梁在运营过程中出现腹板裂缝。该病害已成为该类桥梁的主要病害之一，而其产生原因是多方面的，且相当复杂。腹板裂缝如果开裂情况比较严重．将会影响整个桥梁的结构安全，因此该问题已引起越来越多的桥梁建设者的重视。1裂缝产生的原因从目前已经建成的桥梁来看，由于沿箱梁腹板向上约45。方向的主拉应力明显较大，因此腹板裂缝也主要出现在该位置。导致裂缝产生的原因较多，但主要在于设计和施工2方面。1．1设计方面1)设计中过于追求结构轻巧，腹板构造尺寸较薄⋯，计算理论上虽能满足要求，但实际施工中难以预见的因素较多，实际结构受力难以满足计算要求。2)腹板预应力下弯钢柬和腹板构造钢筋配置不合理[”。3)由于竖向预应力钢筋引起的腹板竖向压应力是从锚下逐步扩散到腹板范围内的，因此腹板沿桥梁纵向存在竖向压应力不均匀的特点12_31。4)腹板实际主拉应力比规范计算公式偏大。目前，我国在桥梁设计中的主拉应力计算一般均采用JTGD62--2004(公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中6．3．3条的公式【4】：2=半千＼／(竽卜。式中：OrIp为构件混凝土中的主拉应力，MPa；Ore，为构件混凝土中的主压应力，MPa；Or。为在计算主应力点，由预应力和按作用(或荷载)短期效应组合计算的弯矩产生的混凝土法向应力，MPa；Or。为由竖向预应力钢筋的预加力产生的混凝土竖向压应力．MPa；f为在计算主应力点，由预应力弯起钢筋的预加力和按作用(或荷载)短期效应组合计算的剪力产生的混凝土剪应力，MPa。一，^其中，or。=o．6旦年生。(2)6s。式中：O'pet为竖向预应力钢筋扣除全部预应力损失后的有效预应力，MPa；A。为单肢竖向预应力钢筋的截面面积，mm2；n为在同一截面上竖向预应力钢筋的肢数，个；b为计算主应力点处构件腹板的宽度，mm；s，为竖向预应力钢筋的间距。公式中选择0．6作为系数是考虑到竖向预应力施工质量不理想而乘的折减系数，但在实际施工时情况往往更糟，因此采用该公式计算不一定与实际情况相符。从公式(1)中可以看出，该公式仅从纵向和竖向二维来分析主拉应力，而实际上箱梁是三维受力模式。箱梁横向是框架结构，箱梁腹板在顶底板自重、活载、温度、张拉横向预应力及张拉纵向底板预应力引起的径向力等荷载作用下，可引起腹板断面受拉，而公式2014卑$3期(5一)第32拳辛荭投木137 器Fou基nd础atio与n嫠S构tru工ctu程re—t：ngIneering&¨leB¨¨譬燃淼嚣器等禚黧然鬈譬錾鲁婆测粪蕃瑟蒺姜差鼻裂霍圣嘉羞爨誓萎嚣亲蒿芸的嚣麓黼嚣妻篙蜚羔夸徽嚣善嚣翼H,-I蓦喜鬈姜影响，但大部分资料在计算径向力均硒但列议么风瓣禚鬈霈黼豢姑篡的径向力比按该公式计算的值往往曼天。以任。叫川悄图1预应力底板束传统布置示意图到膀黧蒜篙磊薹盏篙葚票墨：蓑善曼瑟釜蠢篡釜墨姜罂罢鬈芸嚣卷墨笔黑差要票装鸳簧蓑军慧美罢妻然篙篇孺主譬凳蚤某曩对齐(竖向预应力立面布置见图2)，【n11扒胜／。叫m他1．21嚣要跨径连续刚构和连续梁桥实测的纵向而亩≥是凳：套关蔫盏翥星!警翼盖惹渠嚣蒿釜罢凳譬耄塞耄篑某慧葚戮蒹曩差雾霎篓票季盖薯根张拉力不均匀性，导致其纵向狈应刀及恽1叫胜伺138辛薮投木2014N。．3(May)V。l·322冀翼美羔力混凝土箱梁腹板裂缝问题，可从设计对于预应力混凝土箱梁腹板裂缝I口j赵，“1∥。吸¨和施工2个方面采取措施加以预防。2—1慧纛尺寸在满足计算要求的基础上应适当腑¨慧篙篇燃荔嚣袁簧等柔加大。从以往设计的经验来看，过分藏溥腹假八。7。。黼募墓是辜善磊裂6斜10黼过2个溉以有旆掘黎詈鬈要嘉震雾黼茹：蒜菇黼蔫薰蓑譬曩辜笔塞翥嚣翥篙釜袭票芸端譬婴登攀鬻器鬟裹磊鑫镒≥尝距不宜太大，且应在腹板中部设置连于芰钢肋，以仪川5顶板L-a-I3腹板下弯钢束布置优化图3)当竖向预应力纵向间距S