1、<p>　　預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁常見病害分析及設(shè)計(jì)對策</p><p>　　摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形截面梁以其造價(jià)低、跨度大、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)在我國橋梁建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。但是在施工及通車運(yùn)營的過程中也顯示出不少問題。本文主要對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁常見病害分析進(jìn)行了分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；混凝土箱梁；對策 </p><p>　　中圖分類號

2、： TU37文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　一、箱梁斜裂縫的主要原因及對策 </p><p>　　1、在預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁設(shè)計(jì)的早期階段，普遍采用直線形的方式來配預(yù)應(yīng)力筋，這樣做的好處是計(jì)算方便、可以減小腹板的厚度，施工起來也很簡便，理論依據(jù)是配置縱向、豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋能提供對梁體足夠的壓應(yīng)力，能夠有效抵抗外荷載產(chǎn)生的最大主拉應(yīng)力的破壞。但是在實(shí)際操作中最大的問題在于豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋采用的

3、是精扎螺紋鋼，這種鋼筋預(yù)應(yīng)力張拉后的錨固效果不理想，施工質(zhì)量不穩(wěn)定，常出現(xiàn)螺母、墊板錨不到位，施工粗糙的現(xiàn)象，而且箱梁的腹板高度一般為1～2m，預(yù)應(yīng)力筋短，預(yù)應(yīng)力損失多，一般達(dá)到50%左右，這樣所建立的預(yù)應(yīng)力所剩無幾，必然造成主拉應(yīng)力不足。另一方面，實(shí)際計(jì)算箱梁腹板的主拉應(yīng)力時(shí)一般僅考慮豎向、縱向的拉應(yīng)力，公式如下： </p><p>　　這是理想化的平面受力狀態(tài)，而箱梁在實(shí)際工作中是一個(gè)空間受力狀態(tài)，腹板與上下

4、頂（底）板是固接的，荷載傳來的橫向應(yīng)力還是較大的，計(jì)算主拉應(yīng)力時(shí)應(yīng)當(dāng)用三維坐標(biāo)公式才能準(zhǔn)確地描述箱梁的受力狀態(tài)。 </p><p>　　施工過程中產(chǎn)生這些裂縫的原因主要是施工粗糙，質(zhì)量控制點(diǎn)監(jiān)管不力等。豎向預(yù)應(yīng)力筋的張拉，不嚴(yán)格依操作規(guī)程執(zhí)行，不進(jìn)行二次或多次張拉，螺母錨固不緊，墊板缺失，預(yù)應(yīng)力損失過大，有效預(yù)應(yīng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，有的甚至螺母松動(dòng)，預(yù)應(yīng)力根本沒有建立等現(xiàn)象。縱向預(yù)應(yīng)力筋存在的施工問題是，常因鋼絞線

5、定位不準(zhǔn)確，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的摩擦損失過大，或張拉程序控制不好，錨下應(yīng)力沒有有效建立，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿不密實(shí)，張拉的預(yù)應(yīng)力不能有效地傳遞到梁體上等等。 </p><p>　　2、采取的對策：目前，鑒于以前的教訓(xùn)，箱梁設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力筋時(shí)以彎代直，嚴(yán)格依據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖配預(yù)應(yīng)力筋。對于腹板的主拉應(yīng)力的計(jì)算采用三維坐標(biāo)公式，適當(dāng)加大箱梁腹板的厚度，這樣做的效果大大減少了箱梁裂縫的出現(xiàn)。在施工中嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，對于豎向預(yù)應(yīng)力筋，它的長

6、度很小，張拉時(shí)一定要嚴(yán)格施工，精細(xì)操作，要進(jìn)行二次或多次張拉，減少預(yù)應(yīng)力的損失；施工中要注意墊板的水平，否則螺母擰不緊，預(yù)應(yīng)力不能有效地建立?？v向預(yù)應(yīng)力鋼筋的長度較大，要嚴(yán)格控制鋼絞線坐標(biāo)，張拉端千斤頂?shù)姆较蚺c梁的截面垂直，防止摩擦力損失過大。張拉時(shí)選擇正確的張拉程序，優(yōu)先使用低松弛鋼絞線，減少預(yù)應(yīng)力松弛損失。張拉時(shí)間選擇不僅要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，混凝土的彈性模量也要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則混凝土彈性模量不足，張拉會造成混凝土受

7、壓變形較大，預(yù)應(yīng)力存在附加的損失。張拉的數(shù)值結(jié)果要進(jìn)行雙控——張拉錨下應(yīng)力的控制與伸長量的控制，張拉錨下應(yīng)力應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際伸長量與理論伸長量的誤差在6%以內(nèi)，達(dá)不到要求要停止操作，分析原因，找出問題所在。 </p><p>　　二、箱梁橫向裂縫的主要原因及對策 </p><p>　　1、通常，梁體出現(xiàn)橫向裂縫主要是梁的正截面抗彎強(qiáng)度不足，一般出現(xiàn)在頂板、底板的部位，這種裂縫對梁體的承

8、載能力影響較大，要引起重視。產(chǎn)生的主要原因是梁截面的拉應(yīng)力不足，建立的有效預(yù)應(yīng)力損失過大，導(dǎo)致梁體的抗彎承載力不足。設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮沿橋縱向、橫向的最不利荷載組合，還應(yīng)當(dāng)考慮剪力滯、約束扭轉(zhuǎn)、畸變對箱梁頂板、底板拉壓應(yīng)力的影響，因箱梁是閉合的薄壁結(jié)構(gòu)，剪力滯的影響使得腹板部位的上下底板處的拉力突變，較頂板（底板）其他部位存在較大的峰值。約束扭轉(zhuǎn)形成的附加正應(yīng)力對截面尺寸大的箱梁內(nèi)力的影響還是較大的，不能忽略，應(yīng)采用烏曼斯基理論進(jìn)行分析，計(jì)算

9、。該方法計(jì)算結(jié)果偏于安全，在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛。施工中要嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力施工質(zhì)量，鋼絞線的坐標(biāo)要定位準(zhǔn)確，定位鋼筋直線段1m一道，曲線段間隔50cm，曲線的線形連續(xù)、流暢，不得有偏位、突變的現(xiàn)象，防止摩擦力損失過大。對長度35m以上的鋼絞線應(yīng)采取兩端同時(shí)對稱張拉的方法操作，減少預(yù)應(yīng)力損失。盡量使用摩擦系數(shù)低的橡膠波紋管，降低張拉時(shí)的摩擦力。另外，應(yīng)對預(yù)應(yīng)力孔道的摩擦系數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測定，精確計(jì)算鋼絞線張拉的伸長率。同時(shí)要加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的質(zhì)

10、量，壓漿要飽滿、密</p><p>　　2、橫向裂縫的另一個(gè)類型是橫向崩裂裂縫，易出現(xiàn)在頂板、底板部位，因底板（頂板）的縱向鋼絞線張拉時(shí)，鋼絞線會對孔道周邊混凝土形成徑向的壓力，當(dāng)這個(gè)壓力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，而周邊混凝土約束能力不強(qiáng)，則易產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生混凝土的崩壞現(xiàn)象，上下層鋼筋網(wǎng)片剝離。這種裂縫預(yù)防采取的措施主要在上下層鋼筋網(wǎng)片中設(shè)置拉筋，間距50cm一道，利用拉筋抵抗混凝土的徑向的壓力，同時(shí)應(yīng)提高混凝土

11、的強(qiáng)度。 </p><p>　　三、箱梁的溫度、收縮裂縫的主要原因與對策 </p><p>　　這類裂縫的出現(xiàn)主要是混凝土內(nèi)外溫差的影響造成的，箱梁的混凝土一般都是大體積澆筑的，由于水化熱的影響混凝土內(nèi)外的溫差是較大的，普遍超過25℃，若不采取措施混凝土是很容易產(chǎn)生溫差裂縫的。另外箱梁頂面攤鋪瀝青混凝土?xí)r，表面溫度會達(dá)到150℃，在頂板上形成很高的應(yīng)力梯度，這也是造成溫度裂縫的原因。對大體

12、積混凝土水化熱的影響目前采取的方法是優(yōu)化混凝土配合比等方法，采用水化熱低的水泥，摻用一定量的粉煤灰來替代水泥使用，降低沙石的表面溫度，控制好混凝土的入模溫度，采取分層澆筑的方法，加大混凝土的散熱表面積，混凝土表面及時(shí)進(jìn)行二次收面，防止收縮裂縫的出現(xiàn)，對澆好的混凝土及時(shí)養(yǎng)護(hù)，時(shí)間在14d以上。對于攤鋪瀝青時(shí)的溫度的影響，除施工過程中加強(qiáng)控制外，建議設(shè)計(jì)時(shí)將此項(xiàng)頂板的溫度應(yīng)力考慮進(jìn)去，適當(dāng)增加配筋，做到有備無患。 </p>&

13、lt;p>　　四、計(jì)時(shí)結(jié)構(gòu)計(jì)算方面的防治措施 </p><p>　　1、準(zhǔn)確模擬實(shí)際施工狀態(tài) </p><p>　　計(jì)算中應(yīng)模擬出實(shí)際結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的不利施工狀態(tài)，以懸臂施工的橋梁為例，模擬為：該節(jié)段混凝土澆筑完畢，錨固于該節(jié)段的預(yù)應(yīng)力鋼筋尚未張拉，掛籃尚未前移。 </p><p>　　2、荷載組合時(shí)應(yīng)區(qū)分運(yùn)營前后期 </p><p>　

14、　運(yùn)營前期，此時(shí)收縮徐變尚未全部完成就與運(yùn)營荷載組合。運(yùn)營后期，此時(shí)收縮徐變均已全部完成再和運(yùn)營荷載組合。有時(shí)是運(yùn)營前期控制，以往習(xí)慣只計(jì)算運(yùn)營后期，可能會造成漏算。 </p><p>　　3、預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算參數(shù)應(yīng)取規(guī)范容許值的上限 </p><p>　　有大量資料證明預(yù)應(yīng)力的有效性實(shí)測值，明顯低于設(shè)計(jì)分析的期望值。其中一個(gè)很重要的原因就是規(guī)范中預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算參數(shù)取值偏低。如管道偏差系數(shù)K

15、，實(shí)測值經(jīng)常比規(guī)范值大 6 倍左右。K 值是反映管道線形平順度的，與施工質(zhì)量有很大關(guān)系，存在很大的變數(shù)。美國橋規(guī)中對 K 的取值比我國規(guī)范要大。鑒于以上原因，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算參數(shù)均應(yīng)取規(guī)范值的上限。 </p><p>　　4、綜合考慮主應(yīng)力的空間效應(yīng) </p><p>　　規(guī)范中對主應(yīng)力的計(jì)算公式都是針對早期設(shè)計(jì)的I形梁、T形梁而言的，因?yàn)檫@兩種梁式應(yīng)用平面計(jì)算出來的主拉應(yīng)力是可靠

16、的，能夠控制斜裂縫的開展。但是對于箱梁主應(yīng)力計(jì)算并沒有明確的公式。對于箱梁，特別是腹板間距較大的箱梁，橫向框架效應(yīng)對主拉應(yīng)力的影響非常顯著。通常做法都是縱向計(jì)算采用平面桿系模型，橫向計(jì)算則按平面框架考慮。建議縱橫分算，綜合考慮。 </p><p>　　5、考慮腹板箍筋雙向受力 </p><p>　　對于預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，腹板箍筋既要參與縱向抗剪又要承受橫向抗彎。設(shè)計(jì)中如果把箍筋100%進(jìn)行

17、縱向斜截面抗剪計(jì)算，強(qiáng)度滿足要求，再把箍筋100%進(jìn)行橫向框架計(jì)算也滿足要求?？此扑序?yàn)算都通過了，實(shí)則不然。箍筋不能在參與一個(gè)方向受力的同時(shí)再100%地在另一個(gè)方向發(fā)揮作用。 </p><p>　　6、重視橫隔梁處的受力分析 </p><p>　　以往預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計(jì)中往往重視縱向的平面計(jì)算和橫向框架計(jì)算，對于橫隔梁的分析計(jì)算重視程度不夠。高而短的橫隔梁，一般只有兩個(gè)支座，且支座離腹

18、板較近，橫隔梁一般不控制設(shè)計(jì)。但對于矮而長的橫隔梁，當(dāng)支座距離腹板較遠(yuǎn)，或者個(gè)別腹板下面沒對應(yīng)設(shè)置支座時(shí)，需要特別注意。這時(shí)需要將橫隔梁簡化為工字梁來進(jìn)行計(jì)算。簡化模型的外荷載中不要把腹板傳來的巨大集中剪力漏掉。 </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　總之，在實(shí)際工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋運(yùn)用的最為廣泛，其施工工藝非常成熟，但是也存在一些

19、問題，只有針對裂縫的情況進(jìn)行深入研究，并找到了裂縫出現(xiàn)的主要原因，提出了合理的處理措施，才能使橋梁在建成后滿足社會需求。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]金明鵬.預(yù)應(yīng)力梁預(yù)制中設(shè)置反拱的建議[J].中國市政工程，2012. </p><p>　　[2]周慶．預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋腹板斜裂縫成因與控制[