論預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫防治和探究

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1、論預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫防治和探究　　摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的開裂是最常見(jiàn)的問(wèn)題,影響著構(gòu)件的外觀、使用壽命,甚至結(jié)構(gòu)安全。本文對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的裂縫產(chǎn)生原因作了分析,并從設(shè)計(jì)和施工方面談了控制裂縫的措施,以便達(dá)到防患于未然的目的。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土;連續(xù)箱梁;裂縫;成因;防治措施一、裂縫成因分析1、主拉應(yīng)力產(chǎn)生的腹板斜裂縫出現(xiàn)這種裂縫主要是由于箱梁橋支座附件剪應(yīng)力過(guò)大、腹板抗剪能力不足,以及主拉應(yīng)力方向抗裂安全儲(chǔ)備考慮不充分等因素所致。對(duì)于箱梁橋腹板而言,抗剪能力主要由混凝土本身的

2、抗剪能力、縱向彎起束預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的正應(yīng)力和豎向非預(yù)應(yīng)力鋼筋網(wǎng)三部分組成。前兩者防止腹板開裂,后者控制腹板裂縫擴(kuò)展且補(bǔ)償縱向彎起束預(yù)應(yīng)力空白區(qū)。。2、豎向正應(yīng)力和主拉應(yīng)力作用下的腹板水平、斜向組合裂縫該類裂縫主要發(fā)生在邊跨支座附近和中跨L/4~3L/4之間,水平裂縫位于腹板上緣,7斜裂縫約呈45b分布。這類裂縫應(yīng)為豎向正應(yīng)力和主拉應(yīng)力共同作用的結(jié)果。3、彎曲裂縫彎曲裂縫一般發(fā)生在剪力較小的跨中附近和支座負(fù)彎矩處,主要是由彎曲正應(yīng)力引起的,并隨著時(shí)間的推移不斷向受壓區(qū)發(fā)展,裂縫數(shù)不斷增加,且裂縫區(qū)逐漸向跨

3、中兩邊擴(kuò)展。箱梁在對(duì)稱撓曲時(shí),仍認(rèn)為服從平截面假定原則,梁截面上某點(diǎn)的應(yīng)力與其至中性軸的距離成正比。因此箱梁的彎曲正應(yīng)力為:式中b是計(jì)算剪應(yīng)力處的梁寬是由截面的自由表面(剪應(yīng)力為零)積分至所求剪應(yīng)力處的面積矩(或靜矩)。但在箱梁截面中無(wú)法預(yù)先確定剪應(yīng)力零點(diǎn),所以不能直接應(yīng)用上式計(jì)算彎曲剪應(yīng)力。這是一個(gè)內(nèi)部超靜定問(wèn)題,必須應(yīng)用補(bǔ)充的變形協(xié)調(diào)條件才能求解。如圖1所示箱梁,在截面的任一點(diǎn)切開,假設(shè)一未知剪力流q1,對(duì)已切開的截面可利用計(jì)算箱梁截面上各點(diǎn)的剪力流q0,由剪力流q1與q0的作用,在截面切開處的

4、相對(duì)剪切變形為零,即:此處是ds沿截面周邊量取的微分長(zhǎng)度,符號(hào)表示沿周邊積分一圈,剪應(yīng)變?yōu)?而剪力流:q=q1+q0聯(lián)立求解的:式中:7時(shí)的超靜定剪力流。彎曲裂縫關(guān)系到超過(guò)混凝土抗拉能力的拉應(yīng)力。在連續(xù)箱梁內(nèi),在正彎矩區(qū)的梁底部和在負(fù)彎矩區(qū)的梁頂部一般可發(fā)現(xiàn)這些裂縫。正彎矩的彎曲裂縫將貫通底板寬度,嚴(yán)重時(shí)將擴(kuò)展到腹板中,在負(fù)彎矩區(qū),由于發(fā)生使該區(qū)內(nèi)拉應(yīng)力減少的彎矩重分布,截面頂部的彎曲裂縫較少出現(xiàn)。4、橫隔板裂縫箱梁橋橫隔板孔洞的放射型裂縫主要是由孔洞周圍應(yīng)力集中產(chǎn)生的。通過(guò)對(duì)主拉應(yīng)力進(jìn)行局部的塊體

5、有限元分析,并采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施,可以避免該類裂縫的產(chǎn)生。5、齒板裂縫由于預(yù)應(yīng)力作用,齒板受到強(qiáng)大的壓力,齒板后面的混凝土將受到拉力,這種拉力大小直接影響到混凝土裂縫的出現(xiàn)與否。6、設(shè)計(jì)方面的原因6.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理在橋梁設(shè)計(jì)方案選擇時(shí)，是否適宜采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁的橫截面形式、跨徑的劃分、梁高、梁寬、頂?shù)装搴穸鹊葏?shù)如果確定不合理，將會(huì)使橋梁建成后出現(xiàn)難以修復(fù)的裂縫。6.2結(jié)構(gòu)計(jì)算模型不合理7目前預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁梁橋的設(shè)計(jì)內(nèi)力分析一般采用平面桿系單元或空間梁格進(jìn)行，對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體受于

6、1性能分析，其結(jié)果能夠滿足設(shè)計(jì)需求，但作為具有空間薄壁構(gòu)造空間受力體系的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，平面桿系法無(wú)法考慮箱梁的剪滯效應(yīng)、翹曲、畸變的力學(xué)性能，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)際受力狀態(tài)存在較大差異，以此計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在安全隱患，可能造成結(jié)構(gòu)開裂。6.3設(shè)計(jì)荷載參數(shù)的選擇不當(dāng)在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋的設(shè)計(jì)階段，對(duì)結(jié)構(gòu)的二期恒載、活載、荷載j中擊系數(shù)、溫度荷載、混凝土的收縮與徐夏內(nèi)力、支座沉降等估計(jì)不足，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)偏小，預(yù)應(yīng)力筋配置過(guò)小，造成結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪能力不足，引起箱梁的頂、底板及膜板等處出現(xiàn)

7、裂縫。二、防止裂縫產(chǎn)生的措施1、對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋,應(yīng)該考慮支座開裂后的內(nèi)力重分布,正確計(jì)算跨中、支座處的彎矩,根據(jù)彎矩合理配置縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋,防止頂板和底板彎曲開裂。2、對(duì)支座附近的腹板,應(yīng)保守考慮豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋彈性壓縮損失(據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋損失可達(dá)50%),合理配置豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋,加上構(gòu)造鋼筋和縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋在支座處的彎起段一起抵抗主拉應(yīng)力,避免腹板斜向開裂。3、對(duì)箱梁畸變和橫向彎曲產(chǎn)生的附加應(yīng)力,可以通過(guò)加厚頂?shù)装?7加密橫隔板或者采用布置橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋來(lái)抵抗,以免造成縱向開

8、裂;對(duì)垂直平面處具有一定的曲率的變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的底板,可以通過(guò)布置橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋,或加厚底板截面尺寸,來(lái)抵抗縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋的曲率引起的向下徑向荷載,避免頂?shù)装蹇v向開裂;對(duì)大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋,壓應(yīng)力儲(chǔ)備對(duì)不要大于2MPa,避免因壓應(yīng)力儲(chǔ)備過(guò)大造成頂?shù)装蹇v向開裂。4、不可忽略齒板、防崩鋼筋等局部鋼筋的布置。在齒板設(shè)計(jì)時(shí)同一斷面錨固的預(yù)應(yīng)力鋼束噸位不能太大;錨固斷面底板應(yīng)有一定的壓應(yīng)力儲(chǔ)備,最好避免在拉應(yīng)力區(qū)中錨固預(yù)應(yīng)力鋼束;錨固斷面最好能跨過(guò)箱梁斷面