连续梁底板混凝土崩裂分析与处理.pdf
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1、总第 5 期 连续梁底 板混凝土崩裂分析与处理 2 1 连续梁底板混凝 土崩裂分析与处理 夏刚 , 房 国龙 ( 1 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究 院有 限公 司 , 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 ; 2 中交路桥技术有限公 司 , 北京 1 0 0 0 2 9 ) 摘要: 通过对连续梁底板预应力钢束径 向力计算方 法和影响因素的分析, 阐述了引起连续梁底板混凝土局部崩 裂的原因, 针对底板局部崩裂提出多种修复加固方案并进行 比选 , 提 出切实可行 的修 复加 固方 案 , 为 今后桥 梁设计 和施 工提供参考依据 , 避免类似工程问题的出现 。 关键词: 连续梁桥; 箱形梁 ; 合
2、龙束; 崩裂; 径向力; 桥梁 加固 l 工程概况 某预应力连续梁桥主桥全 长 1 9 2 m, 上部结构 为( 5 1 +9 0 +5 1 )m预应力混凝土变截面连续箱梁 。 主桥下部采用实体柱式桥墩 , 钻孔灌注桩基础 。桥 型布置见图 1 , 主要截面尺寸见图 2 。 4 号墩 3 号墩 2 号墩 图 1 主桥桥型布置 1 2 支点 1 2 合龙段 l 号墩 单位 :c m l l l 。2 2 。 I l L 王 、 , , 育 6 5 0 2 I 1 3 0I 1 7 0 l i 2 5 0 2 。 I 墨 I = =1 7 二0 , J卫 3 q i亘 6 5 0二 二 2 i 单
3、位 图 2 主要截面尺寸 原设计中主桥连续箱梁采用挂篮悬臂现浇法施 工, 在两边跨和主跨设置合龙段, 合龙顺序为先合龙 边跨 , 后合龙中跨。实际施工时, 在边跨未设置合龙 段 , 支架现浇段 和合龙段均在支架上现浇。施工过 程为先张拉 1 号墩侧边跨底板合龙束 , 再张拉 4号 墩侧边跨合龙束 。两边跨顺利合龙后, 底板对钢束 管道进行灌浆 。待边跨落架后发现两边跨 1 l 号块 底板底面混凝土发生局部崩裂 。 2 主要病害 1号墩侧边跨 l l 号块底板崩裂 , 出现 3处严重 露筋( 图 3 ) , 其中上游侧 1处 , 掉块面积为 3 0 m 2 7 5 m; 下游侧 2 处 , 掉块
4、面积分别为 2 0 m2 0 m、 2 1 mX 2 0 m。4号墩侧边跨 1 1号块 出现 1 处 掉块露筋( 图 4 ) , 面积为 2 0 m2 2 m。 图 3 1号墩侧底板 崩裂 区 图 4 4号墩侧底板崩裂 区 3 病害分析 从现场情况来看, 引起钢束下方混凝土局部崩 收稿 日期 : 2 O 1 O l 1 -0 3 作者简介: 夏( 1 9 8 3 -) , 男, 助理工程师, 2 0 0 6 年毕业于哈尔滨工业大学道路与桥梁工程专业, 工学学士, 2 0 0 8 年毕业于哈尔滨工业大学 桥梁与隧道工程专业 , 工学硕士 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c
5、 o m 2 2 桥梁 检测 与加 固 2 0 1 0年第 2期 裂的原因为钢束波纹管发生上浮 ( 图 5 ) , 导致管道 下方混凝土受力加大 , 超过混凝土抗拉强度即发生 崩裂现象。 图 5底 板 钢 束 上 浮 3 1 预应力管道下方混凝土受力 从破坏机理来看 , 预应力管道下方混凝土受力 由 2 部分组成( 图 6 ) : 径向力产生 的向下 的拉应 力; 由于底板混凝土沿纵 向存在较大的压应力 , 在竖向按泊松 比效应存在向下的拉应力 。二者叠 加即为预应力管道下方混凝土受力状况 。 峰 向拉 应 力 轴 向 3 2 钢束 径 向力 底板合龙束沿梁底按曲线布置 , 在张拉钢束过 程中
6、, 产生向下的径 向力_ 2 , 见图 7 。 田 I 张 T dO1 口 再 图 7 底 板钢束径 向力示意 按图 7 取出钢束微段分析 : d q 一2 N s i n ; q f2 , s i n ( 0 a i ) ; 厶 厶 N 由分析可知 , 径 向力 的大小与张拉控制力以及 管道布置线形有较大关系, 为减小径 向力 , 可以适 当 减小张拉控制力或加大管曲率半径。鉴于桥梁承载 力的需要, 张拉控制力的调整余地较小, 因而在进行 桥梁设计时 , 可将底板线形调整圆滑 , 在将预应力钢 绞线按底板线形布置时即可减小径向力 , 从而达到 防止底板崩裂的 目的。 管道下方混凝土受力分析结
7、果见表 1 。 由表 I 可知, 管道上浮对径 向力 的影响十分显 著 , 是引起底板混凝土崩裂的主要 因素 。因此在进 表 l 钢束径 向力与混凝土应力 行桥梁设计时 , 对按曲线布置的钢束, 为防止出现钢 束张拉过程中可能出现 的管道上浮 , 尤其在曲率变 化处应对预应力钢束 的定位钢筋进行加密布置, 起 到限制钢束变位的作用 , 从而达到减小崩裂事故发 生可能性的目的。 3 3 崩裂病害产生原因 ( 1 ) 施工中箱梁底板混凝土中拉筋 、 防崩裂钢 筋部分缺失 , 导致底板抵抗钢束张拉引起的径 向力 的能力不足 。 ( 2 )崩裂区域预应力管道存在上拱现象, 最大 上拱达到 5 C IT
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