預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁腹板裂縫的成因分析及預(yù)防措施_工程管理

1、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁腹板裂縫的成因分析及預(yù)防措施從混凝土材料性質(zhì)、配筋影響、溫度應(yīng)力和施工質(zhì)量4方面分析了預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)梁腹板裂縫的成因，并從設(shè)計、施工及運營等方面提出了防止腹板裂縫產(chǎn)生的預(yù)防措施。1引言預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋具有跨越力量突出、外觀簡潔美麗以及良好的使用性能，在橋梁建設(shè)中得到越來越廣泛的應(yīng)用，而連續(xù)剛構(gòu)以其跨越力量大、結(jié)構(gòu)簡潔、受力合理、工程造價低等優(yōu)勢被廣泛運用于大路、城市橋梁。然而隨著連續(xù)剛構(gòu)橋數(shù)量的增加及運營時間的增長，工程病害也隨之而來，主要表現(xiàn)有：箱梁腹板消失約45°不同程度的斜裂縫?；炷翗?gòu)件裂縫問題是個比較簡單的問題，它涉及到混凝土的材料性質(zhì)、構(gòu)造

2、特點及施工環(huán)境、外力等各方面的問題。2腹板裂縫成因分析2.1混凝土材料性質(zhì)混凝土的徐變可能造成構(gòu)件開裂。長時間受力作用下，混凝土徐變漸漸增加。較大的徐變給結(jié)構(gòu)帶來的附加被動內(nèi)力，使箱梁構(gòu)件彎矩產(chǎn)生重分布，增大的彎矩增加了腹板的剪應(yīng)力，因此造成了腹板裂縫消失。徐變對短周期分段懸臂澆注結(jié)構(gòu)的作用顯著，計算也較為簡單。懸臂施工橋梁與支架澆注施工橋梁不同，其相當(dāng)一部分靜力荷載與竣工后結(jié)構(gòu)的承荷態(tài)勢并不相適應(yīng)，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為連續(xù)后，要承受結(jié)構(gòu)內(nèi)新消失的應(yīng)力條件。致使預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的計算應(yīng)力和撓度與實際往往有較大的出入，不能予以忽視。2.2配筋的影響2.2.1預(yù)應(yīng)力鋼筋的應(yīng)力松弛預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的一大缺點是

3、，隨著服務(wù)時間增長，構(gòu)件內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋束的松弛效應(yīng)也愈加明顯?，F(xiàn)代施工中，一般使用低松弛鋼絞線材料，規(guī)范張拉前、張拉中的操作工藝等，以削減預(yù)應(yīng)力損失。但在大跨度梁預(yù)應(yīng)力施加中，一般規(guī)范規(guī)定往往與詳細狀況難以非常吻合，長時間持荷受力加上徐變收縮的影響，預(yù)應(yīng)力損失仍是可觀的。較大的應(yīng)力松弛增加了腹板的主拉應(yīng)力，超過混凝土抗拉強度標準值后造成開裂。2.2.2有效預(yù)應(yīng)力難以建立對于縱向預(yù)應(yīng)力筋，目前比較流行的一種縱向配直線束的做法，與傳統(tǒng)的按受力要求曲線配束不同。而剪應(yīng)力需配置密排豎向預(yù)應(yīng)力束來克服，但效果不大。這是由于豎向直線束太短，幾乎建立不起有效的預(yù)應(yīng)力來，建立值與設(shè)計值相差較大，難免會消失主拉應(yīng)

4、力方向的結(jié)構(gòu)性裂縫。另外剪應(yīng)力和主拉應(yīng)力沿縱向是連續(xù)分布的，配直線束加密排豎向束組合，肯定存在一段應(yīng)力空白區(qū)?！?】另外，在實際施工中，底板是由多個直線形澆注塊連接而成，并經(jīng)多次拋高、張拉等的形變調(diào)整，因此，連續(xù)預(yù)應(yīng)力束管道相當(dāng)不平順，管道摩阻偏大，致使部分截面有效預(yù)應(yīng)力不足。并且，不平順的連續(xù)預(yù)應(yīng)力管道也易造成預(yù)應(yīng)力束的斷絲滑絲現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力的不足降低了腹板的抗剪力量，簡單產(chǎn)生腹板裂縫。2.3溫度應(yīng)力在預(yù)應(yīng)力箱梁施工中，消失的裂縫主要是收縮裂縫，常見的緣由是溫度的影響。溫度梯度的影響，一般通過假定溫度梯度在整個橋梁上部結(jié)構(gòu)縱向長度上恒定不變而計算的，但這與實際狀況存在差異。對目前普遍采納的大跨

5、度、變高度箱梁，隨著梁高變化幅度的增大及箱梁長度和支撐處約束的增加，溫度梯度應(yīng)力會有較快的增長。溫度梯度應(yīng)力對腹板高度不大而變化又較明顯的1/4跨四周的影響最為明顯，該應(yīng)力值在夏季可達4Mpa左右?！?】另外，澆注混凝土?xí)r內(nèi)部會產(chǎn)生溫度應(yīng)力。水泥在水化過程中會產(chǎn)生肯定的水化熱。特殊是大體積混凝土，產(chǎn)生的大量水化熱不簡單散發(fā)，再加上使用保溫性能極好的模板，其內(nèi)部溫度不斷上升，最高可達60余度(夏季)?；炷猎跐仓^程中釋放大量的熱，使體積膨脹。另一方面，拆模時混凝土內(nèi)部的溫度還沒有降低，而混凝土表面散熱極快，表面溫度急劇下降，腹板混凝土的收縮變形受到約束，從而在混凝土表面會產(chǎn)生收縮拉應(yīng)力。而此時

6、混凝土的抗拉強度較低，當(dāng)混凝土的拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，便從混凝土表面開頭產(chǎn)生微細裂縫。2.4施工質(zhì)量不良預(yù)應(yīng)力管道在施工放線過程中不夠精確，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力管道不夠圓潤、局部微段消失彎折的現(xiàn)象，造成預(yù)應(yīng)力筋的實際位置與設(shè)計位置存在偏差，從而引起該處徑向力的突變。此外，預(yù)應(yīng)力管道的定位鋼筋間距過大，簡單造成預(yù)應(yīng)力管道在混凝土澆注過程中發(fā)生彎沉和起伏;同時，有的定位鋼筋由于焊接不牢而脫落，預(yù)應(yīng)力管道在混凝土澆注過程中發(fā)生橫向偏移，使得預(yù)應(yīng)力筋的線形發(fā)生轉(zhuǎn)變，引起徑向力的變化。由于腹板內(nèi)預(yù)應(yīng)力管道密集，在澆注腹板混凝土?xí)r簡單造成局部地方特殊是位于預(yù)應(yīng)力管道下方的混凝土振搗不到位，消失漏振、欠振等現(xiàn)

7、象，致使腹板混凝土不 夠密實，有蜂窩麻面甚至孔洞消失，減弱了腹板混凝土的整體強度。由于混凝土施工和養(yǎng)護不力等緣由，混凝土在規(guī)定的時間里沒有達到張拉預(yù)應(yīng)力筋所要求的強度，造成張拉時腹板混凝土抗拉強度不足。3腹板裂縫預(yù)防措施依據(jù)上述裂縫成因分析的影響因素，分別實行針對性的掌握措施，詳細如下：(1)在施工中要留意水化熱使混凝土產(chǎn)生的早期裂縫。橋梁管養(yǎng)部門親密監(jiān)測裂縫寬度及其進展狀況，重視支座及伸縮縫的養(yǎng)護工作及狀態(tài)監(jiān)測，降低溫度應(yīng)力。(2)在設(shè)計中要不斷完善箱梁設(shè)計理論。若增大預(yù)應(yīng)力鋼束轉(zhuǎn)折處的縱向間距，或者將相近的幾條預(yù)應(yīng)力鋼束轉(zhuǎn)折點的縱向間距拉大，都將削減有斜向預(yù)應(yīng)力鋼束處腹板的主拉應(yīng)力，從而減小裂縫發(fā)生的可能性。在腹板內(nèi)設(shè)置與預(yù)應(yīng)力鋼束垂直的彎起鋼筋或斜筋，或增加有斜向預(yù)應(yīng)力鋼束腹板內(nèi)的箍筋率，都可以改善應(yīng)力狀況，提高箱梁的承載力，避開產(chǎn)生裂縫。(3)嚴格掌握施工工藝，特殊是保證預(yù)應(yīng)力束的張拉效果。在后張法時由于應(yīng)力損失使的掌握應(yīng)力com 0.75fpk，要實行檢測全部磨阻(管道、錨圈、錨具)和實測錨塞回縮造成的應(yīng)力損失，對其進行超張拉并同步進行整束掌握應(yīng)力檢測使得鎖錨時達到設(shè)計張拉掌握應(yīng)力com =0.75fpk，最終達到有效預(yù)應(yīng)力的建立。(4)在橋梁運營階段要實行合理的方式削減后期的預(yù)應(yīng)力松弛，保證結(jié)構(gòu)的抗剪力量，防止斜裂縫的消失。(5)加強施工質(zhì)量管理