鄂东大桥宽幅混凝土箱梁防裂措施研究与应用.pdf
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1、第 3 5卷 , 第 6期 2 0 1 0年 1 2月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i n g Vo 1 3 5,No 6 De c ,2 0 1 0 鄂东大桥宽幅混凝土箱 梁防裂措 施研 究与应用 陈虎 成 , 刘 明虎 , 徐 国平 , 谭 皓 ( 中交公路规划设计 院有限公司 , 北 京 1 0 0 0 8 8 ) 摘要】鄂东大桥主桥为 9 2 6 m混合梁斜拉桥 , 边跨采 用混凝土箱梁 , 箱梁 全宽 3 8 I l l , 施工期 混凝土 防裂问 题突出。针对该桥特点 , 进行 了综合 防裂措施研究 , 并应用于实践 , 施工 期间未见 不
2、 良裂缝 , 取得 了较好 的效果 。 【 关键词 鄂东大桥 ; 混合梁 ;宽幅混凝 土箱梁 ;防裂研究 中图分类号 U 4 4 8 2 1 3 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 0 7 3 0 5 S t u dy a n d I m p l e me n t o f An t i - c r a c k i n g M e a s u r e s f o r W i d e Co nc r e t e Bo x Gi r d e r o f Ed o n g Br i d g e CHEN Huc he ng,LI U M i n
3、g hu,XU Guo pi ng,TAN Hao ( C C C C Hi g h w a y P l a n n i n g a n d D e s i g n C o n s u l t a n t s C O , L t d B e i j i n g 1 0 0 0 8 8 , C h i n a ) Ke y w o r d s E d o n g B r i d g e ;H y b r i d G i r d e r ;Wi d e C o n c r e t e B o x G i r d e r ; A n t i - c r a c k i n g s t u d y 1
4、 工程概述 鄂 东长 江公路 大 桥位 于湖北 省 黄石 市与鄂 州市 交界 区域 , 是 上海 一成 都 和大 庆 一广 州 高 速公 路跨 越长江的共用通道 。主桥采用九跨双塔混合梁斜拉 桥( 见图 1 ) 。主梁 中跨采用钢箱梁, 边跨采用混凝 土箱梁, 均采用分离式双箱断面。钢 一混结合 部设 置在中跨, 距索塔 1 2 5 1 T I 。斜拉索采用平行钢丝成 品索。索塔采用混凝土倒 Y型塔 , 大直径钻孔桩基 础 。中跨 钢箱 梁绝 大 部 分 梁 段采 用悬 臂 拼 装 施 工 ; 边跨 混凝 土 梁采用 支架 分段 逐跨 现浇施 工 。 单侧 预应 力 混 凝土 箱 梁总 长 2
5、 8 7 5 r f l , 其 中 l 2 5 m 伸 入 主 跨 。 中 心 线 处 梁 高 3 8 m, 全 宽 3 8 0 m。标 准 断 面 顶 板 厚 3 0 c m、 水 平 底 板 厚 3 5 c m、 斜底板厚 3 0 c m、 中腹板厚 5 0 c m。索塔区顶 板 、 水 平底 板 、 斜 底 板 板 厚 渐 变 为 4 0 c m、 5 0 c m, 中 腹板 厚渐 变 为 6 5 c m、 8 0 c m。过 渡墩 处 设 端 横 梁 , 厚 2 9 m; 辅 助 墩 处 横 梁厚 3 0 m; 索 塔 处 横 梁 2 5 r l l ; 其余非桥 墩处 每 7 5
6、m( 特 殊 间距 6 5 m、 6 5 5 IT I ) 设 一道 厚 4 5 c m 的横 隔梁 。混凝 土梁标 准 图 1 鄂东大桥主桥桥型布置( 单位: c m ) 收稿 E l 期 】2 0 1 0 0 3 2 6 【 作者简介 陈虎成 ( 1 9 7 7 一) , 男 , 河北景县人 , 硕士 , 工程师 , 主要从 事公路桥梁设计与施工管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 4 公路工程 3 5卷 横 断 面见 图 2 。 3 8 O 0 3 3 fi1 9 1 1 6 0 0 1 6 0 0 ,o- b L l 5 o 5 h 3 5 0
7、 3 3 7 5 : 1 1 2 5 7 5l 6 0 7 5 3 3 7 5 = l 1 2 5 3 5 0 S Q i Q 10 c - 1 1 I I l I I I I 1 ; 醅 埔 枇 1 o 沥 青 混 凝 土 一 - 中 央 分 隔 带 防 撞 护 栏 外 例 防 藉 藿 l 4 -4 一 2 2 厂 。 、 、 二= f l =二= 6 8 0 f 4 4 0 f 7 8 0 : 7 8 0 f 4 4 0 6 8 0 图 2混凝土梁标准横断面 ( 单位: t il 1 ) 2 问题的提 出 混凝土 箱梁 宽达 3 8 m, 采用 支撑 桩 排架 逐 跨 浇 筑 的方法施 工
8、 , 在 温变 和混凝 土 收缩影 响下 , 主梁 易 产生 裂缝 ; 箱梁 内部普 通钢筋 及 预应力 管道较 密 , 混 凝土 浇筑难 度较 大 ; 主 梁采 用 C 5 5混 凝 土 , 且 横梁 、 外 腹板 ( 风嘴 ) 体 积较大 , 高 强 大体 积 混 凝 土 的防 裂 问题特 别突 出 。 箱 梁 防裂措 施如 果处 理不 当 , 将 降低 结构 的强 度和刚度 ,对桥梁 的承载能力、 正常使用及 耐久性 带来直接危 害, 因此, 为保证 结构的安全性及 耐久 性 , 避 免混凝 土箱 梁开 裂 , 有 必要进 行 防裂措施 的研 究 与设计 。 裂缝 是 混凝 土结 构经
9、常 出现 的问题 ,裂缝 的形 成 一般分 为 2类 :一 类 是 由外 荷 载 引起 的裂 缝 , 表 示 结构 承载力 可 能不 足 或存 在 严 重 问题 ; 另 一类 裂 缝是由变形引起 的,由于变形受到约束 ,在构件内 部 产生 自应力 , 超过 混 凝 土 的抗 拉 强 度 ,引起 混 凝 土 开裂 。引起 结构 变 形 的 因素 包 括 温度 变 化 、 收 缩 、 不均 匀沉 降等 因素 。 裂缝的产生和结构的设计计算模式 、 施工工艺 、 支架 变位 、 混凝 土质量 及 配 比紧密相关 。 3 防裂措施研究与应用 3 1混凝 土 浇筑措施 3 1 1 浇筑 方案 混 凝土
10、浇筑方 案通 常采 用分块 或分 层 的方式进 行 。由于箱 梁钢筋 较 多 , 水 平 分 层 浇筑 施 工 缝难 处 理 , 浇筑方案不做分层考虑。综合考虑梁体施工期 抗裂性能及混凝土工作性能研究了两种梁体分块浇 筑 方案 。 方案 1 : 横 向分 幅 、 纵 向整跨 浇 筑方案 。 即箱梁 逐跨 浇筑 时预 留桥轴 线 处 1 6 m 宽 的后 浇 带 , 施 工 顺序 为 自梁端 至钢 混 结 合 段 混 凝土 浇 筑 完 毕 、 张 拉 相应 梁段 的纵 向预 应力钢 束 、 浇筑后 浇带 。 方案 2 : 横 向整幅 、 纵 向分段浇 筑方 案 。即每跨 纵 向分成 3 4个 施
11、 工段 , 跨 间设 置 横 向后 浇段 , 后 浇段长度 1 8 m, 施工段之间预应力钢束采用连接 器连接 , 施工顺序为 自梁端 向钢混结合段进行每跨 梁体 的浇 筑 ( 相 邻两 跨 的混凝 土 浇 筑前 准 备 工作 可 以同步施 工 ) 、 待 相 邻 两 跨 混 凝 土 浇 筑 均 施 工 完 毕 后浇筑 后 浇段 。 3 1 2温度 场分 析 混凝土箱梁跨度及宽度大 , 箱梁属薄壁结构、 面 积大 、 厚度薄 , 但局部厚度较大 , 且箱梁混凝土强度 等级高达 c 、 水化放热量大 , 产生 的温度应力不容 忽视 。 按 照 2种 浇 筑 方 案 , 对 箱 梁 进行 了水 化
12、热 温 度 场及应 力场 分析 , 计算模 型 见 图 3 。 图 3水 化 热 温 度 场及 应 力 场 分 析模 型 温度及应力计算从浇筑开始 , 模拟施工后一年 的温度应力发展 , 计算结果见表 1 ( 其中应力为名义 拉应力) , 混凝土浇筑 3 d后箱梁应力场分布见 图 4 , 计算模型考虑的因素和参数有 : 混凝 土表面 的保温 ; 箱梁侧面和内腔模板保温; 顶面覆 盖土工 材 料 保 温 养 护 ; 表 面 等 效 保 温 系 数 : 1 8 5 0 k j ( m d o C) ;混 凝 土 导 热 系 数 : 2 5 4 8 3 k J ( m d o C) ; 未计普通 钢
13、筋及预应 力钢束的影响; 根据现场实际情况 , 混凝土 的入 仓 温度 按 3 0计 。 3 1 3 浇 筑方 案 比选 及温 控措 施 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 陈虎成 , 等 : 鄂东大桥宽幅混凝土箱梁防裂措施研究与应用 7 5 f a J方案 1 图 4 浇筑 3 d后应力场 ( 单位: t m ) 从表 2及图 4可见 , 采用方案 1浇筑时 , 顶板干 缩 和温度 收 缩 产 生 的拉 应 力 得 到 了一 定 程 度 的 释 放 , 与方案 2相 比, 箱 梁 顶板 对 应 龄 期 拉应 力 较 小 , 相邻中腹板块体对应龄期拉应力也
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