预应力混凝土箱梁常见病害研究和设计对策

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1、预应力混凝土箱梁常见病害研究和设计对策　　摘要：预应力混凝土连续箱形截面梁以其造价低、跨度大、施工速度快的优点在我国桥梁建设中得到广泛的应用。但是在施工及通车运营的过程中也显示出不少问题。本文主要对预应力混凝土箱梁常见病害分析进行了分析。关键词：预应力；混凝土箱梁；对策中图分类号：TU37文献标识码：A一、箱梁斜裂缝的主要原因及对策1、在预应力连续箱梁设计的早期阶段，普遍采用直线形的方式来配预应力筋，这样做的好处是计算方便、可以减小腹板的厚度，施工起来也很简便，理论依据是配置纵向、竖向预应力钢筋能提供对梁体足够的压应力，能够有效抵抗外荷载产生的最大主拉应力的破坏。但是在

2、实际操作中最大的问题在于竖向预应力钢筋采用的是精扎螺纹钢，这种钢筋预应力张拉后的锚固效果不理想，施工质量不稳定，常出现螺母、垫板锚不到位，施工粗糙的现象，而且箱梁的腹板高度一般为1～2m，预应力筋短，预应力损失多，一般达到50%左右，这样所建立的预应力所剩无几，必然造成主拉应力不足。另一方面，实际计算箱梁腹板的主拉应力时一般仅考虑竖向、纵向的拉应力，公式如下：7这是理想化的平面受力状态，而箱梁在实际工作中是一个空间受力状态，腹板与上下顶（底）板是固接的，荷载传来的横向应力还是较大的，计算主拉应力时应当用三维坐标公式才能准确地描述箱梁的受力状态。施工过程中产生这些裂缝的原

3、因主要是施工粗糙，质量控制点监管不力等。竖向预应力筋的张拉，不严格依操作规程执行，不进行二次或多次张拉，螺母锚固不紧，垫板缺失，预应力损失过大，有效预应力达不到设计要求，有的甚至螺母松动，预应力根本没有建立等现象。纵向预应力筋存在的施工问题是，常因钢绞线定位不准确，导致预应力的摩擦损失过大，或张拉程序控制不好，锚下应力没有有效建立，预应力孔道压浆不密实，张拉的预应力不能有效地传递到梁体上等等。72、采取的对策：目前，鉴于以前的教训，箱梁设计预应力筋时以弯代直，严格依据内力包络图配预应力筋。对于腹板的主拉应力的计算采用三维坐标公式，适当加大箱梁腹板的厚度，这样做的效果大大

4、减少了箱梁裂缝的出现。在施工中严格控制施工质量，对于竖向预应力筋，它的长度很小，张拉时一定要严格施工，精细操作，要进行二次或多次张拉，减少预应力的损失；施工中要注意垫板的水平，否则螺母拧不紧，预应力不能有效地建立。纵向预应力钢筋的长度较大，要严格控制钢绞线坐标，张拉端千斤顶的方向与梁的截面垂直，防止摩擦力损失过大。张拉时选择正确的张拉程序，优先使用低松弛钢绞线，减少预应力松弛损失。张拉时间选择不仅要求混凝土强度达到设计强度的90%，混凝土的弹性模量也要达到设计要求，否则混凝土弹性模量不足，张拉会造成混凝土受压变形较大，预应力存在附加的损失。张拉的数值结果要进行双控——张

5、拉锚下应力的控制与伸长量的控制，张拉锚下应力应达到设计要求，实际伸长量与理论伸长量的误差在6%以内，达不到要求要停止操作，分析原因，找出问题所在。二、箱梁横向裂缝的主要原因及对策71、通常，梁体出现横向裂缝主要是梁的正截面抗弯强度不足，一般出现在顶板、底板的部位，这种裂缝对梁体的承载能力影响较大，要引起重视。产生的主要原因是梁截面的拉应力不足，建立的有效预应力损失过大，导致梁体的抗弯承载力不足。设计上应考虑沿桥纵向、横向的最不利荷载组合，还应当考虑剪力滞、约束扭转、畸变对箱梁顶板、底板拉压应力的影响，因箱梁是闭合的薄壁结构，剪力滞的影响使得腹板部位的上下底板处的拉力突变

6、，较顶板（底板）其他部位存在较大的峰值。约束扭转形成的附加正应力对截面尺寸大的箱梁内力的影响还是较大的，不能忽略，应采用乌曼斯基理论进行分析，计算。该方法计算结果偏于安全，在实际工程中应用广泛。施工中要严格控制预应力施工质量，钢绞线的坐标要定位准确，定位钢筋直线段1m一道，曲线段间隔50cm，曲线的线形连续、流畅，不得有偏位、突变的现象，防止摩擦力损失过大。对长度35m以上的钢绞线应采取两端同时对称张拉的方法操作，减少预应力损失。尽量使用摩擦系数低的橡胶波纹管，降低张拉时的摩擦力。另外，应对预应力孔道的摩擦系数进行准确测定，精确计算钢绞线张拉的伸长率。同时要加强预应力孔

7、道压浆的质量，压浆要饱满、密实。实践证明，压浆不实对箱梁的裂缝的产生有很大影响，箱梁混凝土与张拉的钢绞线不能形成一个整体，预应力不能有效地传递到梁体上，箱梁不能很好地抵抗外荷载，必然会产生结构裂缝。目前工程上多采用真空压浆工艺，较好地保证压浆的质量。2、横向裂缝的另一个类型是横向崩裂裂缝，易出现在顶板、底板部位，因底板（顶板）的纵向钢绞线张拉时，钢绞线会对孔道周边混凝土形成径向的压力，当这个压力达到一定的数值时，而周边混凝土约束能力不强，则易产生裂缝，严重时会发生混凝土的崩坏现象，上下层钢筋网片剥离。这种裂缝预防采取的措施主要在上下层钢筋