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1、论预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治和探究 摘要：预应力混凝土连续箱梁的开裂是最常见的问题,影响着构件的外观、使用寿命,甚至结构安全。本文对预应力混凝土连续箱梁的裂缝产生原因作了分析,并从设计和施工方面谈了控制裂缝的措施,以便达到防患于未然的目的。关键词：预应力混凝土;连续箱梁;裂缝;成因;防治措施一、裂缝成因分析1、主拉应力产生的腹板斜裂缝出现这种裂缝主要是由于箱梁桥支座附件剪应力过大、腹板抗剪能力不足,以及主拉应力方向抗裂安全储备考虑不充分等因素所致。对于箱梁桥腹板而言,抗剪能力主要由混凝土本身的
2、抗剪能力、纵向弯起束预应力产生的正应力和竖向非预应力钢筋网三部分组成。前两者防止腹板开裂,后者控制腹板裂缝扩展且补偿纵向弯起束预应力空白区。。2、竖向正应力和主拉应力作用下的腹板水平、斜向组合裂缝该类裂缝主要发生在边跨支座附近和中跨L/4~3L/4之间,水平裂缝位于腹板上缘,7斜裂缝约呈45b分布。这类裂缝应为竖向正应力和主拉应力共同作用的结果。3、弯曲裂缝弯曲裂缝一般发生在剪力较小的跨中附近和支座负弯矩处,主要是由弯曲正应力引起的,并随着时间的推移不断向受压区发展,裂缝数不断增加,且裂缝区逐渐向跨
3、中两边扩展。箱梁在对称挠曲时,仍认为服从平截面假定原则,梁截面上某点的应力与其至中性轴的距离成正比。因此箱梁的弯曲正应力为:式中b是计算剪应力处的梁宽是由截面的自由表面(剪应力为零)积分至所求剪应力处的面积矩(或静矩)。但在箱梁截面中无法预先确定剪应力零点,所以不能直接应用上式计算弯曲剪应力。这是一个内部超静定问题,必须应用补充的变形协调条件才能求解。如图1所示箱梁,在截面的任一点切开,假设一未知剪力流q1,对已切开的截面可利用计算箱梁截面上各点的剪力流q0,由剪力流q1与q0的作用,在截面切开处的
4、相对剪切变形为零,即:此处是ds沿截面周边量取的微分长度,符号表示沿周边积分一圈,剪应变为:而剪力流:q=q1+q0联立求解的:式中:7时的超静定剪力流。弯曲裂缝关系到超过混凝土抗拉能力的拉应力。在连续箱梁内,在正弯矩区的梁底部和在负弯矩区的梁顶部一般可发现这些裂缝。正弯矩的弯曲裂缝将贯通底板宽度,严重时将扩展到腹板中,在负弯矩区,由于发生使该区内拉应力减少的弯矩重分布,截面顶部的弯曲裂缝较少出现。4、横隔板裂缝箱梁桥横隔板孔洞的放射型裂缝主要是由孔洞周围应力集中产生的。通过对主拉应力进行局部的块体
5、有限元分析,并采取适当的构造措施,可以避免该类裂缝的产生。5、齿板裂缝由于预应力作用,齿板受到强大的压力,齿板后面的混凝土将受到拉力,这种拉力大小直接影响到混凝土裂缝的出现与否。6、设计方面的原因6.1设计结构不合理在桥梁设计方案选择时，是否适宜采用预应力混凝土连续箱梁，箱梁的横截面形式、跨径的划分、梁高、梁宽、顶底板厚度等参数如果确定不合理，将会使桥梁建成后出现难以修复的裂缝。6.2结构计算模型不合理7目前预应力混凝土连续箱梁梁桥的设计内力分析一般采用平面杆系单元或空间梁格进行，对于结构的整体受于
6、1性能分析，其结果能够满足设计需求，但作为具有空间薄壁构造空间受力体系的预应力混凝土连续箱梁桥，平面杆系法无法考虑箱梁的剪滞效应、翘曲、畸变的力学性能，其计算结果与实际受力状态存在较大差异，以此计算结果进行结构设计存在安全隐患，可能造成结构开裂。6.3设计荷载参数的选择不当在预应力混凝土箱梁桥的设计阶段，对结构的二期恒载、活载、荷载j中击系数、温度荷载、混凝土的收缩与徐夏内力、支座沉降等估计不足，结构设计的安全系数偏小，预应力筋配置过小，造成结构的抗弯、抗剪能力不足，引起箱梁的顶、底板及膜板等处出现
7、裂缝。二、防止裂缝产生的措施1、对预应力混凝土连续箱梁桥,应该考虑支座开裂后的内力重分布,正确计算跨中、支座处的弯矩,根据弯矩合理配置纵向预应力钢筋,防止顶板和底板弯曲开裂。2、对支座附近的腹板,应保守考虑竖向预应力钢筋弹性压缩损失(据有关资料报导竖向预应力钢筋损失可达50%),合理配置竖向预应力钢筋,加上构造钢筋和纵向预应力钢筋在支座处的弯起段一起抵抗主拉应力,避免腹板斜向开裂。3、对箱梁畸变和横向弯曲产生的附加应力,可以通过加厚顶底板,7加密横隔板或者采用布置横向预应力钢筋来抵抗,以免造成纵向开
8、裂;对垂直平面处具有一定的曲率的变高度预应力混凝土连续箱梁的底板,可以通过布置横向预应力钢筋,或加厚底板截面尺寸,来抵抗纵向预应力钢筋的曲率引起的向下径向荷载,避免顶底板纵向开裂;对大跨度预应力混凝土连续箱梁桥,压应力储备对不要大于2MPa,避免因压应力储备过大造成顶底板纵向开裂。4、不可忽略齿板、防崩钢筋等局部钢筋的布置。在齿板设计时同一断面锚固的预应力钢束吨位不能太大;锚固断面底板应有一定的压应力储备,最好避免在拉应力区中锚固预应力钢束;锚固断面最好能跨过箱梁断面
