郭皆煥

浙江中交通力工程設(shè)計(jì)有限公司 浙江 杭州 310000

正文：

引言

對(duì)于混凝土墩身出現(xiàn)裂縫的情況是一種常見(jiàn)的工程問(wèn)題，按照混凝土裂縫寬度的不同可簡(jiǎn)單的分為三種情況：①表面裂縫問(wèn)題，使用過(guò)程中橋體表面出現(xiàn)的細(xì)微裂縫；②深層裂縫問(wèn)題，相對(duì)與表層細(xì)微裂縫要嚴(yán)重，必須采取相應(yīng)的維修加固措施；③貫穿裂縫是指穿透了整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)層，會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性，改變混凝土的受力條件，從而有使局部甚至整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的可能，嚴(yán)重影響建筑物的質(zhì)量和運(yùn)行安全。裂縫的存在將直接影響橋梁結(jié)構(gòu)的美觀性，其次更加會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和實(shí)際使用性能，這種危害以貫穿裂縫最為凸出。

1、公路橋梁概述

白溪大橋上跨白溪。橋梁全長(zhǎng)3 4 0 m，跨徑布置為4×25+35+60+35+4×25m，單幅橋面全寬22m=0.5m（護(hù)欄）+12.5m（行車道）+1.5m（綠化帶）+3.5m（非機(jī)動(dòng)車道）+3.5m（人行道）+0.5m（護(hù)欄）。

上部結(jié)構(gòu)：引橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁，主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力變截面箱梁。

下部結(jié)構(gòu)：引橋?yàn)橹蕉?、臺(tái)，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，主橋?yàn)闃督映信_(tái)墩，主墩設(shè)置了橫橋向聯(lián)系墻。

主橋主墩豎向裂縫出現(xiàn)在墩身中間聯(lián)系墻部位，墻頂和側(cè)面都有，部分裂縫已經(jīng)貫穿至對(duì)面，豎向裂縫共10條，計(jì)36.5m，其中超限裂縫4條，計(jì)26m，Dmax=1.57mm。

圖1.1 墩身豎向超限裂縫

圖1.2 主墩墩身裂縫位置示意圖

圖1.3 主墩立面、平面圖

2、 主墩墩身驗(yàn)算

（1） 結(jié)構(gòu)離散圖

橋墩靜力計(jì)算以空間桿系理論為基礎(chǔ)，采用MIDAS/Civil進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)離散圖見(jiàn)圖7.1。

圖2.1 結(jié)構(gòu)離散圖

（2）計(jì)算參數(shù)

①鋼筋混凝土重力密度：26kN/m3

②二期恒載：包括欄桿、人行道、防撞護(hù)欄、側(cè)分帶和橋面鋪裝。

③橋梁結(jié)構(gòu)局部加載采用車輛荷載，車輛荷載沖擊系數(shù)＝0.3。

④基礎(chǔ)不均勻沉降：1mm。

（3）施工階段劃分

施工階段劃分見(jiàn)表2.1。

表2.1 施工階段劃分表

（4）正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算

墩身縫寬度驗(yàn)算，在短期效應(yīng)荷載作用下，各單元裂縫寬度如下圖所示，最大裂縫寬度為0.44mm出現(xiàn)在墩身頂部大于0.2mm，不滿足規(guī)范要求。產(chǎn)生裂縫的主要荷載為基礎(chǔ)的不均勻沉降。

圖2.2 裂縫寬度圖（單位：mm）

產(chǎn)生裂縫的主要荷載為基礎(chǔ)的不均勻沉降。由下圖可知，在基礎(chǔ)不均勻沉降的作用下墩身頂部會(huì)出現(xiàn)5.1MPa的拉應(yīng)力。

圖2.3 基礎(chǔ)不均勻沉降1m墩身應(yīng)力圖

圖2.4 基礎(chǔ)不均勻沉降1m墩身應(yīng)力圖（含變形示意圖）

3、成因分析

1）主橋主墩樁基平面布置不合理，上部結(jié)構(gòu)荷載通過(guò)支座傳遞到墩身和基礎(chǔ)時(shí)，橫橋向主墩邊樁豎向力大于中樁，邊樁的豎向位移略大于中樁，主墩承臺(tái)會(huì)因邊樁和中樁的豎向位移差而發(fā)生豎向彎曲變形，導(dǎo)致墩身聯(lián)系墻頂面橫橋向受拉，當(dāng)邊樁和中樁的豎向位移差超過(guò)一定限值，裂縫就會(huì)首先從墩身聯(lián)系墻頂面產(chǎn)生，然后向聯(lián)系墻側(cè)面延伸，形成倒U形裂縫。圖2.2是邊樁豎向位移比中樁大1mm情況下，墩身聯(lián)系墻的應(yīng)力示意圖，墩身聯(lián)系墻的裂縫寬度為0.44mm。

2）混凝土本身的收縮徐變和使用過(guò)程中車輛荷載對(duì)墩身的沖擊，裂縫寬度會(huì)進(jìn)一步加大。

4、結(jié)論

在樁基不均勻沉降的作用下墩身橫橋向抗裂驗(yàn)算不滿足規(guī)范要求。同一橋墩內(nèi)會(huì)產(chǎn)生樁基不均勻沉降的主要原因是本橋群樁基礎(chǔ)樁基平面布置不合理，橫橋向邊樁與中樁受力較為不均勻。由此可見(jiàn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)合結(jié)構(gòu)受力情況，合理設(shè)置橋梁構(gòu)造顯得尤為重要，有利于提高結(jié)構(gòu)的耐久性。