淺析公路橋梁主墩聯(lián)系墻混凝土裂縫

郭皆煥

浙江中交通力工程設計有限公司 浙江 杭州 310000

正文：

引言

對于混凝土墩身出現(xiàn)裂縫的情況是一種常見的工程問題，按照混凝土裂縫寬度的不同可簡單的分為三種情況：①表面裂縫問題，使用過程中橋體表面出現(xiàn)的細微裂縫；②深層裂縫問題，相對與表層細微裂縫要嚴重，必須采取相應的維修加固措施；③貫穿裂縫是指穿透了整個混凝土結構層，會破壞結構的整體性，改變混凝土的受力條件，從而有使局部甚至整體結構發(fā)生破壞的可能，嚴重影響建筑物的質(zhì)量和運行安全。裂縫的存在將直接影響橋梁結構的美觀性，其次更加會導致結構的穩(wěn)定性和實際使用性能，這種危害以貫穿裂縫最為凸出。

1、公路橋梁概述

白溪大橋上跨白溪。橋梁全長3 4 0 m，跨徑布置為4×25+35+60+35+4×25m，單幅橋面全寬22m=0.5m（護欄）+12.5m（行車道）+1.5m（綠化帶）+3.5m（非機動車道）+3.5m（人行道）+0.5m（護欄）。

上部結構：引橋為預應力鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁，主橋為預應力變截面箱梁。

下部結構：引橋為柱式墩、臺，鉆孔灌注樁基礎，主橋為樁接承臺墩，主墩設置了橫橋向聯(lián)系墻。

主橋主墩豎向裂縫出現(xiàn)在墩身中間聯(lián)系墻部位，墻頂和側面都有，部分裂縫已經(jīng)貫穿至對面，豎向裂縫共10條，計36.5m，其中超限裂縫4條，計26m，Dmax=1.57mm。

圖1.1 墩身豎向超限裂縫

圖1.2 主墩墩身裂縫位置示意圖

圖1.3 主墩立面、平面圖

2、 主墩墩身驗算

（1） 結構離散圖

橋墩靜力計算以空間桿系理論為基礎，采用MIDAS/Civil進行結構分析。結構離散圖見圖7.1。

圖2.1 結構離散圖

（2）計算參數(shù)

①鋼筋混凝土重力密度：26kN/m3

②二期恒載：包括欄桿、人行道、防撞護欄、側分帶和橋面鋪裝。

③橋梁結構局部加載采用車輛荷載，車輛荷載沖擊系數(shù)＝0.3。

④基礎不均勻沉降：1mm。

（3）施工階段劃分

施工階段劃分見表2.1。

表2.1 施工階段劃分表

（4）正常使用極限狀態(tài)驗算

墩身縫寬度驗算，在短期效應荷載作用下，各單元裂縫寬度如下圖所示，最大裂縫寬度為0.44mm出現(xiàn)在墩身頂部大于0.2mm，不滿足規(guī)范要求。產(chǎn)生裂縫的主要荷載為基礎的不均勻沉降。

圖2.2 裂縫寬度圖（單位：mm）

產(chǎn)生裂縫的主要荷載為基礎的不均勻沉降。由下圖可知，在基礎不均勻沉降的作用下墩身頂部會出現(xiàn)5.1MPa的拉應力。

圖2.3 基礎不均勻沉降1m墩身應力圖

圖2.4 基礎不均勻沉降1m墩身應力圖（含變形示意圖）

3、成因分析

1）主橋主墩樁基平面布置不合理，上部結構荷載通過支座傳遞到墩身和基礎時，橫橋向主墩邊樁豎向力大于中樁，邊樁的豎向位移略大于中樁，主墩承臺會因邊樁和中樁的豎向位移差而發(fā)生豎向彎曲變形，導致墩身聯(lián)系墻頂面橫橋向受拉，當邊樁和中樁的豎向位移差超過一定限值，裂縫就會首先從墩身聯(lián)系墻頂面產(chǎn)生，然后向聯(lián)系墻側面延伸，形成倒U形裂縫。圖2.2是邊樁豎向位移比中樁大1mm情況下，墩身聯(lián)系墻的應力示意圖，墩身聯(lián)系墻的裂縫寬度為0.44mm。

2）混凝土本身的收縮徐變和使用過程中車輛荷載對墩身的沖擊，裂縫寬度會進一步加大。

4、結論

在樁基不均勻沉降的作用下墩身橫橋向抗裂驗算不滿足規(guī)范要求。同一橋墩內(nèi)會產(chǎn)生樁基不均勻沉降的主要原因是本橋群樁基礎樁基平面布置不合理，橫橋向邊樁與中樁受力較為不均勻。由此可見在設計過程中結合結構受力情況，合理設置橋梁構造顯得尤為重要，有利于提高結構的耐久性。