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預應力砼連續(xù)箱梁裂縫產生的原因分析

2005-08-17 00:00    【  【打印】【我要糾錯】

    摘要: 預應力砼連續(xù)梁以其結構整體性好、大跨度,減少橋面伸縮縫個數(shù)使行車變得舒適,而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應用,F(xiàn)在預應力砼連續(xù)箱梁一般均按照全預應力結構設計(即為預應力A類構件),在結構上是不允許出現(xiàn)裂縫的。一旦出現(xiàn)裂縫,無論從美觀還是結構性能方面都是有害的。如何提高其設計和施工質量,是橋梁建設者共同關心的主題。筆者就近幾年施工的幾座預應力砼連續(xù)梁橋談一下預應力砼連續(xù)箱梁裂縫產生的原因及解決措施。

    關鍵詞: 預應力 連續(xù)箱梁 裂縫

    預應力砼連續(xù)箱梁裂縫產生的原因分析

    預應力砼連續(xù)梁以其結構整體性好、大跨度,減少橋面伸縮縫個數(shù)使行車變得舒適,而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應用,F(xiàn)在預應力砼連續(xù)箱梁一般均按照全預應力結構設計(即為預應力A類構件),在結構上是不允許出現(xiàn)裂縫的。一旦出現(xiàn)裂縫,無論從美觀還是結構性能方面都是有害的。如何提高其設計和施工質量,是橋梁建設者共同關心的主題。筆者就近幾年施工的幾座預應力砼連續(xù)梁橋談一下預應力砼連續(xù)箱梁裂縫產生的原因及解決措施。

    1、墩頂兩側腹板產生垂直裂縫: 廣州某快速路14標馬克特大橋為3孔(30米+40米+30米)一聯(lián)的預應力砼變截面連續(xù)箱梁,頂板砼澆注5天后,頂板砼強度為46.5Mpa,是設計強度50Mpa的93%,我們拆除翼板模板和腹板模板,發(fā)現(xiàn)9、10號墩墩頂兩側均有垂直于梁體的裂縫,裂縫呈上寬下窄形式,裂縫開始于翼板懸臂處(第一次澆注砼的終點),終于腹板高度的1/3~1/4處。以上裂縫很有規(guī)律性,說明產生原因相同:

    ①     地基不均勻沉降造成,9、10號墩除支架支撐在系梁上和墩頂上,支架彈性壓縮變形在澆注砼后瞬時完成,而遠墩處均為經過換填處理的軟土地基,砼澆注12小時后發(fā)現(xiàn)地基還在一直下沉,而此時墩頂處已不再下沉,因此遠墩處砼下沉對墩頂砼產生拉應力,導致墩頂兩側砼開裂。

    ②     砼澆注順序對產生以上裂縫有直接關系,由于是變截面梁,9、 10號墩處梁體最高(梁高2.3米),跨中1.5米高,澆注砼時只顧及由最低點向最高點澆注的原則,因此用兩臺泵車同時在兩個中墩初開始澆注砼,而9、 10號墩處支架下沉瞬時完成,其它部位卻一直在下沉,導致砼開裂。綜上所述,地基處理不到位是腹板產生裂縫的主要原因,因此對于采用支架法現(xiàn)澆連續(xù)梁施工地基處理是重中之重。

    施工前必須及早對地基(特別是南方軟土地基)進行處理,可采用換填法和周圍挖排水溝用井點法降水使地基固結,減少后期下沉量;支架安裝后必須對支架和基礎進行預壓,消除支架非彈性變形。澆注砼時必須遵循現(xiàn)澆注地基薄弱處和正彎矩最大處,使地基變形和支架變形在砼澆注初始即發(fā)生的原則。

    2、墩頂處翼板底部產生裂縫(馬克特大橋):裂縫位置與腹板裂縫位置一致,縫寬只有腹板裂縫寬度的1/4左右,裂縫深度較小(只有5mm),而且從懸臂端部向翼緣方向衰減。砼的干燥收縮率隨砼齡期的增長而衰減,一般在澆注砼7d后收縮已經很微小,然而箱梁頂板翼板都在底板和腹板砼澆注后7~8天后澆注(設計上一般要求在 4d內澆注頂板砼,實際上不可能)。

    此時,頂板、翼板與腹板砼齡期相差7~8d,收縮率相差較大,因此頂板、尤其是長條翼板砼收縮受到腹板、底板和橫隔梁組成的格子梁體的共同約束,加上腹板在橫隔板處已經產生裂縫,故翼板在此處產生裂縫。一般來講,設計上考慮結構總體受力較多,對構造上的考慮較少。馬克特大橋翼板底層縱向鋼筋布置為直徑12mm鋼筋、間距15cm,這從構造上講,配筋率還是偏低的。綜合以上原因,我認為在設計時考慮在翼板底部加鋪直徑為10mm的防裂鋼筋網(只在收縮受約束較大,而又無法釋放集中應力的中橫梁附近);施工時盡量縮短兩次澆注砼的時間差;加強砼的養(yǎng)生。做到這些、雖然不可能完全避免裂縫,但是至少可以減少裂縫或減小裂縫寬度。

    3、翼板懸臂端部縱向裂縫:廣州某快速路13標東興特大橋為等截面連續(xù)箱梁,梁長120米(35米+50米+35米),一般懸臂長度為2.5米,翼緣厚度為15cm,懸臂端部厚度為50cm.頂板砼澆注30小時后,發(fā)現(xiàn)翼板懸臂端部出現(xiàn)縱向裂縫,裂縫長度不等,最長的有1.7米。砼澆注6天后開始拆除翼板支架(砼強度已經達到設計強度92%),發(fā)現(xiàn)裂縫長度和寬度均有發(fā)展趨勢。

    從施工角度考慮,翼板支架下沉最大值11mm,而主梁支架第二次澆注砼后下沉最大8mm,這應該是裂縫產生的主要原因;從設計角度考慮,我認為頂板橫向鋼筋配置不足,14標與13標箱梁翼板懸臂長度相同14標箱梁頂板橫向鋼筋比13標多,14標施工時同樣存在翼板下沉量大于主梁支架下沉量的問題,而14標未產生同樣的裂縫。對于這種裂縫,筆者認為在提高施工水平的同時,設計者在設計過程中對懸臂較大的梁應考慮配置橫向預應力,尤其在城市橋梁設計中,考慮到結構美觀,在梁高較小的情況下,給頂板配置預應力會減小懸臂翼板的厚度使之與纖巧的主梁相適應。

    預應力連續(xù)箱梁產生裂縫的原因多種多樣:砼配合比、砼振搗質量、溫度變化、保護層厚度、鋼筋銹蝕等。筆者就施工中遇到的以上3種裂縫形式進行簡單分析,供同行參考。只要橋梁設計者和建設者共同努力,相信裂縫問題是可以解決的。

延伸閱讀:預應力 裂縫 原因
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