大跨连续刚构桥梁段施工期裂缝分析研究.pdf

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1、桥梁工程器BridgeEngineering陈作银，阮坤，李海(北京建达道桥咨询有限公司，北京100015)摘要：依据某在建大跨预应力混凝土连续刚构桥主梁施工期间根部出现的早期裂缝，对根部梁段建立空间实体模型，以确定该梁段在钢绞线预张力、自重以及挂篮等综合荷载下腹板正应力以及主拉应力分布状况，并对裂缝的产生原因进行分析。研究结果表明，在综合荷载下，腹板正应力及主应力均处于较低水平，不是腹板裂缝产生的主因，腹板裂缝主要是由混凝土水化热等施工因素造成。关键词：连续刚构桥；早期裂缝；腹板正应力及主应力；水化热中图分类号：U448．23文献标志码

2、：B文章编号：1009—7767(2014)04—0085—04AnalysisofBeamConstructionCrackofContinuous础gidFrameBridgewithLargeSpanChenZuoyin，RuanKun，LiHai大跨连续刚构桥具有线形优美、施工便捷简单等优点，被广泛应用于跨越深水、山谷、海洋以及被交道路等工程⋯。在很多连续刚构梁段早期悬浇施工后，混凝土均不同程度地存在裂缝。对混凝土裂缝的成因在很多书籍中均有提及，笔者仅以某施工中的大跨刚构桥为例，对其在施工期间出现的裂缝成因进行分析，希望能对后续刚

3、构桥的设计、施工具有一定的指导及借鉴意义。1工程概况某桥为主孑L195m的三跨预应力混凝土连续刚构桥，桥面宽18．5m，箱梁采用单箱单室断面，跨中梁高4．0m，根部梁高11．5m。该桥采用悬臂施工法，共分23个梁段，其中0号腹板厚度1．1m，1～8号腹板厚度90cm，10～23号腹板厚度70cm，9号为腹板过渡梁段；底板厚32～120cm，顶板厚28cm；箱梁的梁高按1．6次抛物线变化，底板厚度按二次抛物线变化。上部结构采用j向预应力结构．纵、横向预应力采用高强度低松弛psl5．2的钢绞线，其中横向预应力以间距50cm布置：竖向预应力采用

4、JL32的精轧螺纹钢，纵向布置间距50cm。主梁混凝土强度等级为C60。2早期裂缝形态及位置主桥箱梁施工过程中发现l～3号梁段出现早期裂缝．此后各梁段腹板也不同程度出现裂缝。其中2～3号梁段裂缝较多，绝大部分为腹板斜裂缝，4号梁段之后虽也出现裂缝，但数量明显降低，裂缝宽度也较小。腹板内侧裂缝形态见图1，具体裂缝参数见表1。小桩号上游侧大桩号上游侧3号2号1号l号2号3号4710号5——’236：===：≥====；=：；=；=-、'_～-’’～———。一——，_一表1裂缝参数注：表中日。、飓分别表示裂缝两端点到箱室内倒角的垂直距离；L。、

5、￡：分别表示裂缝两端点距所在粱段左截面的距离。3空间应力分析为确定该桥主梁腹板施工期间裂缝产生原因．笔2014卑$4期(7一)第32豢啼荭笈木85器桥梁工程BridgeEngineering者利用非线性及细部分析软件MIDASFEA对主桥0～3号梁段建立空间实体模型，进行局部应力分析。该计算模型主要研究在顶板、腹板钢绞线预张力、自重以及挂篮等综合因素影响下，腹板正应力以及主拉应力分布状况。3．1计算模型(见图2)◆图20～3号梁段计算模型3．2计算结果顺桥向正应力分布见图3，主拉应力分布见图4。注：压应力为负硐3顺桥向正应力分布图(MPa

6、)注：拉应力为止图4主拉应力分布图(MPa)K霎J⋯．∞．壤；由图3、4可知：1)除腹板束锚固位置由于应力集中出现较大拉应力外，整个腹板外侧均为受压状态，在3号梁段梁端至2．5111位置．轴向压应力较小，在一0．02～一0．35MPa，且该部分应力云图呈弧形分布；在该范围外，腹板外侧应力均在一0．6～一2．0MPa。86瘩荭救木2014No．4(Jul．)V01．32腹板内侧正应力基本处于受压状态，在3号梁段梁端至3．5m位置，轴向应力在0．15～一0．3MPa，在腹板与顶板连接部位，出现最大0．15MPa拉应力，但沿腹板向下，拉应力逐渐

7、变小，过渡为压应力，该区间应力云图呈半弧形分布，在该区间之外，腹板内侧正应力均在一0．5～一2．5MPa。2)腹板外侧主拉应力除腹板束锚固位置由于应力集中出现较大值外，其余部位均在0．6MPa以内，在腹板外侧上、下缘部分区域出现0．03～0．6MPa主拉应力，在腹板外侧中部大部分区域主拉应力均在0．03MPa以内。腹板内侧主拉应力分布云图与外侧相似，在腹板内侧上、下缘由于倒角等产生应力集中造成极小部分区域主拉应力较大外，腹板内侧其余部位也均在0．6MPa以内。在腹板内侧梁端及上、下缘部分区域主拉应力在0．03～0．6MPa．在腹板内侧中部

8、大部分区域主拉应力均在0．03MPa以内。3．3计算结论由上述分析可以看出，在综合荷载作用下，腹板正应力基本处于受压状态，主拉应力在未考虑竖向预张力的情况下，腹板上、下缘最大主拉应力在0．6M