大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥的抗裂性分析.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥的抗裂性分析.精品文档.大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥的抗裂性分析（中国矿业大学徐海学院 土木09-1班 林浩）摘 要：针对目前大跨度预应力混凝土桥梁普遍出现裂缝的问题，本文以广东省磨刀门大桥为工程背景，研究了影响大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥抗裂性能的主要因素。主要研究内体现在以下几个方面:(1)通过大量文献资料的调研，提出了对大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥的抗裂性分析关键在于结构的空间应力状态的观点，要对结构进行基于空间应力状态的抗裂性分析，特别是结构局部空间应力状态的分析。(2)对结构进行空间整体抗裂性能分

2、析，分别计算了永久荷载(恒载、预应力)+各单项因素(收缩徐变、温度影响力、变位影响力及活载)作用下结构的应力响应，指出了采用平杆系计算软件的设计方法在分析箱梁空间应力方面存在的不足，得出了对结构空间受力影响大的因素为预应力效应、其次为局部温差效应的结论。 根据本文的计算分析，可知对大跨度预应力混凝土箱梁桥进行基于空间应力状态的抗裂性分析是很有必要的。通过结构局部空间应力分析，在大跨度预应力混凝土箱梁桥的设计中对底板预应力配置、底板线形以及底板防崩钢筋进行更为合理的设计，能更好的避免底板裂现象的发生。关键词:大跨度；预应力混凝土箱形梁桥；抗裂性；预应力配束方案1 绪论1.1 问题的提出及研究意义

3、 连续梁具有结构连续、刚度大的优点，又可以根据梁的弯矩分布、变化主梁的高度达到合理、经济设计的目的;结构的线形亦简洁优美，因而在中小跨径的梁桥方案中，应用较广。五十年代后，由于预应力工艺的逐步成熟以及悬臂方法的采用，T形刚构方案一度在百米跨径以上的大跨度梁桥方案中占有优势。从六十年代开始，出现了新型的将T形刚构和连续梁结合起来的连续刚构体系，又称为墩梁固接体系。早期的预应力T形刚构桥随着跨径的不断增加，活载挠度明显加大，对结构使用造成不便。而大跨连续梁的支座反力愈来愈大，对巨型支座的设计、制造、养护和更换都提出了更高的要求，而且费用昂贵。因此，在大跨径连续梁桥中普遍开始采用墩梁固接的连续一刚构

4、体系。 截面形式的选用与桥梁的跨径、静力体系、荷载、使用要求和施工条件密切相关。常见的截面形式有空心板、T梁和箱形梁等。箱形截面有较大的刚度和强大的抗扭性能，并具有较T形截面高的截面效率指标，同时它的顶板和底板面积均比较大，能有效地承担正负弯矩，并满足配筋的需要。因此，在已建成的大跨度预应力混凝土梁桥中，当跨度超过40 m后，其横截面大多为箱形截面。此外，当桥梁承受偏心荷载时，箱形截面梁抗扭刚度大，内力分布比较均匀;在桥梁处于悬臂状态时，具有良好的静力和动力稳定性，对悬臂施工的大跨度桥尤为有利。由于箱形截面整体性能好，因而在限制车道数通过车辆时，可以超载通行，而装配式桥梁由于整体性能差，超载行

5、驶车辆的能力就很有限。因而，箱形截面形式在现代各种桥梁中得到广泛应用。尤其是各种结构形式的预应力混凝土梁桥，采用箱形截面更能适应构造和施工要求，从而在国内外得到了长足的发展。无论是公路或城市桥梁、高架道路，还是跨越宽阔河流的大桥，预应力混凝土连续箱梁桥均成为了首选的桥型方案之一。并且随着现代施工技术的进步，预应力施工技术水平的提高，三向(即纵向、横向、竖向)预应力开始应用于箱梁截面，并且取得了良好的经济效果，这也使得箱形梁的应用日渐广泛。表1.1国内外部分大跨径预应力混凝土连续箱梁桥 然而，通过大量的文献资料查阅，可以发现，己建成的此类桥梁，在桥梁的施工阶段或使用过程中，普遍出现各种不同性质不

6、同类型的裂缝。部分桥梁的裂缝情况在表1-2中列出从表中可以看到，对于大跨度预应力混凝土箱形截面桥梁，截面的开裂问题己经成为了一个较为普遍的问题。 裂缝对桥梁性能的影响是多方面的，一是对桥梁使用性能的影响，开裂使桥梁刚度降低变形增大，跨中挠度超标，继而影响其正常使用，严重的开裂问题导致桥梁承载力下降，影响桥梁的安全性能。二是对桥梁的耐久性及使用寿命的影响，裂缝会加速混凝土的碳化和钢筋的锈蚀，钢筋锈蚀又加速了裂缝的进一步扩展，造成桥梁使用性能趋于恶化，降低桥梁的使用寿命。因而，对大跨度预应力混凝土箱形梁桥开裂问题的研究需要引起桥梁工程师的重视。1.2 大跨度预应力混凝土箱梁桥裂缝分类概况1.2.1

7、 裂缝概念 当混凝土中拉应力大于其抗拉强度或拉应变大于其极限拉应变时，混凝土会产生裂缝。 裂缝对大跨度预应力混凝土箱梁桥的危害程度有轻有重，轻的只是影响桥梁的外观，严重的将直接影响结构的使用性能。1.2.2 裂缝种类 裂缝就其开裂深度可分为表面的、贯穿的;就其在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜裂缝等:裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的、能愈合的和不能愈合的;裂缝按其产生的时间可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之后产生的裂缝。 结构物在实际使用过程中，主要承受两大类荷载，第一类荷载包括各种静荷载、动荷载以及其他荷载，第二类荷载即变形荷载。按

8、照裂缝的主要成因，一般将裂缝分为荷载裂缝和变形裂缝。 荷载裂缝即结构在荷载作用下产生的应力超过其极限拉应力时，结构产生的裂缝。荷载引起的裂缝一般又可分为:直接应力裂缝和次应力裂缝。直接应力裂缝，顾名思义，即由外荷载直接作用引起的应力超限产生的裂缝。次应力裂缝，即外荷载作用产生的结构次内力，由结构次内力引起的裂缝。 预应力混凝土连续梁中典型的受力裂缝，有发生在最大正弯矩和负弯矩处的弯曲裂缝，出现在支点到弯矩的反弯点之间的剪切裂缝，预应力锚头局部承压伴随的裂缝，以及预应力筋曲线布筋时由预应力筋径向力导致的混凝土局部劈裂或崩裂等等。 结构因温度变化、混凝土收缩徐变、基础不均匀沉降等因素产生的裂缝即变

9、形裂缝。此类裂缝的起因是结构首先要求变形，如果变形受到约束使得变形得不到满足时就会引起约束应力。当约束应力与直接荷载产生的应力叠加并超过其极限抗拉强度时，混凝土产生裂缝。此类裂缝一般称之为变形裂缝。一般认为，由于变形产生的裂缝占桥梁混凝土裂缝的80%以上。 预应力混凝土连续梁中典型的变形裂缝有，在混凝土浇筑初期、结构尚未加载之前混凝土硬化期间由于水化热导致温度差异发生的裂缝，由于分层浇筑产生的约束变形在混凝土强约束区导致的混凝土裂缝，以及由于构件之间刚度差引起的混凝土开裂。1.2.3 裂缝产生的背景分析 水泥石和集料间的粘结强度约为水泥石抗拉强度的40-70%，在混凝土凝结过程中，水泥石失水干

10、缩，在水泥石和较大集料间的界面上产生月牙形的微裂缝，称为粘结裂缝。接着荷载或其它物理化学作用下，这些微裂缝在集料和水泥石接触面上传播和发展。因而可以认为混凝土构件和任何裂缝都是微裂发展的结果。但是，裂缝进一步发展的因素很多，它与材料和性质有关，与施工方面有关，与使用和环境条件有关，与设计因素有关，还有其它方面的原因。裂缝生成的背景不同，防止产生裂缝的措施也不一样。产生裂缝的主要原因有以下几方面: 1、材料性质有关的因素(1)水泥反常凝结。如水泥或集料中含过量的有害物质如游离的SO。等，会引起随时间而增长的混凝土酥裂；(2)混凝土下沉离析，水泥浮浆，水泥干缩产生裂缝；(3)水泥的水化热。特别对于

11、大尺寸构件(如边长大于80cm的构件)由于水泥水化热作用，使混凝土内部和构件表面温差过大；(4)水泥的反常膨胀。如集料中含Si02，水泥中含碱量他即Na20含量)过高，会引起随时间而增长的混凝土胀裂；(5)骨料中含泥。集料中含泥过量，会随着混凝土的干燥而产生不规则的网状裂缝，并使混凝土建立的强度降低；(6)使用反应性的骨料或风化的岩石。如集料中含石灰石，在含石灰石所在处会引起混凝土爆裂；(7)混凝土的干燥收缩等。防止产生裂缝的主要措施应在施工时严格按标准或规范选用材料，要求选用恰当的配合比，采用正确的施工方法。在预应力混凝土连续箱梁中特别要注意水泥的水化热和混凝土的干燥收缩，这是常见产生非结构

12、性裂缝的主要因素。 2、施工方面有关的因素(1)材料搅拌不均、分离；(2)搅拌时间太长，容易产生不规则的网状裂缝；(3)采用泵输送增大水泥量和用水量；(4)浇筑顺序错误；(5)浇筑速度过快，容易在浇筑12小时后发生构件交接部位的纵向裂缝；(6)捣固不充分，混凝土振捣不密实；(7)钢筋紊乱、保护层厚度不足、乱踩已绑扎的上层钢筋；(8)接缝处理不当，接缝强度折减；(9)模板变形(模板刚度不够或模板受潮膨胀上拱)；(10)漏浆、漏水；(11)脚手架下沉或局部失稳；(13)结硬前振动或承受荷载；(14)养护初期快速干燥；(15)初期冻害，往往使构件表面出现裂纹和混凝土剥落等。 施工因素产生裂缝与施工方

13、法有关，在预应力混凝土连续箱梁中，特别要注意支架段施工、合龙段施工和体系转换过程中的施工，混凝土灌筑之后的养护也十分重要的。 3、与使用和环境条件有关的因素(1)环境温度、湿度的变化；(2)构件两面的温度、湿度差；(3)内部钢筋生锈；(4)酸盐等的化学作用；(5)结冻等。 对于预应力混凝土连续箱梁，主要是温度产生裂缝，尤其是日照的影响，是不能忽视的产生裂缝的主要因素。 4、与设计有关的因素(1)结构或构造不合理(2)截面配筋不合理；(3)结构不均匀下沉；(4)超载影响；(5)偶然荷载影响等。 对于预应力混凝土连续箱梁，结构或构造不合理是产生裂缝的主要因素，往往是局部应力和构造细节设计不注意。配

14、筋不合理也是一个重要因素，特别是非预应力配筋不足是影响裂缝宽度的主要因素。2 箱梁开裂影响因素2.1 收缩徐变 混凝土的收缩和徐变是粘弹性体的两种与时间有关的变形性质。徐变是依赖于荷载且与时间相关的一种非线性弹性性质的变形，混凝土徐变过程是混凝土在长期荷载作用下，水泥凝胶体中的游离水从毛细管内被挤出并蒸发，引起水泥胶体体积缩小而形成变形。徐变由两部分造成:不可恢复的变形(流变变形)和可恢复的变形(弹性滞后变形)。其变形特点是，初期增长很快，后期逐渐减缓，一般在5-15年其增长逐渐达到一个极限值。收缩是混凝土内水泥胶体中游离水的自然蒸发使混凝上缩小的一种物理学现象，此种变形性质与荷载无关，只与时

15、间有关，一般存在于混凝土生命周期的全过程。 影响预应力混凝土收缩徐变的因素比较复杂，有混凝土组成材料非均匀性质的影响、环境因素的影响、加载龄期与持荷时间的影响等。精确计算混凝土收缩徐变对桥梁结构的影响非常困难，在考虑影响因素时，只能选择主要因素并尽量减少它们之间的相互影响。混凝土收缩徐变作为非线性问题，其分析方法往往根据结构实际应力状况与试验结果的比较，并经各种假定将其转换为线性问题进行计算。2.2 温度影响效应 预应力混凝土箱梁受自然界气温变化和日照辐射的作用使结构将产生变形。由于混凝土结构热传导性能差，当桥梁的表面温度迅速上升(降低)时，结构内部温度仍处于原来的状态，由此在结构内将产生较大

16、的温度梯度，使桥梁各部位处于不同的温度状态，并产生不同的温度变形。当变形受到结构内部约束(一般称之为内约束)和外部约束(一般指结构体系的约束)时，箱梁内部将产生相当大的约束内力，此约束内力有时甚至比荷载产生的应力还要大，特别是预应力混凝土箱梁桥，箱室内外的温度差异受箱室结构布置的影响较大，其温度变形和温度应力受温度荷载的影响更大。 温度荷载对箱梁温度应力的影响表现在两个方面，一是由于季节温度变化引起的均匀升温降温效应，二是温度梯度效应。 由于箱梁温度分布复杂多变，如果分析其每时刻的温度分布对结构的影响是不可能的。针对工程实际，只能在复杂的温度分布中选取具有代表性的且对桥梁结构某一特定的温度分布

17、，确定温度荷载。2.3 基础变位影响 由于基础发生竖向不均匀沉降，使结构中产生附加应力，当超出混凝土结构的抗拉能力时，将导致结构开裂。产生基础不均匀沉降的主要原因有:地质勘察精度不够、试验资料不准;地基地质差异太大;结构荷载差异太大;结构基础类型差别太大;土地的冻胀;桥梁基础基于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，也可能造成基础的不均匀沉降。2.4 预应力效应预应力的使用，一方面大大改善了混凝土桥梁的受力状况以及增强了其跨越能力;另一方面也使混凝土桥梁的受力状况更加复杂以及空间效应明显增加。由于目前我国的桥梁设计仍主要依据平面分析结果，而平面分析中仅较粗略地采用等效荷载来模拟预应力的效应，这种

18、方法无法计算多向预应力的综合效应，也无法合理评价横向、纵向以及竖向预应力筋等的布置方案，因而经常会导致一些工程问题的出现，如桥梁上出现纵向裂缝等。3 避免或减少开裂和下挠的技术措施3.1 设计和施工中应注意的几个主要问题(l)消除温度影响措施消除温度影响的办法可以有:一是降低水泥用量,以减少水化热温升量;二是做好养护过程中的保温工作,特别是冬季施工时的保温严密的覆盖措施是必不可少的在冬季还有另一种情况值得注意,那就是大风降温的当天如有新拆模的混凝土结构,其开裂的几率很大原因是施工人员惯常是在混凝土浇注后23d拆模,此时正是混凝土水化热导致温度上升的高峰时期,裸露的混凝土表面遭遇急剧的降温,且表

19、面的水分在大风中加速挥发,造成干缩效应,更加剧了收缩预防的对策是密切注意天气预报,如有大风降温天气,推迟拆模.并对混凝土表面严加覆盖。(2)严格控制水灰比工程中较普遍的是局部水灰比过大引起的局部收缩裂缝,多出现在每次浇注的混凝土顶面,如桥面铺装层或整体化层、梁和柱的顶部,这是混凝土振捣后浮浆集中区域。由于水灰比过大的情况一般只是局部出现且与养生有关,因而裂缝形态一般较浅较短,无明显规律提高混凝土振捣质量和防止施工水灰比失控是预防此类裂缝的主要措施。有研究表明,对于质量均匀的混凝土来说,塑性收缩的量并不完全随水灰比的增加而自加大混凝土塑性收缩面积最大值(峰值)对应的水灰比为0.5。在实际施工中.

20、正常的混凝土配合比的水灰比是小于0.5的。为了减少收缩量,水灰比可以控制在0.350.45之间,并采取掺减水剂等措施尽量将其值降低。(3)水泥用量的控制较有规律的收缩裂缝往往更多的是由于水泥用量偏大引起的。这种收缩是整体的,因此经常造成有规律的长裂缝。水泥用量偏大会引起两种不利后果一是混凝土在强度增长过程中的总收缩量增加；二是导致混凝土水化热增加,混凝土的温度会因此出现大的增幅后又有大的降幅。两种作用叠加后产生的收缩应变是很可观的,如果这种变形受到约束,收缩应力就产生了。近年来,大跨径混凝土桥的混凝土标号有日益提高的趋势,如箱梁混凝土标号达到C55、C60,桥面铺装和调平层达到C50等。很多情

21、况下,提高混凝土设计标号只是设计人员出于加大富余量的考虑。提高设计强度以后,按照有关规范的规定,施工单位的生产配合比必须有更多的强度富余量才能满足质量验收标准。鉴于国内混凝土用碎石的质量不高,级配不稳定,要获得高标号混凝土,施工单位自然会采用高标号水泥并加大用量,而水泥标号越高,用量越大,会导致水化热和收缩率的增大。这一点常被设计者忽视。桥梁施工规范规定混凝土中水泥用量不超过500kg/m3。但是从大量桥梁的施工实践总结来看,这个指标定得有些偏高根据测算和施工中经验的总结,水泥用量在不超过490kg/m3的时候防裂效果是非常好的。施工时应尽可能降低水泥用量。此外,可以在混凝土中添加一些粗骨料,

22、以减少水泥用量。比如在某工程中添加了按照沥青混凝土骨料的标准加工的碎石,将水泥用量降至440kg/m3,既确保了混凝土强度又成功地控制了收缩裂缝,取得了良好的使用效果。(4)改善约束条件预防收缩裂缝如果混凝土构件无约束,那么无论是干缩还是温差变形都不会导致裂缝改善约束条件是消除收缩裂缝的又一重要途径。比较典型的例子是薄壁墩底部的竖向裂缝如某高速公路的大桥主墩底部的竖向裂缝,其产生的原因是承台混凝土与墩身混凝土浇注时间间隔过长,37号墩承台与第一节墩身的龄期差达38d。按照文献1提供的数据,此时承台混凝土己完成45%的收缩量,收缩速率呈下降趋势,而新浇的墩身混凝土第一周的收缩量可完成20%,收缩

23、速率是此时承台的数倍,刚度大的承台约束了墩身的收缩,从而产生裂缝因此建议墩身混凝土与承台混凝土的浇注时间差不超过14d,应尽量减少两次混凝土浇注的时间差同样在这座大桥中,其34号墩第一节墩身与承台混凝土龄期差20d,并在墩身底部增设了抗裂钢筋网,也仅仅使裂缝的程度有所减弱,不能消除可见根本的预防方法还是缩短两次混凝土浇注的时间差和降低水泥用量从苏通大桥和其他桥梁的经验来看,把墩身与承台混凝土龄期差控制在57d是可以办得到的这项措施同样适用于箱梁分次浇注的情况缩短施工间隔时间是改善约束的一种方法。某公路桥在薄壁墩施工时采取了将底部第一节墩身和承台混凝土一次浇注完成的施工方法,这样第一节墩身根部不

24、产生收缩裂缝,而第二节墩身和第一节墩身之间由于刚度差异小,对混凝土收缩的约束大大降低,也就降低了裂缝产生的几率这是改善约束条件的另一种方法。改善约束条件的第三种方法是减少约束面。如果连续箱梁一联几跨一次浇注,其长度超过l00m,箱梁在纵桥向收缩可能导致横桥裂缝的产生。这是因为箱梁纵向的长度大,收缩总量就大,如果受到约束就会有开裂的可能。对收缩的约束主要来自模板、桥墩。如果箱梁是分层浇注,则下层已浇注成型的混凝土对上层新浇混凝土的收缩也产生约束。在这样情况下,将箱梁纵向分段,每段之间设后浇湿接缝,这样减少了每段混凝土收缩的总量,也减少了约束面。理论分析和施工经验表明,每段混凝土长度控制在50m以

25、内就可有效防止类裂缝。广珠西线高速公路石洲互通主线桥箱梁第一次整联浇注,顶板出现了横向裂缝；后续各联分段施工,在梁上部增设了湿接缝,避免了此类裂缝的产生。3.2 消除预应力的不利影响(1)竖向预应力的问题竖向预应力是克服箱梁腹板主拉应力的重要手段。但各地的施工实践反映竖了21氏(向预应力钢筋的张拉锚固工艺存在很大缺陷,锚垫板与预应力钢筋不垂直、锚固螺母拧紧的力度因无标准而随意性很大。锚固后造成较大的变形,引起预应力损失。而箱梁竖向预应力筋都较短,张拉伸长量小,23幻阴以的变形占伸长量的比例较大,因而造成很大的竖向预应力损失。在我们实测的教据中,最大的预应力损失超过50%。一方面是竖向预应力损失

26、大,另一方面在设计上往往采用偏紧的腹板断面。应力控制没有富余量,从而造成混凝土箱梁出现大量腹板斜裂缝的现象。在设计阶段,推荐在不计竖向预应力时,腹板主拉应力应满足规范容许值。在施工方面阶段,推行二次张拉工艺,即第一次张拉到设计拉力并锚固,7d后再进行第二次张拉。此外,还尝试用扭力扳手确定螺母的拧紧力。据测试,如果管理得当,这项措施可以使预应力损失不超过10%。(2)纵向预应力引起的问题通过对存在裂缝的大跨径预应力混凝土桥梁的分析总结,可以知道,跨径越大,箱梁跨中截面的应力对徐变、温度、施工(恒载)误差等因素的敏感性越强。将普通跨径梁的应力控制标准用到大跨径箱梁上,难免出现跨中下挠过大、跨中开裂

27、的问题。解决的办法是根据跨径的大小采用不同的跨中底板压应力储备值,同时优化预应力束的布置。对跨中截面进行应力控制时,应对上述影响因索进行敏感性分析,考虑荷载作用的偏差,也要考虑到不同计算软件间的差异。通过对几座不同跨径实桥的分析,初步提出了跨中底板拉应力储备指标,如跨径100m左右宜控制在1一2MPa,200m以上的跨径宜控制在45MPa等。(3)横向预应力束张拉引起的裂缝问题在进行横向预应力束张拉时,箱梁悬臂板相应部分有向上的变形,如果这种变形过大,会在张拉点附近产生横桥向裂缝。对此采取的预防措施是至少滞后两个节段张拉横向预应力束这样做有两个好处：一是此时混凝土已接近28d龄期强度,抗裂能力

28、比龄期不足者强；二是由于连续刚构箱梁桥在悬臂施工阶段,当前块的纵向预应力在张拉后要从锚固点向后方以一定角度扩散才能覆盖全断面,滞后两节段张拉横向预应力束,可以借助纵向预应力来加强抗裂能力。桥梁的运营阶段,在大跨径预应力连续刚构桥这样的超静定结构体系中,温度应力是产生裂缝的一个重要原因在原桥规(JTJ023一85)中只对T梁规定了日照温度梯度模式(桥面板温度变化5e)及相应温度应力计算,而对箱梁未作规定实际上,许多研究和实测表明,对预应力混凝土连续箱梁接桥面板上升5e计算温度应力是偏于不安全的,容易引起较大的跨中底板拉应力或主拉应力。在新版规范颁布前,部分有经验的设计人员参照英国规范BS5400

29、中相应的规定进行设计我们在设计控制要点中对设计单位也提出了这样的要求。(4)沿纵向预应力管道裂缝的处理预防措施是合理布置预应力束,如底板束尽量靠近腹板或改善截面,让管道两恻在一定的施工误差的情况下仍有足够的混凝土层从统计情况来看,板的厚度在波纹管直径3倍以上时,一般不会出现这种劈裂缝至于径向力崩裂,只要在混凝土板内的上下层钢筋之间设置足够的抗拉锚筋,就可以避免。(5)保护层不足引起裂缝的处理在施工现场,我们发现混凝土中钢筋的保护层不足的现象较普遍。如果保护层严重不足或水灰比过大,施工阶段就会产生裂缝。也有可能随着混凝土的缓慢收缩,竣工后数年才出现裂缝。这种裂缝如果暴露在雨水中或邻近海边。往往伴

30、随着钢筋锈蚀而加速混凝土保护层的崩裂。在工程实践中有过处理两种较典型的此类裂缝的实例。一种裂缝是在箱梁的顶面沿着表层钢筋的位置分布,和钢筋的位置完全一致。这是由于顶层钢筋较粗且保护层薄,混凝土收缩时在钢筋顶部产生集中应力造成,采取的预防措施是加强养生、严格控制混凝土的水灰比、使用细而密的表层钢筋。并增加顶面保护层厚度现场观察表明,水灰比控制较好且保护层充分的构件较少出现沿钢筋的收缩裂缝。此外,适当增加箱梁顶面钢筋保护层厚度还有利于表面混凝土的抹面整平,以达到合格的平整度。另一种裂缝是在结构的原保护层内增加防裂钢筋网造成的,裂缝的分布与防裂网的钢筋位置一致。增加防裂网本来是要防止裂缝的,由于钢筋

31、网仅仅是简单地放在保护层中,钢筋同本身的保护层很薄,往往仅是一层薄的砂浆,又缺少粗粒料,出现裂缝是在所难免的因此,若要在结构中放置防裂网,必须在设计阶段就要确定,并且保证防裂网有3cm以上的保护层。那些在竣工通车后数年才出现的收缩裂缝多数是局部的,与钢筋位置对应,然后很快就出现锈迹和混凝土的崩裂这些病害提醒我们,施工阶段必须仔细检查每个细部的钢筋保护层,确保符合规范要求。3.3 其它措施由于龄期差引起的棍凝土先浇段与后浇段收缩不一致产生的横向应力无法根本解决,而悬臂施工工艺必然会导致这种龄期差出现,因此只能通过采取其他措施,降低混凝土的收缩值。例如,选用级配好、弹性模量高、粒径大的骨料,降低水

32、泥用量和水灰比来降低混凝土的收缩量。另外也可以在箱梁顶板底部设一层细钢丝网,抑制裂缝的出现。合理设计箱梁的横断面,适当增加顶板厚度,弥补因纵向预应力孔道造成有效面积的削弱。横向预应力束的布置尽可能根据受力情况采用曲线配置。为了避免横向预应力分布不均匀,可适当减小每束预应力束的束数。同时减小纵向间距。大吨位纵向预应力因泊松比引起的横向变形,一可以通过与纵向预应力钢筋伺步或提前张拉横向预应力束来克服。对于施工不当或养护不及时等原因造成的混凝土裂缝,可以通过加强施工管理来控制。3.4 加强施工监控和泊桥的健康检测为了保证桥梁施工质量和施工安全,桥梁施工监控成为大跨度桥梁施工过程中必不可少的组成部分。

33、就是对对桥梁施工全过程进行监控,确保在施工过程中桥梁结构的内力和变形始终处于允许的安全范围内,并保证成桥后状态(包括线形和结构内力)符合设计要求。预应力混凝土连续刚构桥悬臂施工阶段多、工期长,其纵向高程受多种因素影响,容易出现较高的悬臂标高误差,甚至出现两相对悬臂端标高相对误差太大,造成合拢困难的情况,因此要更加注重施工监控的作用。为保证旧桥的安全运营,掌握旧桥的承载能力和耐久性,对桥梁进行健康检测和评估是必不可少的。桥梁健康监测可以及时的获得旧桥的状态信息,给出桥梁的健康状况或损伤状况,为桥梁维护、维修与管理决策提供依据和指导。4 结论 针对目前在大跨度预应力混凝土箱形梁桥中普遍出现的裂缝问

34、题，本文的研究主要得到以下结论: 首先，通过对大量文献资料的调研，本文提出分析大跨度预应力混凝土箱形梁桥的抗裂性能的关键在于分析箱梁的空间应力状态的观点，在设计及复核计算中，除了用平面杆系计算软件进行整体的设计计算与方案的拟定外，必须对局部结构进行空间应力状态计算，从而避免出现局部的应力超限导致出现开裂。 其次，通过采用大型通用有限元软件ANSYS建立实体模型对实际工程进行空间整体抗裂性分析。与平面杆系计算软件计算结果的比对，显示了平面杆系计算软件在结构局部分析方面存在的不足，即其无法确定箱梁的横向内力和竖向内力，计算得出的应力均为横截面上的平均应力，计算结果无法反映应力沿箱梁截面各部位的不均

35、匀分布，不能给出箱梁开裂部位局部应力的详细解答，从而无法正确判断箱梁裂缝的开裂部位。通过分析永久荷载(恒载、预应力)+各单项因素(收缩徐变、温度影响力、变位影响力及活载)作用下结构的响应，可以得出对结构抗裂性影响较大的因素为预应力效应、其次为局部温差的结论。而且，在计算的过程中发现，局部温差计算模式的正确选取非常重要。对计算结果有较大的影响，因此在设计计算中要充分考虑这两个因素的影响。 最后，由于在整体空间抗裂性分析中发现中跨跨中底板的主拉应力值超限，抗裂性能不能满足要求。这一计算结果与实际工程出现裂缝的情况一致。对中跨跨中合龙段底板进行了局部的抗裂性分析后，发现底板纵向预应力配置不合理是使得

36、底板第一主应力过大的主要因素，顶板横向预应力筋的配置对底板第一主应力值也存在一定的影响，但是影响值很小。同时，通过分析比较底板纵向预应力筋及顶板横向预应力筋不同配束方案下的底板的应力变化，提出了优化底板受力的建议方案。从设计角度来讲，一旦在局部结构分析中出现了底板局部应力过大的现象，还需要从以下几个方面来考虑采取措施改善结构的受力性能:(1)保证底板线形合理:底板一般为抛物线形，如果线形过陡，也会造成局部应力过大;(2)保证合龙段底板纵向预应力筋布置合理:预应力筋布置尽量靠近腹板一侧，底板波纹管之间的间距应合理取值，净距过小也容易造成局部应力过大;(3)严格控制底板孔道处防崩钢筋的设计。参考文

37、献：1连续箱形梁桥裂缝调查分析及防治措施的研究.浙江交通科技，2000，第4期:51-V582中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会，混凝土质量专业委员会和高强与高性能混凝土专业委员会.钢筋混凝土结构裂缝控制指南.北京:化学工业出版社、安全科学与工程出版中心出版发行，20043郭金琼.箱形梁设计理论.北京:人民交通出版社，1991: 2-r554卢树圣.现代预应力混凝土理论与应用.北京:中国铁道出版社，2000. 134-1475吴先树.大跨径预应力混凝土箱梁受力裂缝分析:硕士学位论文.江苏:东南大学，20006马保林.高墩大跨度连续刚构桥.北京:人民交通出版社，2001.19-217王智远

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