連續(xù)箱梁裂縫的防治方法探討[權(quán)威資料]

連續(xù)箱梁裂縫的防治方法探討 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋在近幾十年來以其結(jié)構(gòu)剛度大、行車平順性好、伸縮縫少和養(yǎng)護(hù)簡單等一系列優(yōu)勢而發(fā)展迅速，在這一過程中，我國的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營以及養(yǎng)護(hù)管理等方面不到位而導(dǎo)致了一系列橋梁病害。橋梁病害中尤以箱梁腹板斜裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展較為普遍，而且易影響橋梁的正常運(yùn)營以致承載能力的破壞。因此，分析斜裂縫的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素，進(jìn)而為病害橋梁進(jìn)行有效的維修加固務(wù) 必引起足夠的重視。 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；腹板斜裂縫；主拉應(yīng)力 Abstract: the prestressed concrete continuous box girder bridge in recent decades with its structure stiffness big, smooth driving, less expansion joints and simple maintenance and so on a series of advantages and development is rapid, in this process, our prestressed concrete continuous box girder bridge in the design, construction, operation and maintenance management does not reach the designated position and led to a series of bridge diseases. Especially in the box girder bridge diseases in the redesign of the cracking of the development and the more common, and likely to affect the normal operation of the bridge that the destruction of the carrying capacity. Therefore, analysis the cracks of the mechanism and influencing factors, then for disease effectively repair bridge reinforcement be sure to cause enough attention. Keywords: prestressed； Webs diagonal crack； Principal tensile stress TU378 A 一、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的發(fā)展 20 世紀(jì) 30 年代，由于高強(qiáng)鋼絲和高強(qiáng)水泥的使用，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu) 最終以自重較輕、剛度大以及抗震、抗裂性能好等優(yōu)點(diǎn)而獨(dú)占鰲頭，使預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。我國第一座混凝土箱梁橋?yàn)樯綎|濟(jì)寧躍進(jìn)橋，采用 3 跨變截面鋼筋混凝土薄壁箱型結(jié)構(gòu)。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在用鋼多、自重大、易開裂等缺點(diǎn)，為此，為滿足大跨徑橋梁發(fā)展的需要，使用預(yù)應(yīng)力混凝土是必由之路。此后隨著我國國力迅速增長，交通事業(yè)的快速發(fā)展，尤其是 20 世紀(jì) 90 年代以來國家對高等級公路的大力投入，使得我國的橋梁事業(yè)得到了空前的發(fā)展。目前我國已建和在建的很大一部分橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋，其中尤以預(yù)應(yīng)力混凝土 箱梁橋的發(fā)展和應(yīng)用最引人注目。究其原因和它自身的優(yōu)點(diǎn)是分不開的 :(l)截面抗扭剛度大，結(jié)構(gòu)在施工與使用過程中都有良好的穩(wěn)定性 ；(2)頂板和底板都具有較大的混凝土面積，能有效抵抗正負(fù)彎矩，并滿足配筋要求，適應(yīng)只有負(fù)彎矩的結(jié)構(gòu)，如連續(xù)梁橋等 ；(3)適應(yīng)現(xiàn)代化施工方法如懸臂施工法、頂推法等的要求。這些施工方法要求截面必須具備較厚的底板 ；(4)承重結(jié)構(gòu)與傳力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使各部件共同受力，同時(shí)截面效率高，并適合預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)空間布束，經(jīng)濟(jì)效果更加顯著 ；(5)對于寬橋，由于抗扭剛度大，能夠獲得較為滿意的荷載橫向分布 ；(6)對于曲線橋，同樣具有較強(qiáng)的適應(yīng)性 ；(7)能很好的滿足管線等公共設(shè)施的布設(shè)要求。 二、連續(xù)箱梁裂縫類型分析 1、腹板裂縫 腹板產(chǎn)生的裂縫主要有以下幾種類型 :l)腹板斜裂縫。由于主拉應(yīng)力產(chǎn)生的腹板斜裂縫主要分布在 L/4 附近以及梁端。出現(xiàn)這種裂縫主要由于箱梁支座附近剪應(yīng)力過大，腹板抗剪性能不足，以及主拉應(yīng)力方向抗裂安全儲(chǔ)備考慮不充分等因素造成。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有 77.3%的箱梁橋出現(xiàn)了 L/4 處的腹板斜裂縫，而有 29.5%的箱梁橋出現(xiàn)了梁端的腹板斜裂縫。 2)腹板水平裂縫。該類裂縫主要發(fā)生 在邊跨支座附近和中跨 L/43L/4 之間，且均位于腹板上緣。對于現(xiàn)代大跨度混凝土箱梁橋，特別是橫隔板較少的箱梁，在荷載作用下箱梁橋的變形并不完全符合經(jīng)典梁理論周邊剛性假定，會(huì)出現(xiàn)截面畸變變形，箱梁橋腹板必然會(huì)出現(xiàn)豎向正應(yīng)力，從而導(dǎo)致箱梁腹板水平開裂。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，有將近 43.2%的橋梁出現(xiàn)了腹板水平裂縫。 3)腹板豎向裂縫。腹板的豎向裂縫一般分布在跨中附近。表現(xiàn)為正截面強(qiáng)度不足，主要出現(xiàn)在鋼筋混凝土構(gòu)件或有效預(yù)應(yīng)力不足的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中。一般來說，設(shè)計(jì)時(shí)對截面的正截面強(qiáng)度較為重視，這種裂縫的出現(xiàn)比較少，不過據(jù) 統(tǒng)計(jì)，仍然有 18.2%的預(yù)應(yīng)力箱梁橋出現(xiàn)了腹板的豎向裂縫。 2、頂、底板裂縫 頂、底板的裂縫有縱向裂縫、橫向裂縫和斜向的裂縫，其中頂板縱向裂縫是最主要的。據(jù)統(tǒng)計(jì)有 90%以上的橋梁出現(xiàn)了頂板的縱向裂縫。雖然底板同樣會(huì)出現(xiàn)上述三種裂縫，但裂縫出現(xiàn)的類型分布卻有很大的不同。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有48.4%的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋底板出現(xiàn)了縱向裂縫，其大多分布在跨中附近底板厚度較薄的位置處。 除了上述主要的裂縫類型外，還有橫隔板的不同形式的裂縫、錨下劈裂裂縫、沿縱向預(yù)應(yīng)力束孔道的裂縫及層間裂縫以及齒板 局部區(qū)域裂縫等。 三、主要裂縫的產(chǎn)生原因及防治方法的探討 1、腹板斜裂縫 一般認(rèn)為箱梁橋雖然在彎矩、剪力和扭矩的共同作用下，處于復(fù)雜的空間受力狀態(tài)，但分析其腹板受力狀態(tài)時(shí)仍可以近似簡化為平面應(yīng)力狀態(tài)。并且公路橋梁規(guī)范中關(guān)于腹板主拉應(yīng)力的計(jì)算也基于此簡化。因此，從理論上說，通過施加足夠的縱向預(yù)應(yīng)力和豎向預(yù)應(yīng)力就可以達(dá)到腹板抗剪的目的。所以，目前對腹板斜裂縫的控制主要集中在縱向預(yù)應(yīng)力束是否彎起、是否配置豎向預(yù)應(yīng)力束以及增加腹板厚度上面。由于直束布置對腹板應(yīng)力的控制基本靠豎向預(yù)應(yīng)力， 故其腹板束斜裂縫出現(xiàn)的比例較高。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，直束布置產(chǎn)生裂縫的箱梁所占比例要高于彎束布置形式箱梁 20%左右，并且后者開裂的嚴(yán)重程度要遠(yuǎn)小于前者。從控制腹板斜裂縫角度說，彎起束要優(yōu)于直束布筋。由于目前預(yù)應(yīng)力束一般采用精扎螺紋鋼，從大量的文獻(xiàn)來看，其不能保證有效的永存豎向預(yù)加力。以至于設(shè)計(jì)人員開始對豎向預(yù)應(yīng)力束的設(shè)置產(chǎn)生懷疑，并且從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，在目前的豎向預(yù)應(yīng)力筋和錨固體系下，豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋并不能改變腹板裂縫的分布規(guī)律。即使設(shè)置了豎向預(yù)應(yīng)力束，依然會(huì)在腹板產(chǎn)生了斜裂縫。綜上所述，對腹板斜裂縫的產(chǎn)生的預(yù)防措 施主要有 :(l)保證有足夠的斜截面強(qiáng)度。 (2)箱梁的橫向荷載對腹板產(chǎn)生的效應(yīng)很大，將大大增加主拉應(yīng)力。所以對于主拉應(yīng)力的計(jì)算應(yīng)該考慮空間受力，而不能像規(guī)范那樣僅僅按平面簡化計(jì)算。另一方面，即使是配置了豎向預(yù)應(yīng)力筋，并且采用預(yù)應(yīng)力彎束形式，也不能保證不出現(xiàn)主拉應(yīng)力空白區(qū)。所以要求考慮所有的因素，進(jìn)行空間分析計(jì)算。 (3)必須配置彎起束，同時(shí)也應(yīng)配置豎向預(yù)應(yīng)力束。必須充分考慮預(yù)應(yīng)力損失。對豎向預(yù)應(yīng)力束，應(yīng)采用二次或多次張拉，確保其有效預(yù)應(yīng)力。圖 2.5 是一種新型的二次張拉低回縮預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨固體系，它用于豎向預(yù)應(yīng)力 ，其性能遠(yuǎn)優(yōu)于精軋螺紋鋼。 (4)適當(dāng)增加腹板特別是根部區(qū)段腹板的厚度及其普通鋼筋含量，加密箍筋，即便開裂也可將裂縫控制在較小的范圍內(nèi)。 2、頂、底板縱向裂縫 由于箱梁橋頂、底板處的剪應(yīng)力較小，所以主拉應(yīng)力的方向大致與箱梁的橫向方向相同，產(chǎn)生的裂縫方向大致和橋軸線平行。其產(chǎn)生的原因在作用效應(yīng)上主要有超載、溫度效應(yīng)、箱梁自重產(chǎn)生的橫向拉應(yīng)力以及縱向預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的橫向拉應(yīng)變等 ；在結(jié)構(gòu)的布置形式上有支座布置形式和位置的影響、頂板厚度等因素 ；在混凝土的自身性質(zhì)上，混凝土的收縮和水化熱通常會(huì)導(dǎo)致頂、底 板的開裂。值得注意的是，由于變截面箱梁的底板施加曲線預(yù)應(yīng)力束而產(chǎn)生徑向力，和其他因素共同作用下，當(dāng)?shù)装鍣M向配筋不足，會(huì)在底板橫向跨中下緣及橫向兩側(cè)底板加腋開始的上緣出現(xiàn)縱向裂縫。對于箱梁頂板的縱向開裂，目前較為普遍的做法是加橫向預(yù)應(yīng)力。然而從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，雖然沒有設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力的箱梁 100%開裂，但在設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力的箱梁中，縱向開裂仍然高達(dá)70%，表明橫向預(yù)應(yīng)力的設(shè)置，荷載效應(yīng)計(jì)算方面還仍需要改變。 總之，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋隨著使用時(shí)間的延續(xù)，會(huì)出現(xiàn)不同性質(zhì)的裂縫，這些裂縫如果處理不當(dāng) ,將給結(jié)構(gòu)物 的強(qiáng)度、剛度帶來一定的危害甚至影響使用壽命，需要我們倍加重視。本文對目前箱梁普遍出現(xiàn)的病害類型和分布位置進(jìn)行了總結(jié)，對這些病害產(chǎn)生的原因和防治方法進(jìn)行了簡單的總結(jié)和探討。希望能對了解公路預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁病害的總體狀況提供參考。 參考文獻(xiàn)： 1劉宏宇 .預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁裂縫分析及防治 J.交通科技與經(jīng)濟(jì) ,2009(1) 2張紅 ,劉劍 .預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫施工階段的防治 J.吉林交通科技 ,2006(1) 3楊旭光 .預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫病害分析 J.交通標(biāo)準(zhǔn)化 ,2009(5) 閱讀相關(guān)文檔 :淺談高速公路微表處養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用 公路工程施工相關(guān)討論 瀝青砼路面施工平整度控制 淺析公路施工單位竣工資料的編制與整理 橋梁裂縫成因及預(yù)防措施探討 對連續(xù)橋梁懸臂施工中問題探討 關(guān)于變電站電氣安裝的質(zhì)量問題與預(yù)防研究 補(bǔ)償收縮混凝土的抗裂性能分析 高速公路橋梁樁基礎(chǔ)施工方案淺述 論企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范資料的收集及管理 公路路基常見病害及常見的加固防護(hù)方法探討 探討高等級