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预应力混凝土梁桥的裂缝成因及其对策

信息来源:hunningtu.biz  时间:2010-03-17  浏览次数:161

  预应力梁桥(包括简支梁、连续梁、连续刚构)目前是我国修建最多的桥梁。在这些桥梁的修建过程中和运营过程中,有时会发现梁体不同部位出现龟裂、横向、纵向和斜向裂缝。裂缝一但出现,轻则影响结构的耐久性、重则直接影响结构的承载能力,甚至危及结构的安全,值得予以重视,并应弄清裂缝产生的原因,首先采取措施预防裂缝发生,一旦裂缝发生,则必须采取适当的措施,予以及时的观察监测和处理,以保证桥梁的安全和耐久性能。]
  一、预应力梁桥的裂缝种类及其原因
  1、预应力简支梁桥的裂缝种类及其原因
  (1)龟裂
  预应力简支梁桥在预制时容易产生龟裂,其原因除了由于混凝土配比不合适,个别混凝土浇筑不均匀外,在养护过程中洒水不及时,覆盖不严,采用蒸养时过快的升、降温等均可能产生梁体表面龟裂。
  (2)纵向裂缝
  纵向裂缝多发生在运营期间,其原因除了张拉力过大(设计不合理或施工超张拉)外,也与混凝土的质量有关,如有一些铁路运营线上的预应力混凝土简支梁,在运营10多年或20多年后出现沿纵向力筋的裂缝,后通过调查确定为碱骨料反应导致混凝土的承载力下降造成。由于这种裂缝处于主要受力钢束部位,极易引起纵向钢束锈蚀,对结构影响非常大。
  (3)横向裂缝
  横向裂缝多发生在运期间,超载、各种原因是预应力损失超过设计预想,都可能导致裂缝的发生。此外,由于徐变上拱的发生和发展,在梁的上翼缘也会产生横向裂缝,特别对活荷载比重较大的铁路桥梁更是如此,而且随徐变的发展,裂缝也会发展,而当桥上荷载较大时,这种裂缝又会暂时闭合。
  (4)主拉应力方向斜裂缝
  这种裂缝一般发生在运营期间,且多在跨度四分之一附近区域的腹板上,可以认为基本上是由于主拉应力方向抗裂安全储备不足而造成的。
  2、预应力连续梁及连续刚构桥的裂缝种类及其原因
  (1)表面龟裂
  与预应力简支梁类似,这种裂缝一般是由于连续梁与连续刚构在施工过程中养护不及时或温度变化较大时产生的。由于这类桥在国内大部分是采用悬臂灌注或支架法施工的,高空养护条件比地面更差,极易因养护浇水不及时而造成混凝土表面干缩快,内部干缩慢,使外部混凝土受拉超过混凝土的抗拉强度,产生开裂。此外,由于新浇筑的混凝土暴露在高空大气中,周围环境温度的过快变化,如施工过程中的保温措施不力、水泥结硬过程产生水化热时发生骤然降温等,均有可能产生表面龟裂。
  (2)在跨度l/4附近出现的斜裂缝
  这种裂缝一般是由于剪应力过大,主拉应力超过混凝土的抗拉强度而造成的,有时也与构造钢筋的布置有关。当荷载增大时,裂缝会逐渐向受拉区发展。在开裂严重的情况下,缝隙可能沿腹板贯通。
  (3)梁底沿纵向预应力的贯通裂缝
  这种裂缝一般是由于预应力或截面尺寸设计不合理,导致压力过大造成的,有时与施工质量也有一定的关系,有的桥梁在施工过程中就发生了底板长距离贯通开裂的现象。
  (4)支撑处顶板或跨中底板的横向裂缝
  这种裂缝一般是预应力设计不合理,梁在收缩徐变和钢束松弛的影响下,弯矩最大截面的混凝土受拉区出现超过混凝土抗拉强度的应力,导致开裂。对于边、中跨比较大的连续梁或连续刚构,在边跨端部区域容易引起开裂,早期用顶推法施工的预应力连续梁,由于设计配筋不合理,梁在顶推施工中结构受力与运营状态的结构受力相反时,也容易出现横向裂缝,有的桥在顶推过程中甚至出现贯通截面的裂缝,但这种裂缝在顶推就位后一般在反向受力下即可闭合。
  (5)梁全截面的破坏性崩裂
  曾经有一座利用滑移支架法逐段施工的预应力梁,在某阶段张拉只将要结束时,锚下崩裂破坏,同时产生巨大的冲击能,致使箱梁全截面开裂并发生错动。将近10m长的梁体报废。经事后详细的受力分析,找出事故的原因是设计在箱梁底板的布束过密,底板高度较小,锚下局部应力过大导致了混凝土压溃。
  

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