連續(xù)箱梁裂縫的防治方法探討

精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)連續(xù)箱梁裂縫的防治方法探討連續(xù)箱梁裂縫的防治方法探討摘要：預應力混凝土連續(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，我國的預應力混凝土連續(xù)箱梁橋在設計、施工、運營以及養(yǎng)護管理等方面不到位而導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營以致承載能力的破壞。因此，分析斜裂縫的產(chǎn)生機理和影響因素，進而為病害橋梁進行有效的維修加固務必引起足夠的重視。關(guān)鍵詞：預應力；腹板斜裂縫；主拉應力Abstract:theprestressedconcretecontinuousboxgirderbridgeinrecentdecadeswithitsstructurestiffnessbig,smoothdriving,lessexpansionjointsandsimplemaintenanceandsoonaseriesofadvantagesanddevelopmentisrapid,inthisprocess,ourprestressedconcretecontinuousboxgirderbridgeinthedesign,construction,operationandmaintenancemanagementdoesnotreachthedesignatedpositionandledtoaseriesofbridgediseases.Especiallyintheboxgirderbridgediseasesintheredesignofthecrackingofthedevelopmentandthemorecommon,andlikelytoaffectthenormaloperationofthebridgethatthedestructionofthecarryingcapacity.Therefore,analysisthecracksofthemechanismandinfluencingfactors,thenfordiseaseeffectivelyrepairbridgereinforcementbesuretocauseenoughattention.Keywords:prestressed;Websdiagonalcrack;Principaltensilestress中圖分類號：TU378文獻標識碼：A文章編號：一、預應力混凝土連續(xù)箱梁橋的發(fā)展20世紀30年代，由于高強鋼絲和高強水泥的使用，預應力混凝土結(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)點而獨占鰲頭，使預應力混凝土技術(shù)得到廣泛的應用。我國第一座混凝土箱梁橋為山東濟寧躍進橋，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，為此，為滿足大跨徑橋梁發(fā)展的需要，使用預應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應力混凝土連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋，其中尤以預應力混凝土箱梁橋的發(fā)展和應用最引人注目。究其原因和它自身的優(yōu)點是分不開的:(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，能有效抵抗正負彎矩，并滿足配筋要求，適應只有負彎矩的結(jié)構(gòu)，如連續(xù)梁橋等;(3)適應現(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，同時截面效率高，并適合預應力混凝土結(jié)構(gòu)空間布束，經(jīng)濟效果更加顯著;(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，同樣具有較強的適應性;(7)能很好的滿足管線等公共設施的布設要求。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力過大，腹板抗剪性能不足，以及主拉應力方向抗裂安全儲備考慮不充分等因素造成。據(jù)統(tǒng)計，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/4―3L/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，會出現(xiàn)截面畸變變形，箱梁橋腹板必然會出現(xiàn)豎向正應力，從而導致箱梁腹板水平開裂。根據(jù)統(tǒng)計，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)為正截面強度不足，主要出現(xiàn)在鋼筋混凝土構(gòu)件或有效預應力不足的預應力混凝土構(gòu)件中。一般來說，設計時對截面的正截面強度較為重視，這種裂縫的出現(xiàn)比較少，不過據(jù)統(tǒng)計，仍然有18.2%的預應力箱梁橋出現(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，有48.4%的預應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、沿縱向預應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、腹板斜裂縫一般認為箱梁橋雖然在彎矩、剪力和扭矩的共同作用下，處于復雜的空間受力狀態(tài)，但分析其腹板受力狀態(tài)時仍可以近似簡化為平面應力狀態(tài)。并且公路橋梁規(guī)范中關(guān)于腹板主拉應力的計算也基于此簡化。因此，從理論上說，通過施加足夠的縱向預應力和豎向預應力就可以達到腹板抗剪的目的。所以，目前對腹板斜裂縫的控制主要集中在縱向預應力束是否彎起、是否配置豎向預應力束以及增加腹板厚度上面。由于直束布置對腹板應力的控制基本靠豎向預應力，故其腹板束斜裂縫出現(xiàn)的比例較高。從統(tǒng)計數(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，并且后者開裂的嚴重程度要遠小于前者。從控制腹板斜裂縫角度說，彎起束要優(yōu)于直束布筋。由于目前預應力束一般采用精扎螺紋鋼，從大量的文獻來看，其不能保證有效的永存豎向預加力。以至于設計人員開始對豎向預應力束的設置產(chǎn)生懷疑，并且從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，在目前的豎向預應力筋和錨固體系下，豎向預應力鋼筋并不能改變腹板裂縫的分布規(guī)律。即使設置了豎向預應力束，依然會在腹板產(chǎn)生了斜裂縫。綜上所述，對腹板斜裂縫的產(chǎn)生的預防措施主要有:(l)保證有足夠的斜截面強度。(2)箱梁的橫向荷載對腹板產(chǎn)生的效應很大，將大大增加主拉應力。所以對于主拉應力的計算應該考慮空間受力，而不能像規(guī)范那樣僅僅按平面簡化計算。另一方面，即使是配置了豎向預應力筋，并且采用預應力彎束形式，也不能保證不出現(xiàn)主拉應力空白區(qū)。所以要求考慮所有的因素，進行空間分析計算。(3)必須配置彎起束，同時也應配置豎向預應力束。必須充分考慮預應力損失。對豎向預應力束，應采用二次或多次張拉，確保其有效預應力。圖2.5是一種新型的二次張拉低回縮預應力鋼絞線錨固體系，它用于豎向預應力，其性能遠優(yōu)于精軋螺紋鋼。(4)適當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、底板處的剪應力較小，所以主拉應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上主要有超載、溫度效應、箱梁自重產(chǎn)生的橫向拉應力以及縱向預應力產(chǎn)生的橫向拉應變等;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導致頂、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應力束而產(chǎn)生徑向力，和其他因素共同作用下，當?shù)装鍣M向配筋不足，會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應力。然而從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，雖然沒有設置橫向預應力的箱梁100%開裂，但在設置橫向預應力的箱梁中，縱向開裂仍然高達70%，表明橫向預應力的設置，荷載效應計算方面還仍需要改變?？傊A應力混凝土箱梁橋隨著使用時間的延續(xù)，會出現(xiàn)不同性質(zhì)的裂縫，這些裂縫如果處理不當,將給結(jié)構(gòu)物的強度、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行了總結(jié)，對這些病害產(chǎn)生的原因和防治方