预应力混凝土连续箱梁桥裂缝控制_预应力砼连续箱梁桥

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预应力混凝土连续箱梁桥裂缝控制

[ 录入者：zxl1921 | 时间：2006-07-18 12:35:08 | 作者：彭 卫, 施 颖, 张新军 | 来源：混

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土 ] [上一篇] [下一篇] 近年来,大跨径预应力混凝土连续箱梁桥在施工过程或使 用阶段,普遍出现各种不同性质的裂缝问题。典型裂缝是在边 跨现浇段和支座附近以及跨中腹板斜裂缝。本文结合裂缝观 测、有限元分析与理论研究,从裂缝成因分析和防治措施上探 讨了大跨径预应力混凝土连续箱梁桥的裂缝控制问题。观测到的两座开裂桥梁为桥一和桥二。桥一为56m + 80m + 56m三跨变截面单箱双室连续箱梁桥,支点箱高5m,跨中箱高 214m,桥宽16125m,设计三车道,设计荷载为汽—超20 ,挂—120;桥二为52m+ 3 ×80m+ 52m五跨变截面单箱单室连续箱梁桥,桥 宽16m,设计四车道,设计荷载为汽—20 ,挂—100。两座桥的裂缝基本相似。桥一是在运营一段时间之后出 现裂缝,而桥二在竣工质量验收时就发现桥梁主跨箱粱的部分 腹板上出现了较多的裂缝,主要分布在跨中箱梁腹板以及在与 边跨桥墩相接的现浇段箱梁腹板上,裂缝分布在上下游的两侧 基本对称,与桥纵轴线成45°左右方向。从裂缝分布与方向来 看,这些裂缝属于结构性裂缝,是由于主跨箱梁承受了较大剪 应力,因而在腹板上出现了斜裂缝。1 设计计算 111 分析方法

平面有限元分析只适宜于结构初步设计以及无横向偏载 作用下施工阶段的计算,使用阶段结构验算应按空间有限元分 析。在作平面分析时,要将箱梁的空间受力合理而不漏项地简 化到平面计算中。表1 列出了桥一各控制断面在最不利荷载 组合下的第一主应力。可以看出,平面分析下第一主应力均为 较小的压应力,而空间分析结果均为拉应力,且有4 个断面拉 应力数值较大,超出规范规定值。

表1 平面分析与空间分析第一主应力MPa 断面位置平面分析空间分析 距15 号墩415m1.52 3 5.61 边跨跨中L1/ 21.04 0.50 距16 号墩左4m1.29 0.48 距16 号墩右L2/ 41.32 3 5.88

注:表中数字负值为压应力,正值为拉应力,加3 者为超出规定值。112 预应力束的布置

腹板斜裂缝是预应力混凝土连续箱梁常见裂缝形式,是结 构性裂缝,受腹板纵向预应力筋布置方式和竖向预应力大小的 影响。为了深入探讨这两个因素的影响程度,下面列出桥一在 不同预应力条件下的空间有限元计算结果。共分三种预应力 情况进行计算。表2 列出边跨现浇段腹板的剪应力与主拉应 力。荷载组合为:一恒+ 二恒+ 支座沉降+ 顶底板温差10 ℃ + 汽—超20。三种预应力情况如下: 预应力1 : 腹板纵向预应力按弯筋布置,竖向预应力按 50 %张拉力考虑;预应力2 :腹板纵向预应力按直线束布置,竖向预应力按 50 %张拉力考虑;预应力3 :腹板纵向预应力按直线束布置,不考虑竖向预 应力作用。

从计算结果可以看出:(1)竖向预应力大小对腹板剪应力没有影响。中间支座负弯 矩区段预应力筋布置方式(直线束或弯起束)对剪应力影响也不大。(2)中间支座负弯矩预应力筋布置方式对该预应力筋作用 范围内的腹板主拉应力影响很大。但布束方式对边墩现浇段 腹板主拉应力影响不大。

(3)竖向预应力大小对全桥范围内腹板主拉应力均有影 响。不计竖向预应力作用与计入50 %设计张拉控制力相比, 腹板主拉应力一般增大一倍左右。表中第6 栏主拉应力均超 出规范规定值217MPa ,而第4 栏的数据在规定值之内。表2 边跨现浇段腹板在不同预应力条件下的 剪应力与主拉应力MPa 计算点 预应力1(1)τyz(2)S1 预应力2(3)τyz(4)S1 预应力3(5)τyz(6)S1(6)5.19 2.205.11 1.795.02 1.154.63 1.384.27 1.423.92 1.8299 公路规范J TJ02385 美国规范(94)预加力阶段16.0 21.0 22.0 运营阶段20.0 17.5 22.5 114 温度梯度模式

我国公路桥梁规范J TJ02361.[3 ]公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(J TJ023-85).北 京:人民交通出版社,1985.[4 ]辛济平,劳远昌.国公路桥梁设计规范—与抗力系数法[M].北京: 人民交通出版社,1998.[ 5 ]丁大钧.钢筋混凝土结构学[M].上海:上海科学技术文献出版社, 1985.[ 6 ]袁国干.配筋混凝上结构设计原理[ M].上海: 同济大学出版社, 1990.