連續(xù)箱梁底板裂縫分析與防治措施

謝明達，牛慶紅(.黑龍江省收費公路管理局牡丹江管理處;.大興安嶺地區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督站)

連續(xù)箱梁底板裂縫分析與防治措施

謝明達1，牛慶紅2
(1.黑龍江省收費公路管理局牡丹江管理處;2.大興安嶺地區(qū)公路工程質(zhì)量監(jiān)督站)

分析了連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因，提出了采取的措施，說明了裂縫防治效果。

連續(xù)箱梁;裂縫;防治措施

1 底板裂縫分析

國內(nèi)修建的多座連續(xù)箱梁橋中，底板出現(xiàn)了嚴重的順橋向開裂現(xiàn)象，尤其是當箱梁截面較寬時。該裂縫屬于貫穿底板的通透性裂縫。主要由混凝土收縮、掛籃支架摩擦力等引起。

經(jīng)過對箱梁截面進行空間有限元分析，得到如下結(jié)論。

(1)在相鄰節(jié)段混凝土收縮差作用下，底板上緣產(chǎn)生-3.0～-2.3 MPa的拉應(yīng)力，下緣產(chǎn)生-2.5 MPa的拉應(yīng)力，均在底板中心附近。是產(chǎn)生底板縱向開裂的主要原因。其特點是，在節(jié)段接縫處最大，在節(jié)段末端為零。

(2)當節(jié)段混凝土產(chǎn)生收縮時，由于掛籃底模的約束作用，將在底板內(nèi)產(chǎn)生橫向的拉力，從而在底板內(nèi)產(chǎn)生橫向拉應(yīng)力。

(3)其他荷載(如恒載、活載、預(yù)應(yīng)力、溫差等)產(chǎn)生的橫向拉應(yīng)力很小，小于-0.5 MPa。

由于在一般僅在底板的上緣和下緣配置兩層橫向鋼筋，底板中間為素混凝土構(gòu)件。當?shù)装迨艿綑M向拉力時(接近于軸向受拉)，將首先在沒有鋼筋的區(qū)域開裂(底板的中間部位)，然后該裂縫向底板上緣和下緣擴展，最后形成通透性的貫穿裂縫。這種開裂在底板厚度較大的部位(如墩頂?shù)絃/4范圍)尤為嚴重。

(4)大部分設(shè)計文件及規(guī)范并未對豎向預(yù)應(yīng)力的張拉時機做出明確規(guī)定。目前常見的做法是與縱向筋同步分段張拉，但分段張拉將在腹板產(chǎn)生間隔性的應(yīng)力空白區(qū)，導致箱梁腹板的豎向應(yīng)力分布不均勻，從而可能產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫。

(5)縱向預(yù)應(yīng)力效應(yīng)對箱梁的開裂有較大影響，縱向預(yù)應(yīng)力束中有效預(yù)應(yīng)力的保持是減少開裂的關(guān)鍵。目前在施工過程只是通過張拉力和伸長量對預(yù)應(yīng)力束的張拉進行控制，預(yù)應(yīng)力束內(nèi)的有效預(yù)應(yīng)力只是理論上的數(shù)值，無法確定預(yù)應(yīng)力的真實損失情況。

(6)大跨徑橋梁往往在墩頂段采取現(xiàn)澆混凝土的方式。該部位混凝土體積較大，其收縮變形也較大。但墩頂段支架一般是以托架的形式固定在墩柱上，不能自由變形，對箱梁混凝土的收縮變形具有限制作用，從而在混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉力，導致底板產(chǎn)生縱向或橫向裂縫。

(7)支架變形引起的開裂。當支架剛度不足或未按規(guī)定進行預(yù)壓時，在澆注混凝土后，支架產(chǎn)生較大的變形，從而導致箱梁混凝土開裂。

(8)邊跨直線段支架設(shè)計不合理引起的開裂。邊跨進行合攏口的臨時束張拉時，若邊跨直線段支架不能縱向滑動，將在直線段內(nèi)引起很大的拉應(yīng)力，導致混凝土開裂。

2 采取措施

(1)底板上、下緣所有橫向筋，其縱向間距由原來的12.5 cm改為后澆節(jié)段接縫處150 cm范圍內(nèi)采用10 cm，其余采用12.5 cm。

(2)在0～13#節(jié)段的底板上下兩層橫向鋼筋N3之間，再增設(shè)1～2層橫向鋼筋(根據(jù)底板厚度確定增加的層數(shù))，鋼筋規(guī)格及間距與上下層鋼筋相同。

3 裂縫防治效果

(1)進行了箱梁混凝土配合比正交優(yōu)化試驗，從混凝土強度、工作性、減小收縮量等方面出發(fā)，提出了混凝土的最優(yōu)配合比。由于具有低收縮、低徐變的特點，有效地減少了混凝土的收縮變形，為避免箱梁的早期裂縫提供了有力條件。

(2)根據(jù)高強混凝土的特點，制定了詳細的混凝土攪拌、運輸、振搗、拆模、養(yǎng)護的施工工藝，保證了混凝土的施工質(zhì)量。

(3)根據(jù)理論分析，在墩頂橫梁處設(shè)置了橫、豎向預(yù)應(yīng)力束，避免了過人洞發(fā)生早期開裂現(xiàn)象。

(4)為防止腹板下彎束產(chǎn)生順管道方向的裂縫，對腹板的普通鋼筋進行了局部加強，避免了腹板的早期裂縫。

(5)根據(jù)理論分析的結(jié)果，對頂板的橫向預(yù)應(yīng)力筋、底板橫向鋼筋進行了修改，避免了頂板和底板的縱向開裂。

(6)制定了豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉、錨固施工工藝，達到了控制豎向預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力損失的目的。

建成的嫩江大橋在懸臂施工階段沒有出現(xiàn)類似橋梁常出現(xiàn)的早期開裂問題，基本避免了腹板順管道裂縫、頂板和底板縱向裂縫、墩頂橫隔梁裂縫、錨固齒板裂縫。在橋梁竣工近兩年后，又對橋梁進行了外觀檢查，仍然沒有發(fā)現(xiàn)類似橋梁普遍存在的開裂現(xiàn)象。

以上改進措施的實施，解決了大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的較易產(chǎn)生裂縫的核心問題，保證了施工質(zhì)量和橋梁的使用安全，提高了橋梁的耐久性，延長了橋梁的使用壽命。另外，也為其它同類橋梁的建設(shè)積累經(jīng)驗和提供指導，避免在其他新建橋梁上產(chǎn)生相同的質(zhì)量問題，從技術(shù)上保證公路工程的進度和工程質(zhì)量，進一步提高了橋梁的設(shè)計水平和建設(shè)水平。

U445.7

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1008-3383(2012)11-0090-01

2012-06-12