大跨度预应力混凝土连续箱形梁桥的抗裂性分析

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1、第11页中国矿业大学徐海学院综合实训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

2、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、

3、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体系。截面形式的选用与桥梁的跨径、静力体系、荷载

4、、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第11页中国矿业大学徐海学院综合实训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，超载行驶车

5、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

6、性质不同类型的裂缝。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

7、概况1.2.1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裂缝种类第11页中国矿业大学徐海学院综合实训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