双薄壁墩连续刚构桥箱梁底板纵向裂缝成因分析及对策

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1、s一G—s◎双薄壁墩连续刚构桥箱梁底板纵向裂缝成因分析及对策王舜，张澎涛(上海市市政规划设计研究院，上海200031)摘要：介绍了某双薄壁墩连续刚构桥在施工过程中的底板纵向裂缝的开展情况，为分析裂缝产生的原因，采用有限元软件对多种工况下箱梁底板应力分布进行了计算分析，计算结果表明混凝土收缩是纵向裂缝的主要成因。对比分析了避免底板收缩裂缝开展的对策措施，为防止裂缝在后续施工中出现，应减少薄壁墩与箱梁的浇筑时间间隔。关键词：连续刚构桥；纵向裂缝；混凝土收缩0引言由于刚构桥为超静定结构，在混凝土收缩、温度变化、墩台不均匀沉降和预应力等因素的作用下，会产生次内力，严重时导致结构混

2、凝土开裂。本文针对上海市某连续刚构桥底板在施工过程中出现的纵向裂缝成因进行了详细的分析，提出了针对性的处理对策。1工程简介图2连续刚构单侧转体部分某桥梁工程主桥采用三跨连续刚构形式，跨径组2裂缝特征合为42rn+70in+42m一154rfl，转体施工。上部结2012年7月9日T型刚构的箱梁部分拆模后，发构为变截面预应力混凝土箱梁，支点处梁高4．0m，跨现箱梁中室底板桥墩两侧对称位置存在3条纵向裂中梁高2．0m，梁底按照二次抛物线变化。横断面为缝，裂缝分布见图3。根据现场的观察和测量，连续刚单箱三室，箱梁底宽12．6m，悬臂长度1．95m，总宽构箱梁底板的裂缝有以下特点：

3、(1)裂缝在薄壁墩两侧16．5m，见图l。桥墩为双薄壁柔性墩，单壁厚0．6m，对称出现，每侧各三条，裂缝位于箱梁中室底板横向约双薄壁墩间距为1．112"1。桥梁上下部均采用C5O混凝土整体现浇。1／4、i／2和3／4位置，中央裂缝长度较长。(2)裂缝自箱梁根部向悬臂端发展，宽度逐渐减小，裂缝宽度均不大于0．2mm。(3)裂缝两侧混凝土无明显高差，说明混凝土是在拉应力作用下开裂。(4)裂缝局部有水渗出，说明裂缝贯穿箱梁底板。墩顶截面跨中截面⋯图1箱梁横断面图(单位：m)主桥施工采用现场浇筑，转体合龙的方式。现场L；⋯73．oo⋯删ra—m三一—：61—4_=，0、—01Am

4、一⋯SIirm一、～ml≥《=⋯}=L薹04=．2O30in10一0n、mi0mm8L6==08O．29．1Ⅲ00m--mmm一、单侧T型刚构转体部分见图2。收稿日期：2Ol3一O4—28图3箱梁底板纵向裂缝分布(L一裂缝长度，一裂缝宽度)N。．32013上踢堍33◎表1增加箱梁底板厚度最大拉应力变化箱梁底板厚度水化热最高温度／℃最大拉应力／MPa70cm(原厚度)671．9175cm711．9880cm762．074．2增加横向构造钢筋数量文献[-23认为钢筋与混凝土共同承担收缩应力，可降低混凝土的应力水平。同时，文献[-13认为混凝土配图7混凝土收缩工况箱梁横向应力分

5、布置钢筋不但不能抵抗收缩应力，反而增加了自约束应力，但除轴心受拉构件外，在配筋率不大的情况下，这从计算结果可知，在收缩工况下，箱梁底板位置种自约束引起的应力可以忽略不计。产生拉应力，拉应力主要集中在中室位置。其中最本桥箱梁底板横向钢筋为咖16@150(mm)，增大大应力为1．91MPa，大于混凝土设计强度，最大应力底板单层钢筋配筋率后有限元计算结果见下表2。位于箱梁底板内侧中央位置，这与箱梁实际裂缝位置吻合。表2增加箱梁底板横向钢筋配筋率最大拉应力变化3．5裂缝成因分析箍筋配置单层构造配筋率／最大拉应力／MPa上述三种工况计算结果：表明混凝土浇筑时的水(b16@150l_

6、91．91化热及日照温差对裂缝产生均无影响，混凝土的收缩咖14@1002．21．92是箱梁纵向裂缝产生的主要原因。16@1002．91．92现场发现箱梁中室位置有3条纵向裂缝，这是由由计算结果可知，在增加横向构造钢筋配筋率后，于在发生第一次开裂后，应力马上发生重分布，随着收混凝土收缩应力的变化稍有提高，但基本可以忽略不缩变形继续增加，就会形成第二次开裂[7]。裂缝分布计。所以增加箱梁底板配筋率的措施并不能降低混凝的特点如图8所示。土收缩应力。4．3缩短桥墩与箱梁浇筑间隔时间[二[工五双薄壁墩与箱梁底板浇筑时间间隔约60d，墩身混凝土收缩变形大部分已经完成。箱梁底板混凝土在

7、皿皿Ⅱ[[[血Ⅲ浇筑后发生收缩变形，但受到先浇墩身的约束，会产生附加应力。在缩短两者浇筑间隔时间后，计算结果见图8收缩裂缝分布特点图9。4对策措施为避免箱梁底板收缩裂缝的产生，文献E83提出了3种可行的措施：适当增加箱梁底板厚度；增加构造钢芝筋数量；缩短桥墩与箱梁浇筑间隔时间。本文针对3倒种措施的影响效果作了进一步的分析。4．1增加箱梁底板厚度增加箱梁底板厚度一方面可增大结构的受力面积，减少收缩工况下结构横向应力；另一方面混凝土厚度的增加会使水化热效应放大，从而增大降温过程中图9减少浇筑间隔后箱梁底板最大拉应力变化混凝土的收缩