大跨预但应力混凝土箱梁腹板裂缝的分析及预防措施研究.doc
《大跨预但应力混凝土箱梁腹板裂缝的分析及预防措施研究.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大跨预但应力混凝土箱梁腹板裂缝的分析及预防措施研究.doc(10页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、大跨预应力混凝土箱梁腹板裂缝的分析及预防措施研究 桥隧工程 大跨预应力混凝土箱梁腹板裂缝的 分析及预防措施研究 张守峰 (山西高陵高速公路有限公司,山西 摘 晋城048000) 要:大跨径预应力混凝土连续梁桥箱梁应用广泛,针对其在运营过程中易出现腹板裂缝的情况,从设计与施工两 个方面进行了分析,并探讨了可以采取的预防控制措施。关键词:预应力混凝土;箱梁;腹板裂缝;分析;预防中图分类号:U44 文献标识码:B 预应力混凝土连续(刚构)箱梁桥因其具有跨越能力较大、整体性能好、结构刚度大、变形小、抗震性能好,特别是主梁变形挠曲线平缓,桥面伸缩缝少,行车舒适等优点,在我国得到了广泛的应用。在我国已经建
2、成的预应力混凝土连续箱梁桥中,部分桥梁在运营过程中,出现了不同程度的裂缝情况。预应力箱梁出现的裂缝主要有:箱梁顶板和底板的纵向裂缝,箱梁腹板的斜向裂缝,特别是靠近边跨现浇箱梁端部范围的两侧腹板出现近45的斜向裂缝,这些裂缝的性质大部分为受力裂缝,且宽度较大。箱梁腹板裂缝使箱梁整体结构的抗扭转能力、抗剪能力、跨越能力乃至结构承载力下降,桥梁挠度进一步加大,桥梁结构的安全性受到威胁。箱梁的开裂与下挠还是相互影响的,从某种意义上讲,箱梁开裂,尤其是腹板斜向开裂,导致了桥跨下挠过大。本文从设计与施工两个方面分析研究如何有效地控制箱梁腹板裂缝的产生,以期为设计与施工提供参考。 11计算模式不完善 目前国
3、内预应力混凝土桥梁结构分析多采用平面杆系有限元分析程序,这种计算模型对于箱梁截面的总体应力基本是准确的,但对于局部应力则无法反映。现在的各种通用有限元分析软件,对PC桥梁结构线弹性受力模拟较好,但对非线形受力行为模拟存在一定的困难,要对所有的大跨PC箱形梁桥实施三维空间有限元分析。 设计规范充分考虑了纵向预应力的计算,但对竖向应力的设计没有作特别的说明,现阶段纵向预应力的计算是基于一维杆件轴向压缩计算得出的,很明显现阶段的纵向预应力的计算方法不能用于竖向预应力计算。近年来修建的多向预应力混凝土箱梁桥梁大多数在腹板均产生了不同程度的裂缝,竖向预应力计算与设计分析不当是重要原因之一。因此,正确估计
4、腹板竖向预应力在腹板内产生的应力特征,对防止腹板开裂有重要意义。 12腹板竖向预应力损失考虑不足 我国现行设计规范充分考虑了纵向预应力的弹性压缩损失的计算,但对坚向应力的弹性压缩损失没有作特别的说明,纵向预应力的弹性压缩损失是基于一维杆件轴向压缩计算得出的,而竖向预应力有其自身的特点:竖向预应力筋比较短,与纵向预应筋相比达到相同的应力水平,其弹性变形要小得多;竖向预应力筋锚固端沿腹板轴向排列,而纵向预应力筋的锚固端则排列在箱梁的某个截面上。显然,纵向预应力弹性压缩损失的计算方法不适于竖向预应力的计算。 混凝土箱梁竖向预应力在锚固端附近区域会产生 1预应力混凝土箱梁腹板开裂的设计原因 大跨径预应
5、力混凝土连续梁桥一般情况下采用3向预应力结构,即在腹板顶部和顶板靠近腹板的两侧以及底板布置群锚的纵向预应力体系、在顶板横向布置的横向预应力体系、在腹板布置的竖向预应力。目、公路前箱梁的预应力体系存在着计算模型不完善 桥涵设计规范对预应力的损失计算不足、箱梁构件设计不合理,这些都是预应力混凝土箱梁产生裂缝的重要原因。 作者简介:张守峰(1971),男,山西阳城人,工程师,从事公路工程施工研究 2011年5期(总第77期) 竖向拉应力,这类拉应力将加剧箱梁腹板与顶板过渡部位的开裂。13 箱梁构造设计不当 有些设计者过于追求桥梁的美观及跨径,忽视对箱梁细部构造的考虑,使得箱梁截面日趋纤薄,横隔板日渐
6、减少,底板腹板偏薄,齿板局部承压面积不足。有些项目的设计过多的进行了结构优化,造成腹板厚度过薄,预应力筋和钢筋布置缺乏合理的保护层和间距数量的要求。 施工制造的误差,造成箱梁两侧腹板厚度不均匀,这必使较薄一侧的腹板首先开裂;不可避免的偏载及两侧腹板混凝土内部不均匀缺陷等因素所造成的两侧腹板受力不均匀。 箱梁两侧腹板设计时是将两侧腹板假定均厚然后简化成工形来设计和计算抗裂性的,箱梁两侧腹板厚薄不均会导致受力不均,也会产生裂缝。14温度应力的影响 理论分析和实践研究均已证明,在大跨预应力混凝土箱形梁桥特别是超静定结构体系中,温度应力甚至超出荷载应力的影响,这已被认为是预应力混凝土箱形梁产生开裂的主
7、要原因之一。 温度梯度对混凝土梁桥的影响较大,除了与结构截面形状和尺寸、桥面铺装层材料和厚度有关外,还与太阳辐射强度、桥址位置和方向、大气透明度、风速、地形地貌等诸多因素有关。采用平面杆系理论,并按现行规范规定的温度变化模式分析计算具有明显空间受力特征的箱形结构的温度应力存在一定不足,计算准确程度略低,计算具有一定的局限性。 着明显的单根张拉力值不均匀性。同时,与设计预期的锚下应力值之间的差值也较大。随着运营时间的增长,箱梁内预应力钢束的松弛效应也愈加明显。 公路桥涵施工规范规定:预应力筋张拉时,一般先张拉调整到初应力后再正式分级张拉。而实际施工中很少进行了钢铰线的初应力调整工作。原因有二,其
8、一是钢铰线初应力调整工作较为费时间,其二是工地现场操作起来比较困难。因此,张拉锚固后各根钢铰线存在着不均匀的锚下应力。22竖向预应力 因高强度精轧螺纹钢筋施工工艺简单,经济性好,常作为箱梁腹板的竖向预应力筋。但在实际应用中,设计施工中的许多因素可能造成精轧螺纹钢筋预应力损失过大或失效,使实际的永存预应力低于预期值,竖向预应力筋起不到应有的的作用,造成腹板出现主拉应力裂缝,对桥梁的刚度和耐久性产生不利影响,降低桥梁使用寿命,并存在安全隐患。 由于竖向预应力体系安装中操作不认真造成浇注混凝土后锚垫板与预应力钢筋不垂直,在张拉过程中操作不细致而使千斤顶、拉杆与预应力钢筋的中心没有保持在同一直线上,在
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大跨预 应力 混凝土 腹板 裂缝 分析 预防措施 研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-2103534.html