箱梁腹板开裂与竖向预应力质量的探讨.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：箱梁腹板开裂与竖向预应力质量的探讨预应力砼箱梁结构在我国大、中型跨径桥梁中广泛被采用。近年来发现箱梁出现开裂的现象相当严重，特别是箱梁腹板开裂占了一定的比例。一、箱梁腹板开裂的原因分析箱梁开裂的桥梁往往在竣工通车后十年左右，开裂情况比较严重的，裂缝宽度在0.25mm以上，裂缝贯通腹板厚度，多发生在腹板的薄弱部位，如预留的过人孔和通气孔，裂缝隙呈倾斜向，明显表现出斜截面上抗主拉应力不够。个别桥梁，通车一年后就发现裂缝，并逐渐扩展，影响到桥梁的正常使用。箱梁腹板开裂的原因是相当复杂的。近十多年来，路桥交通量迅猛增长，车辆载重超载现象严重，加之当时技术标准偏低，设计时对结构构造、主拉应力等问题考虑不周，施工中对质量要求不严，质量管理及监理体系不健全，桥梁竣工通车后，桥面损坏未及时维修或随意加厚加载，少数桥在桥下建房，改变了桥梁原设计的应力状态。二、关于设计方面的建议如何避免胶板裂缝的出现，在设计和施工工艺方面提出以下建议。2.1箱梁腹板不宜设计太薄。不能过分地追求结构的轻巧，腹板厚度不仅从理论上要通得过，对砼的收缩和徐变，以及温度变化引起结构的应力重分配等问题，要考虑充分；对混凝土这种复合材料，本身结构不均匀，以及考虑施工中不可预见的因素应留有足够的应力储备。腹板上的通气孔对消除温差影响是必要的，如果腹板本身强度有富余，通气孔对腹板截面的削弱是微不足道的。2.2加强构造钢筋是防止裂缝的有效措施。构造钢筋一定要配好，钢筋间距不能大，钢筋直径不宜太小。对于腹板构造钢筋，还应根据腹板的高度，在腹板箍筋中间设置腰部的连接钢筋，将腹板内外两层钢筋网连接形成整体，虽然增加钢筋数量很少，但起的作用很大。2.3纵向预应力的弯索是大跨径连续梁、连续刚构箱梁抗主拉应力的重要部分。因为纵向预应力吨位大，弯曲在腹板上的作用是非常大的，所以能够弯的，尽量弯，虽然给施工带来一定的困难，但实际操作是能做到的。2.4竖向预应力是抵抗剪应力和主控应力的关键。没有设置预应力的腹板，开裂更为严重。对于腹板厚度在40cm以上，应该考虑设置两排，箱梁竖向预应力筋应该充分考虑预应力锚固损失问题。例如顶推箱梁，一般梁高3m，计算伸长值只有8.5mm，而损失一般有3mm，甚至更大。损失主要是螺母与精轧螺纹钢筋的间隙损失和锚垫板与螺母锚固损失。箱梁竖向如果采用镦头锚或者楔片群锚预应力体系，钢丝松弛和锚固损失则更大，造成实际预应力所剩无几，也是不可取的。三、竖向预应力筋压浆质量问题预应力压浆，特别是竖向预应力压浆一直存在效果不理想的问题。竖向预应力筋设计一般采用如图1构造。φ32精轧螺纹钢筋，45mm的金属波纹管或簿铁皮管。压浆存在的主要问题：（1）进浆不通。由于管道薄，砼浇注时造成干扰，使进浆管脱落，排气孔堵塞。（2）压浆不饱满。竖向压浆一般采用常规的压浆设备和方法，压浆机排量大，压力大，水泥浆水灰比偏大，而竖向预应力管道又小又短，需要浆量很小，压浆的时间就是一瞬间，通和不通就是这么一下，既没有补救措施，又没有持压装置，水泥浆必然会分泌、沉淀，造成上端总有一段空隙部分，而这一段恰恰又是锚头的关键部位，空隙和锈蚀将留下隐患。（3）压浆起不到粘结、握裹作用。由于预应力钢筋本身刚度大，周边面积小，不象钢丝和钢绞线预应力筋那样刚度小，周边面积大，多根互相作用，只要压浆饱满，就能起到握裹和防锈蚀作用。我们曾经做过试验，将已张拉并压浆的竖向筋进行放张，伸长量基本上回缩了。如将套管直径加大，握裹不一定加强，而对腹板断面削弱加大。四、国内、外关于竖向筋的情况和信息4.11989年湖南省长沙湘江北大桥试用过无粘结预应力筋（见图1）。由于当时对竖向预应力筋压浆质量的怀疑，在主孔斜拉桥和边孔顶推连续梁几段箱梁腹板中，试用了无粘结预应力筋。后来，引起争议很大。由于对竖向有粘压浆质量存在的问题认识不足，对无粘结筋的设计理论也认识不深；加上当时无粘结筋施工工艺过于草率，试用很快就停止了。图1竖向预应力筋压浆设计图4.2针对竖向预应力的压浆质量难以保证，铁路部门提出一种新型预应力筋工艺——缓粘结预应力筋。即在预应力筋上包裹一层缓凝结砂浆，要求这种包裹砂浆安装到结构上，25天后逐渐硬化。张拉锚固前如无粘结，在张拉锚固完成后，逐渐硬化，产生粘结，最终形成有粘结筋，缓粘结筋是一种具有无粘结筋施工工艺特点的有粘结筋。在设计计算和工艺操作方面有其自身特点：磨阻损失计算时，要考虑缓凝结砂浆同预应力筋之间的摩阻；在工艺