【摘要】箱形梁橋由于其良好的結(jié)構(gòu)性能，在連續(xù)剛構(gòu)橋等橋型中應(yīng)用廣泛，在懸臂施工中腹板經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沿縱向預(yù)應(yīng)力筋方向的斜裂縫，該裂縫會(huì)影響橋梁整體安全性、實(shí)用性及耐久性。通過(guò)理論分析和有限元軟件ABAQUS計(jì)算，造成腹板反向斜裂縫的主要原因是張拉腹板縱向預(yù)應(yīng)力時(shí)錨固端應(yīng)力集中和豎彎處徑向力過(guò)大導(dǎo)致主拉應(yīng)力超限。

【關(guān)鍵詞】箱梁橋；混凝土；腹板；反向斜裂縫；ABAQUS；預(yù)應(yīng)力筋；主拉應(yīng)力

1 前言

箱型截面梁具有良好的結(jié)構(gòu)受力性能，被廣泛應(yīng)用于連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋中， 隨隨之而來(lái)的相關(guān)病害也越來(lái)越多，其中之一為箱梁腹板反向裂縫。該裂縫正好沿著腹板縱向預(yù)應(yīng)力，其方向與預(yù)應(yīng)力鋼束大致平行。

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)反向裂縫出現(xiàn)于本施工段完成，模板拆除支架移動(dòng)之后，主要在箱梁腹板的內(nèi)側(cè)。本文預(yù)通過(guò)理論分析與有限元計(jì)算找到預(yù)應(yīng)力箱梁腹板反向開(kāi)裂的原因，并為以后此類橋梁的設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)及經(jīng)驗(yàn)。

2 腹板反向裂縫產(chǎn)生的原因的理論分析

2.1主拉應(yīng)力計(jì)算公式

橋梁規(guī)范中給出了橋梁正常用階段由荷載短期效應(yīng)組合和預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土主拉應(yīng)力按照下列公式結(jié)算[12]：

（1）

規(guī)范計(jì)算考慮了豎向預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的豎向應(yīng)力，縱向預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的縱向應(yīng)力，縱向預(yù)應(yīng)力筋彎曲產(chǎn)生的豎向應(yīng)力。

2.2腹板反向開(kāi)裂敏感性因素分析

由于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料本身的復(fù)雜性，而引起箱梁腹板反向開(kāi)裂的因素眾多，下邊將分析可能存在的敏感性因素。

（1）預(yù)應(yīng)力筋的張拉

1）縱向預(yù)應(yīng)力

縱向預(yù)應(yīng)力的張拉會(huì)首先會(huì)在錨固端引起應(yīng)力集中。腹板縱向預(yù)應(yīng)力筋的豎向彎曲會(huì)在彎曲處產(chǎn)生較大的徑向力，該徑向力會(huì)到主拉應(yīng)力產(chǎn)生較大的影響；縱向預(yù)應(yīng)力的偏心作用會(huì)產(chǎn)生彎曲正應(yīng)力和剪應(yīng)力，會(huì)對(duì)主拉應(yīng)力產(chǎn)生影響。

2）豎向預(yù)應(yīng)力

《公預(yù)規(guī)》中關(guān)于主拉應(yīng)力的計(jì)算考慮了豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的影響， 即為由豎向預(yù)應(yīng)力鋼束的預(yù)加力產(chǎn)生的混凝土的豎向壓應(yīng)力。在橋梁施工中，豎向預(yù)應(yīng)力鋼束往往滯后于腹板和頂板預(yù)應(yīng)力鋼束的張拉，這無(wú)疑會(huì)對(duì)施工過(guò)程中腹板的抗裂產(chǎn)生不利影響。

（3）預(yù)應(yīng)力孔道

經(jīng)過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在本施工段縱向預(yù)應(yīng)力張拉施工完成，移動(dòng)模板之后發(fā)現(xiàn)腹板內(nèi)側(cè)出現(xiàn)反向斜裂縫，該裂縫是產(chǎn)生于腹板鋼束張拉之后灌漿之前，此時(shí)預(yù)應(yīng)力孔道的存在將會(huì)影響腹板處的主拉應(yīng)力。

（4）混凝土強(qiáng)度等級(jí)

而在橋梁實(shí)際施工過(guò)程中，常常由于各種原因?qū)е率┕げ灰?guī)范，混凝土強(qiáng)度并未達(dá)到規(guī)定的強(qiáng)度等級(jí)即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，導(dǎo)致出現(xiàn)受拉或者受壓裂縫。

3有限元模分析

3.1工程背景

本文以某預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)楸尘耙劳姓归_(kāi)分析。上部結(jié)構(gòu)采用62m+110m+62m連續(xù)箱梁，采用掛籃懸臂法施工。主梁采用C50混凝土，橋?qū)?2m。采用單箱單室箱型斷面，其中箱寬650cm。

3.2基于有限元計(jì)算結(jié)果分析

只張拉腹板豎彎預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，得到圖1為腹板內(nèi)部主拉應(yīng)力云圖，圖2為腹板內(nèi)部主拉應(yīng)力矢量圖。

圖1 只張拉腹板預(yù)應(yīng)力束腹板內(nèi)部主拉應(yīng)力云圖

圖2只張拉腹板預(yù)應(yīng)力束腹板內(nèi)部主拉應(yīng)力矢量圖

由圖2主拉應(yīng)力矢量圖和圖1腹板縱向預(yù)應(yīng)力束延程附近混凝土的主拉應(yīng)力值可知，主拉應(yīng)力的方向大體垂直于腹板豎彎預(yù)應(yīng)力筋的走向，在錨固端附近和豎彎處主拉應(yīng)力偏大，表1為不同位置處主拉應(yīng)力最大值。

表1 不同位置處主拉應(yīng)力值最大值

位置錨固端0.3m范圍內(nèi)距錨固端1m豎彎處

主拉應(yīng)力值（MPa）2.510.611.76

由表1可知各個(gè)部位的主拉應(yīng)力值并沒(méi)有超過(guò)C50混凝土抗拉強(qiáng)度值2.65MPa，但在實(shí)際施工中，混凝土，此時(shí)的強(qiáng)度只有標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的65%[2]，為1.72MPa。很顯然在錨固端處和預(yù)應(yīng)力筋彎曲處主拉應(yīng)力都已超限。

4 結(jié)論及建議

1）腹板縱向預(yù)應(yīng)力筋沿程混凝土的主拉應(yīng)力方向大致與預(yù)應(yīng)力筋垂直。

2）造成腹板預(yù)應(yīng)力筋方向斜裂縫原因?yàn)橄葟埨拱蹇v向預(yù)應(yīng)力，在錨固端和圓弧曲線彎曲處主拉應(yīng)力超過(guò)C50混凝土抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

參考文獻(xiàn)

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