斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析（精选7篇）

篇1：斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

大跨连续箱梁桥腹板裂缝设计成因分析及对策

通过对大跨连续箱梁桥腹板裂缝病害的调研,分析了裂缝产生的原因,对腹板的抗裂对策进行了研究,以积累大跨连续箱梁桥腹板的.设计施工经验,从而保证大跨连续箱梁桥的工程质量.

作 者：高国 孙伟 王维国 GAO Guo SUN Wei WANG Wei-guo 作者单位：高国,GAO Guo(荣成市公路管理局,山东,威海,264200)

孙伟,王维国,SUN Wei,WANG Wei-guo(威海市公路管理局,山东,威海,264200)

刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：35(24)分类号：U445.7关键词：大跨连续箱梁桥 腹板 裂缝 对策

篇2：斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

专业分类：路桥隧道

浏览数:393 在桥梁施工中，连续箱梁是大跨度混凝土桥梁常用的一种形式，这种梁式结构在质量上存在的最大问题就是裂缝频繁出现，混凝土裂缝是影响结构耐久性最关键的因素。由于混凝土裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响箱梁的外观，降低箱梁使用寿命。本文就某工程高标号连续箱梁非结构裂缝产生的原因进行分析和总结，以期为类似工程提供参考。一.工程简介

本工程某特大桥主桥结构布跨型式为(60+100+60)m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主墩为27#、28#墩，分左右双幅，单幅箱梁采用单箱单室截面，纵、横、竖三向预应力体系，为全预应力构件。桥宽16.25米，根部梁高5.8米，跨中及端部梁高2.5米，箱梁0号块长度为4米，腹板厚度为0.9米，腹板厚度9号块以前为0.7米，12号块以后为0.5米，10～11号块由0.7米直线变公至0.5米。该工程采用商品混凝土，混凝土标号为C55，地泵泵送施工。

箱梁采取挂篮悬臂浇筑施工,各单“T”箱梁除悬臂箱梁外，分为13对梁段，箱梁纵向分段长度为8×3+5×4米,箱梁两个“T”同时对称悬臂浇筑。二.裂缝形成

该桥在施工至28#墩右幅4#块小桩号时，在拆除模板后第3天发现腹板内侧出现斜向不规则裂缝，随后立刻停止对该桥的施工，分析原因并派专人跟踪观测此裂缝，发现裂缝稳定无发展。然后实施了纵向预应力张拉，张拉后裂缝亦无变化，由此判断此裂缝为局部浅层不规则发纹，于是进行正常施工。在之后的施工过程中，27#墩3#块大桩号左侧、27#墩4#块大桩号右侧、28#墩右侧5#块大桩号左右侧、28#墩5#块小桩号右侧、28#墩6#块大桩号右侧、28#墩6#块小桩号右侧等均在模板脱落后3天左右又出现类似裂缝，随组织专家进行现场分析。经对裂缝的宽度和深度进行无损检测，裂缝没有贯穿，深度最大约为150px，裂缝宽度为0.15mm-0.45mm。裂缝有一定的规律性，一是出现在拆除内模后出现（不排除拆模前已产生，很细微没有被发现）；二是位置都在腹板且斜向外侧，基本在波纹管位置附近，且在跨度方向均匀分布，在腹板两侧基本对称分布；三是在张拉纵向预应力之后裂缝无进一步发展。

三.腹板裂缝成因分析

从裂缝产生原因来分，裂缝主要包括结构裂缝和非结构裂缝。从检测结果来看，以上裂缝均在拆模之后出现，在此期间结构无任何受力，因此可以判断这些裂缝为非结构裂缝，从而排除是由于结构受力而产生的裂纹。这个阶段可能导致结构发生变形的因素有：挂篮变形、温度、砼浇筑顺序、商品混凝土、养生、内模拆模早、结构配筋、环境等。当这些因素导致的变形受到外界约束或不协调变形时，结构内部就会产生拉应力，当拉应力超过抗拉强度后便会产生裂缝。

具体针对本桥，该桥采用商品混凝土，从开始浇筑到产生裂缝，由于许多因素是交织在一起的,很难明确区分某条裂缝具体是由哪种因素引起的，可能导致结构内部出现拉应力的变形主要有以下五种情况：商品混凝土质量、施工温差大、内模拆模过早、梁体养生不到位、腹板波纹管位置布筋不足。1.商品混凝土质量

混凝土浇捣过程中,特别是夏季高温、空气相对湿度较小时,由于混凝土表面水分急剧蒸发,形成很大的混凝土内外湿度梯度,混凝土表面在很大的拉应力下被拉裂,特别是混凝土截面薄弱处极易普遍出现裂缝.商品混凝土施工时对环境湿度的要求要比传统现场搅拌混凝土高的多,养护时间也要大大提前。影响商品混凝土干缩的因素主要有:(1)水泥用量太高会加剧收缩.(2)砂、石材料中含泥量增大也会加剧收缩.(3)坍落度大的混凝土产生干缩的可能性较大.(4)掺加缓凝型外加剂由于延缓了混凝土的凝结时间,因而会增大干缩的可能性.2、施工温差大

通过查看施工日志，混凝土节块浇筑完成时间均为晚上，经历了夜晚、中午等一天中温度最高和最低峰时，早晚温差大，水泥水化和环境温度变化的共同作用使砼内外部产生温差，砼内部不受或者少受环境温度变化影响，表面受环境温度变化影响则产生裂缝。影响温度裂缝的因素有:（1）水泥品种和混凝土掺合料 由于粉煤灰、矿粉在水泥中水化速度较慢,与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比,粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥均有比较低的水化热,混凝土温峰出现的时间摧迟,所以用这些品种的水泥所配制的混凝土,产生温度裂缝的倾向比用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥所配制的混凝土的低.与不掺掺合料的混凝土相比,掺合了粉煤灰等活性掺合料的混凝土的温升开裂程度也能够降低。

（2）混凝土结构体的体积

混凝土结构体体积越大,一般其表面系数越小则散失出去的热量的比例越小,相应地混凝土内部温度越高。（3）环境温度

评价混凝土发生温度开裂可能性大小的主要指标是考察混凝土的内外温度差,环境温度越低,混凝土内外温差越大,发生温度开裂的危险性也越大。

3、内模拆模早

由于本工程施工工期紧，为加快施工进度，拆模时间基本都是浇筑完混凝土第二天，此时混凝土水化热所产生的热量处于峰值状态，拆除模板后，混凝土表面的温度急剧下降，从而导致内外温差较大产生拉应力而导致混凝土开裂。

4、梁体养生不到位

混凝土养生包括湿度和温度两个方面。养生不仅仅只考虑浇水，而不考虑混凝土温度变化，是一种传统认识上的误区。在箱梁拆除模板后，由于混凝土表面与内部的湿度和温度均不同，板的临空面水分散发快、混凝土收缩发展快，而在混凝土内部水分散发慢、混凝土收缩发展慢，从而导致混凝土内部出现拉应力。内部后期湿度一般能稳定在一定范围内，而外部湿度变化明显，内外存在明显的湿度差，从而导致混凝土内外收缩出现明显差异。

5、腹板波纹管位置布筋不足 对桥上所有裂缝进行统计分析，发现裂缝具有一定规律性，基本都是沿着腹板波纹管位置走向，从而判断可能是混凝土受温度及其他原因产生拉应力时，波纹管位置截面尺寸相对较小，最为薄弱较易拉裂，可通过波纹管附近局部加强有效控制。

四、裂缝控制措施

1．材料选择和混凝土配合比设计方面

（1）根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。

（2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

（3）积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

（4）正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。（5）配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。2．现场操作方面

（1）浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

（2）混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩，主要是控制好构件的湿润养护。对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护，养护时间为14~28天。

（3）混凝土的降温和保温工作：对于大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，适当控制拆模时间，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。（4）避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

（5）夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。

（6）对腹板波纹管位置用钢筋进行局部加强。

五、结语

篇3：斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

关键词：单箱双室,箱梁,中腹板,水化热,预应力

1 绪论

从20世纪70年代开始,中国公路上开始修建大跨度预应力混凝土箱梁桥,进入20世纪80年代后,预应力混凝土连续箱梁桥和预应力混凝土箱梁连续刚构桥得到了迅猛发展,现已成为中国大跨度桥梁的主要桥型之一。随着桥面宽度的增加,单箱双室箱梁目前已被采用,但是通过现场工程调查发现,一些单箱双室箱梁施工期发生了开裂现象,特别是1号块,2号块的腹板下部位置,通常会开裂。

最早研究箱梁腹板开裂问题的是林同炎,他针对1979年和1982年美国Las-Lomas桥和Kapiolani立交桥腹板开裂事故进行了分析研究,指出早期预应力箱梁桥的设计忽略了预应力径向力对腹板的不利作用[1,2,3]。在认识到这个问题后,Caltrans[4]在20世纪80年代对此类曲线预应力箱梁桥的腹板厚度、钢束布置以及防崩钢筋设置等问题进行了研究,制定了供设计使用的图表。此后的预应力曲线箱梁桥设计中,人们都采取了特别措施防止此类问题的发生,我国工程设计和建设人员也对防止腹板开裂的设计和施工方法进行了总结和研究[5,6,7]。但是目前通过文献检索发现,单箱双室这种箱梁结构的裂缝成因分析方面的文献相对较少。

2 背景桥梁

桥梁工程上部结构:2×(3×50)预应力混凝土预制连续T梁+(90+4×160+90)预应力混凝土连续刚构+2×(4×50)+(3×50)预应力混凝土预制连续T梁+(5×30+30)装配式预应力混凝土箱形连续梁。

桥梁工程下部结构:柱式墩、薄壁空心墩、肋式台、桩基础。桥面宽度:桥梁双幅总宽为34.5 m,单幅宽17.25 m。赵氏河特大桥桩基425根,承台57个,墩柱30个,薄壁空心墩54个,盖梁46个,主桥连续刚构6跨,预制30 m箱梁60片,预制50 m T梁272片,共计混凝土22万 m3,钢筋3万t,预应力钢绞线3 000 t。

大桥支座部位截面尺寸如图1所示。

3 裂缝描述发生类型

1)一些1号块和2号块的中腹板出现纵向水平裂缝。2)裂缝长度50 cm～200 cm不等,宽度在0.02 mm左右。3)距底板顶2 m位置。

4 现场传感器埋设

根据现场裂缝调查结果,采取混凝土传感器布设方案,1号～9号传感器按照一定的空间在平面内等间距排列(见图2),这样能够有效监测裂缝开裂、扩展对混凝土应力的影响。

4.1 箱梁中温度测试结果

每隔30 min进行温度应力测试,采集时间共计500 h,具体测试结果见图3。

4.2 箱梁中应力测试结果

1)混凝土弹性模量变化规律。

假定混凝土浇筑后弹性模量是随时间变化的光滑连续函数,用如下的指数函数式求不同龄期的弹性模量。

E(t)=E0(1-βe-αt) (1)

其中,E(t)为不同龄期的弹性模量;E0为成龄期混凝土的弹性模量,按照规范取值即可;β,α均为经验系数,结合现场弹性模量实测数据;t为混凝土龄期,d。

根据施工现场的混凝土弹性模量实测值,可以推导出弹性模量表达式如下:

E(t)=E0(1-e-0.19t) (2)

实测值和理论值的比较见图4。

2)强度发展规律。

参照CEB-FIP(欧洲混凝土协会规范),考虑现场裂缝调查结果发现,混凝土裂缝出现在拆模之前,所以分析其原因极有可能是由于混凝土温度应力导致,箱梁中腹板模板拆模时间现场控制在混凝土浇筑后1天,所以通过混凝土强度发展曲线,可以求得1 d时混凝土抗压强度为15 MPa,则抗拉强度可取1.5 MPa。

3)测点应力分析。

采用增量算法,考虑混凝土弹性模量的时变效应,混凝土强度的时变效应,通过分析应力时程曲线,发现1,2和3号应变测点的数据都相比其余的测点要大,且其数值接近混凝土24 h的抗拉强度。

5 结语

1)混凝土浇筑后发生了水化热反应,温度升高30 ℃左右。2)9个测点的最大温度发生在25 h左右。3)从9个测点的温度时程曲线分析,4,5和6号测点的温度差比其余测点要高些,而从实际箱梁的裂缝调查结果来看,4,5和6号测点刚好为1号箱梁中腹板裂缝出现的位置。4)由于中腹板的模板一般在混凝土浇筑后1天就拆模,而从温度测点的时程曲线来看,24 h刚好为混凝土水化热最为充分的时间段,此时拆模带来的最大问题就是箱梁中腹板内温度和环境温度相差会比较大,因为从温度时程曲线来看,最高温度为50 ℃,一般只有夏季炎热时间段,大气温度能达到30 ℃左右,所以工程上应该延缓箱梁1号块、2号块的模板拆模时间。5)从温度时程曲线分析来看,3 d左右时,混凝土温度会降低到30 ℃左右,此时拆模能够有效控制内外温差。6)距离单箱双室内箱梁底板1.8 m高处中腹板的1,2和3号应变测点的数据都相比其余的测点要大,且其数值接近混凝土24 h的抗拉强度。因此该位置较容易开裂。

参考文献

[1]T.Y.Lin.International,Las Lomas Bridge-Causes of StructuralFailure[R].Report to Department of Army,San Francisco Dis-trict Corp.of Engineers,1979.

[2]T.Y.Lin.International,Interim Report-Kapiolani InterchangeOn-Ramp[R].Project No.I-HI-1(159):24,Hawaii DOT,1982.

[3]Podolny,W.The cause of cracking in post-tensioned concretebox girder bridges and retrofit procedures,PCI J,1985,30(2):82-139.

[4]Caltrans.Bridge Memo-to-Designers,Vol.1[M].California De-partment of Transportation,Sacramento,1996.

[5]王爱梅,孙广华.曲线梁桥预应力钢索侧向崩出的预防[J].江苏交通科技,2000(5):17-19.

[6]王钧利.曲线箱梁桥的病害分析及设计对策[J].中外公路,2005,25(4):102-105.

篇4：斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

连续刚构桥箱梁腹板混凝土裂缝成因与对策

作 者：贺晓亮 王明琪 杨定军 陈治国  作者单位：贺晓亮(重庆育才工程咨询监理有限公司,重庆,400060)

王明琪,杨定军,陈治国(四川路桥建设股份有限公司,四川成都,610041)

刊 名：四川建筑 英文刊名：SICHUAN ARCHITECTURE 年，卷(期)：2009 29(3) 分类号：U445.466 关键词：连续刚构桥   裂缝   预防  

篇5：斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

某桥上部结构为 (30+45+30) m预应力混凝土变截面连续箱梁, 截面为单箱双室截面, 中墩墩顶处箱梁截面高度2.5m, 边墩墩顶及中跨跨中截面高度1.3m。箱梁采用50号混凝土, 预应力钢绞线采用符合国际通用标准ASTM A416-92规定的低松弛钢绞线。

桥梁设计荷载:汽车-超20级, 挂车-120。桥梁上部结构采用满堂支架现浇混凝土的施工工艺。

2. 裂缝调查

检查中发现, 中跨箱梁内外侧腹板及中腹板均出现了斜向裂缝, 且裂缝宽度较大, 对裂缝的长度、宽度、深度和分布位置进行了详细调查, 裂缝总体情况如下:

1) 中跨L/4和3L/4附近箱梁内外侧腹板外侧面共计33条斜向裂缝, 长度为0.32m~1.74m, 宽度为0.1mm~0.24mm, 其中外侧腹板17条, 内侧腹板16条。典型裂缝深度为77.1mm。裂缝分布如图2所示。

2) 中跨L/4附近箱梁外侧腹板内侧面斜向裂缝共4条, 长度为0.86m~1m, 宽为0.06mm~0.25mm;中跨L/4附近箱梁中腹板北侧面斜向裂缝共4条, 长度为1m~1.7m, 宽为0.17mm~0.5mm, 典型裂缝深度为91.7mm。裂缝分布如图3所示。

3. 成因分析

根据该桥腹板出现斜裂缝的分布特点和裂缝特征判断腹板斜裂缝为受力裂缝, 造成斜裂缝出现的应力有以下几个组成部分:

1) 图4所示为根据规范要求, 计算得到的箱梁在恒载和使用活载组合作用下主应力分布图, 由图可见L/4和3L/4跨附近出现了2.11MPa拉应力, 虽然满足A类预应力构件的要求, 未超过规范限值, 但仍是造成腹板开裂的一个应力组成。

2) 图5为裂缝分布位置与箱梁预应力钢束配置的对比图, 由图可见, 腹板斜裂缝位于顶底板束锚固区域, 在顶底板钢束锚固位置弯起时, 对腹板产生局部对拉效应, 易引起腹板产生一定的主拉应力;同时出现裂缝的区域无腹板预应力弯起钢束。

中腹板由于受到两侧箱室钢束对拉效应的同时作用, 受力比边腹板大, 因此裂缝宽度较大, 而边跨由于仅有顶板束的锚固, 没有产生对拉效应, 因此边跨腹板没有出现斜裂缝。

4. 加固方案

经研究, 决定采用粘贴钢板的加固方案, 限制裂缝的发展, 提高L/4和3L/4跨附近区域抗剪承载力。对中腹板及边腹板内表面四分跨附近各8m区域进行加固;采用5mm厚钢板, 单块钢板宽25cm;钢板斜45°方向粘贴, 大致垂直腹板斜裂缝方向。

5. 结语

该桥采用粘贴钢板加固后, 腹板斜向裂缝未增加, 原有裂缝没有扩展, 表明对裂缝的成因的分析是正确的, 斜向粘贴的钢板发挥了作用, 起到了较好的加固效果。

摘要：对某PC变截面连续箱梁腹板斜向裂缝进行了现场调查, 通过对裂缝分布特点的分析和计算, 确定了裂缝产生的原因, 并提出了维修加固方案。

关键词：PC变截面连续箱梁,斜裂缝,粘贴钢板

参考文献

[1]叶见曙.桥梁病害成因分析[M].人民交通出版社.2013年第1版.

篇6：斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

预应力混凝土构件在实际应用过程中, 在复杂应力状况下及施工不当时反而容易出现裂缝。而裂缝的增多和扩展会使结构物产生异常的内部应力或变形, 使混凝土的强度和刚度受到削弱, 耐久性降低, 危害结构的正常使用。因此, 出现裂缝而影响工程质量问题一直困扰着桥梁工程技术人员。如何在设计、建造和使用过程避免有害裂缝的出现, 首先就要分析这类裂缝形成的原因, 然后分析它们对结构正常使用和安全性能的影响, 在之后的结构加固改造设计中予以特别重视。本文结合某工程实例, 细致分析了该实例中各种裂缝产生的原因, 为后续改造及相关项目的病害预防及分析提供了参考和依据。

一、工程概况

本项目实例桥梁位于安徽省合肥市某路, 横跨南淝河, 于2005年10月竣工通车。桥梁上部结构采用独塔双索面无背索部分斜拉预应力混凝土梁组合体系, 跨径布置 (30+66+30) m。梁体采用肋式结构, 纵向布置5片纵肋。横向布置横隔板, 其中两边跨分别含4块横隔板, 中间跨10片横隔板。桥塔与中支点横梁固结, 下设支座与桥墩连接。全桥支座为盆式橡胶支座, 桥台处每片肋下各1个, 桥墩处两个次边肋下各1个。

根据《2010年合肥市市政设施大中修 (标志标牌及检测等) 桥梁检测工程某某桥检测报告》 (以下简称《检测报告》) 和《合肥市某某桥老桥改造验证荷载试验报告》 (以下简称《荷载试验报告》) , 该桥目前的运营状况如下。总体上, 该桥尚能满足当前运营的要求。但存在以下主要问题:横隔板 (尤其两边跨的横隔板) 出现了大量竖向裂缝;桥塔也出现了一定数量的裂缝;纵横梁的刚度和强度储备富余度不足;塔下双支座中有一支座存在现场错置问题。这些问题的成因以及它们对结构正常使用和对安全性能的影响, 需要在结构加固改造设计中予以特别重视。

为找出桥梁病害的原因, 进而为桥梁的加固改造提供依据, 本文进行了桥梁病害原因分析计算。

二、梁格模型

1. 分析内容

因现状桥梁在施工时将塔下墩一单向支座布置错误, 顺桥向约束变成了横桥向约束。因此, 在分析时将分别考虑两种支座布置的情况并进行比较。

分析的内容包括如下几点。

(1) 为综合分析桥梁病害的原因, 首先将各单项荷载作用下正应力结果提取并绘制成曲线进行比较。 (单项荷载工况包括永久荷载、人群荷载、支座沉降、汽车荷载、整体温差和温度梯度, 其中永久荷载包括自重、二期、预应力、索力和收缩徐变。)

(2) 承载力验算。

(3) 正截面抗裂验算 (短期效应组合) 。

(4) 正截面抗裂验算 (长期效应组合) 。

(5) 斜截面抗裂验算。

(6) 使用阶段正截面压应力验算。

(7) 使用阶段主压应力验算。

2. MIDAS空间模型

根据本桥的纵横向构造特点, 利用MIDAS软件将桥梁按照纵横向的空间梁格体系进行建模。横向共划分成15片纵梁, 其中主梁5片。对横梁及横隔板之间的桥面板, 也进行了划分, 以保证单元精度。全模型共建立了2 035个单元, 1 196个节点, 定义了104个设计截面或变截面。纵梁自重按实际重度考虑, 横梁桥面板部分的重度为0, 横隔梁部分的重度按实际重度折算成外荷载考虑。按照原设计图纸, 共划分了25个施工阶段, 并按施工阶段和使用阶段逐级计算, 模型全貌如图所示。针对塔下一支座布置的错误, 分别建立了两种边界条件的模型。

三、计算结果与成因分析

1. 纵梁结果

纵梁根据前面的计算和分析, 大致可得出如下结论:纵梁由东到西依次编为X1~X5。

(1) 对于上缘抗裂验算, 永久荷载、温度梯度及汽车荷载对结构其控制作用, 其效应大小依次为永久荷载、温度梯度、汽车荷载。

(2) 边纵梁X1和X5在有塔一侧的边跨跨中正弯矩的承载力明显不够。其他处基本满足或略有不足, 无富余。

(3) X2、X3、X4的抗剪承载力在中跨靠近非塔下中支点一侧不满足要求。

(4) 正截面抗裂验算, 边纵梁除塔下支点局部外基本能够满足, 塔下纵梁和中纵梁边跨跨中上缘不满足。

(5) 斜截面抗裂, 各纵梁大部分区段不满足。

(6) 压应力验算, 边纵梁和中纵梁基本满足规范要求。X2、X4中跨靠近非塔下支点处局部上缘略不满足要求, 在非塔支点区段的下缘略不满足要求。

(7) 支座错误布置影响

承载力验算基本无影响。正截面抗裂应力对中纵梁和边纵梁在塔支点附近影响较大;斜截面主拉应力对塔下纵梁在塔支点附近影响较大;正截面压应力对中纵梁和边纵梁在塔支点附近影响较大;斜截面主压应力对塔下纵梁在塔支点附近影响较大。

本次分析结果显示, 纵梁的承载力不足, 桥梁纵向构件的刚度和强度储备不富余。因此须要进行合理有效的加固, 方能满足改造后新的荷载等级要求。

2. 横梁结果

塔下横梁编号H1, 非塔下的支座中横梁编号H2。

(1) 抗弯承载力, 除H2外, 其他横梁都满足。H1在支座修改后满足, 如图5和图6所示。抗剪基本均满足。

(2) 正截面抗裂验算, 各横梁中部区段的上缘均不满足规范要求 (支座改正后) 。

(3) 斜截面抗裂, 基本为中部区段不满足 (支座改正后) 。

(4) 压应力验算, H2横梁在支座处下缘局部超出了限值, 其他横梁均满足规范限值。

(5) 支座错误布置影响

承载力, 横梁H1影响明显, 横梁H1附近左右各1根横隔板影响明显, 其他横梁影响较小;正截面抗裂应力, 横梁H1影响明显, 横梁H1附近左边2根, 右边1根横隔板影响明显, 其他横梁影响较小;斜截面主拉应力, 横梁H1影响明显, 横梁H1附近左右各1根横隔板影响明显, 其他横梁影响较小;正截面压应力, 横梁H1影响明显, 横梁H1附近左右各2根横隔板影响明显, 其他横梁影响较小;斜截面主压应力, 横梁H1影响明显, 横梁H1附近左右各2根横隔板影响明显, 其他横梁影响较小。可见, 由于支座摆放错误, 温度效应得到了显著。

(6) 单项结果表明横梁抗裂储备不富余。

3. 横梁裂缝成因分析

依据上述结果, 各横梁承载力验算基本通过, 故承载力方面不是横梁产生横梁裂缝的原因。

结合单项分析结果及横梁正常使用验算结果, 预应力配置不尽合理和横向构件抗裂储备不富余是横梁开裂的主因。施工时, 支座布置错误也是周边横梁开裂的原因之一。

四、结语

为找出工程病害原因, 本文建立了MIDAS空间梁格模型, 对该桥的各项问题进行了复核。经过复核, 该桥病害成因结论如下。

纵梁承载力不足, 桥梁纵向构件的刚度和强度储备不富余。横梁预应力配置不尽合理和横向构件抗裂储备不富余是横梁开裂的主因。施工时, 支座布置错误也是周边横梁开裂的原因之一。可见设计时的不足和施工中的错误综合造成了该桥严重病害的局面。

综合本桥各构件的验算结论, 该桥需要立即进行加固修复设计。

1. 支座错误布置的情况立即加以改正。

2. 对桥梁的主要纵横向承重构件进行全面和有效的加固处理。

本文的分析结果为该项目的后续改造提供了依据。同时, 本文的裂缝分析方法也为今后相关项目的病害预防和成因分析提供了参考。

摘要：预应力结构中出现裂缝一直困扰着桥梁工程技术人员。本文引用某工程实例中出现的裂缝病害, 利用MIDAS空间三维杆系单元, 分析该桥在施工工况和使用工况作用下的受力情况, 并分析对比该桥塔下双支座之一的约束方向摆放错误对整体结构和细部构件造成的影响。本文得出的结论是, 设计时的不足和施工中的错误综合造成了该桥严重病害的局面。本文的分析结果为该项目的后续改造提供了依据, 本文的裂缝分析方法也为今后相关项目的病害预防和成因分析提供了参考。

关键词：斜拉桥预应力横梁,裂缝成因,支座摆放错误,病害分析,空间杆系单元

参考文献

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篇7：斜拉桥塔下横梁腹板裂缝成因分析

某大跨径市政桥梁，主桥上部结构为(60+100+60) m三跨变截面PC连续梁，截面形式为单箱单室，箱梁梁高按二次抛物线。主桥连续箱梁采用挂篮悬臂浇注法施工，各单“T”箱梁除0、1号块采用在支架上现浇外，其余分为12对梁段;合拢顺序为先边跨后中跨;箱梁采用纵、横、竖三向预应力体系。

2. 腹板斜裂缝的发现及性状

当悬臂浇筑到4号梁块时，在外观检查过程中发现腹板存在着斜裂缝。

裂缝发生的部位是各“T”构悬臂浇筑的2#和3#梁段的内侧腹板，基本上是每个梁段内侧腹板左右侧各有一条;墩顶现浇段0#、1#块未发现裂缝，箱梁外侧腹板很少。

从当时裂缝发生的部位及走向来看，裂缝基本上都是沿着纵向预应力的腹板下弯束，并且斜裂缝仅发生在各梁段内的腹板上，裂缝没有贯穿梁段结合处。

从当时发现的裂缝的长度和宽度来看，长度1.2m～2.5m，宽度0.08mm～0.1mm。而从桥梁监测得到的数据分析结果来看，当时结构的内力和变形均在可控范围之内，腹板斜裂缝的出现，并未危及到结构的施工安全(说明：当时各梁段内的竖向预应力筋尚未张拉)。

3. 腹板斜裂缝的详细检测

随着悬臂施工的推进，当主桥悬臂浇筑到6号梁块时，对箱梁内侧腹板斜裂缝出现的部位、长度及宽度进行了详细的检测。

说明：此时3号梁段内的竖向预应力筋已张拉完毕，4～6梁段内的竖向预应力筋尚未张拉;箱梁外侧腹板受检测条件的限制，仅目测发现了为数不多的裂缝，其目测宽度和长度均很小。

4. 斜裂缝成因分析

挂篮对称悬臂浇筑施工是大跨径预应力混凝土连续箱梁桥施工的主要方法之一，尽管此方法在施工工艺上已比较成熟，但随着预应力混凝土连续箱型梁桥在我国各地的广泛应用，有关该种桥型的病害报告也越来越多，主要病害有腹板裂缝、竖向预应力筋崩脱、跨中下挠、底板开裂等等。

该桥在悬臂施工阶段箱梁内侧腹板出现了斜裂缝，最直接的原因就是内侧腹板处的主拉应力超过了混凝土的抗拉强度，其产生的原因可能有以下几点：

4.1 纵向预应力张拉过大

本桥纵向预应力张拉采用双控，即张拉力和伸长量双控。从施工现场发现，部分预应力筋锚垫板位置与设计有偏位，张拉预应力时可能导致张拉力满足设计指标而伸长量不满足，为调整伸长量继续张拉而使预应力张拉过大。纵向预应力过大将造成腹板主拉应力过大。

4.2 混凝土早期强度不足

通过对目前已浇筑的部分梁段腹板处的混凝土强度进行超声回弹检测，其结果表明混凝土强度(完全硬化后的强度)满足设计要求。但是混凝土的早期强度不足却可能导致裂缝的出现。

本桥设计是按混凝土浇筑后强度达到90%后方可张拉纵向预应力，若预应力张拉时混凝土强度尚未达到90%，可能导致因混凝土强度不足且腹板主拉应力相对较大，从而引起腹板出现斜裂缝。

4.3 竖向预应力未及时张拉

箱梁腹板布置竖向预应力的主要作用是降低腹板的主拉应力。从正式悬臂施工开始到悬臂浇筑到4号梁块这一时间段内，由于施工现场不具备张拉竖向预应力筋的场地条件，导致已浇筑梁段内无竖向预应力筋，从而使得箱梁腹板的主拉应力过大，从而引起腹板斜裂缝的出现。

而随着悬臂施工的推进，到6号块纵向预应力张拉后，之前已施工梁段内的竖向预应力筋由于场地条件得以部分解决，之前2#、3#梁段腹板上的斜裂缝宽度均有所减小;4#～6#梁段内的竖向预应力筋由于仍不具备张拉的场地条件，在4#～6#梁段的腹板上同样出现了斜裂缝。

4.4 其它因素

产生的裂缝的原因是多方面的，除上述原因外，混凝土早期收缩徐变、温度力影响、施工临时荷载、施工材料等等，都不同程度的可能导致裂缝的出现。

5. 箱梁外侧腹板裂缝很少原因分析

从裂缝的调查结果来看，裂缝基本上是出现在箱梁的内侧腹板，而箱梁外侧腹板很少，其原因可能是箱梁在自重作用下，因箱梁底板自重以及上翼缘悬臂板自重，腹板内侧受到横向拉应力，使得箱梁内侧腹板受的主拉应力较外侧腹板大，从而使得裂缝基本上都出现在内侧腹板上。

6. 施工建议

针对该桥在悬臂浇筑梁段内出现的腹板斜裂缝，由于产生裂缝的原因是多方面的，为降低后续待浇筑梁段出现斜裂缝的几率和抑制已施工梁段内腹板裂缝发展，在后续的悬臂施工阶段中，建议：

(1)施工过程中要严格规范桥上临时荷载和施工机具等的堆放位置，尽量堆放在墩顶附近。

(2)为及时张拉已施工梁段中的竖向预应力筋，尽量解除竖向预应力因场地条件未及时张拉的限制。

(3)严格按照设计要求和既定的施工组织流程及工艺要求进行施工，包括梁段混凝土的浇注和养护、预应力的张拉，以及锚具安装的位置等。

(4)采取其它能够减少裂缝出现可能性的一些措施，如在腹板内布置防裂钢筋网的构造措施等。

7. 处治建议

由于产生腹板斜裂缝的原因是多方面的，并且从目前裂缝的详细调查结果来看，其长度、宽度及深度均较小，且结构的内力和变形均在可控范围之内，腹板斜裂缝的出现，并未危及到结构的施工安全。并且桥梁运营阶段的荷载不会产生该类型腹板斜裂缝，相反对于出现了该类型腹板斜裂缝的桥梁来说，对抵抗成桥以后恒载及活载产生的主拉应力是有利的，即该类斜裂缝对桥梁结构影响不大。

尽管如此，为了结构的安全，随着正在进行的后续梁段的悬臂施工，应随时观察裂缝的发展情况，包括是否有新增裂缝出现，裂缝的长度、宽度及深度的变化情况，做到防患于未然。由于裂缝的存在势必影响到结构运营后的正常使用性能，即必需采取措施，进行相应的处理：

(1)斜裂缝的宽度如在0.15mm以下，且其长度、宽度和数量已趋稳定，不再发展，那么这类裂缝基本属于无害裂缝，不需加固。但要进行封闭处理，可在全桥合龙后，采用环氧树脂抹涂的方法，在所有箱梁块段腹板斜裂缝处涂一层环氧树脂，对斜裂缝统一进行封闭。

(2)如果斜裂缝有发展的趋势，则需暂停施工，查明确切原因后，方可继续施工。

8. 结语