施工期悬浇箱梁腹板开裂的主要原因及防治策略分析

2015-08-15朱秋武

居业 2015年24期

关键词：腹板张拉节段

朱秋武黄亮

(中交第一公路工程局有限公司，北京100024)

近年来，我国交通基础设施建设发展迅速，因各方面因素，浇箱梁腹板开裂现象较为普遍，因此研究施工期浇箱梁腹板开裂的原因并采取有效防治策略具有重大意义。

1 悬浇箱梁腹板开裂的主要原因分析

1.1 温度应力值过低

我国桥梁设计规范中，温差应力仅明确规定了上翼边缘和梁的其他部位之间有5℃温差，但实际施工中上翼边缘和梁其他部位温差可能高于5℃，也可能低于5℃，进而影响了梁的安全性。对于箱梁，其温差应力几乎可以接近甚至满足活载应力，从而导致控制截面的跨中区段下缘跟支点区域的上缘在温度作用下产生较大拉应力，引起腹板开裂。

1.2 竖向预应力损失

通常竖向预应力钢筋主要采用较短精轧螺纹钢筋，然而这种钢筋发生回缩或者锚具发生变形等均可能引起较大竖向预应力损失，螺纹公差对钢束锚固的效果会产生很大影响，无法保证锚固效果，再加上在安装过程中存在安装误差以及施工质量不高等因素，导致竖向预应力很难达到设计数值，仅为设计预应力的75%左右，甚至更低，如此便导致梁体竖向的压应力不足和克服主拉应力能力不足，引起底板开裂［1］。

1.3 横向预应力张拉滞后

针对横跨直径大的连续桥梁如果不采用竖向及横向预应力，在荷载作用下，会引起顶板中间位置下缘发生纵向开裂。从我国大跨径连续桥梁设计现状来看，几乎都采用了三向预应力体系，并普遍认为当横向预应力被张拉时，会导致箱梁悬臂端出现较大的向上变性，最终会在张拉点周围产生横桥向裂纹。

1.4 结构约束应力不足

若悬浇箱梁混凝土构件缺乏约束力，一旦遇到构建干缩或温度变形时，就会出现开裂现象。然而当变形受到约束应力，且该应力值高于混凝土极限抗拉强度时，便会发生变形。另外，箱梁截面腹板为长细结构的形式，且采用的是悬浇阶段施工办法，导致先浇段会对后段产生较强的约束作用，进而产生较大的约束应力。这也正是为什么开裂主要发生在梁段接缝位置的主要原因所在。

2 悬浇箱梁腹板开裂的防治策略

2.1 增加的厚度，增设构造钢筋

在悬浇箱梁施工中，增加纵向的预应力储备的主要目的是预防跨中下挠过大、跨中开裂等现象，但是若储备的预应力较大，也可能会引起纵向预应力管道四周开裂。因此根据对施工桥梁裂纹的特性分析结果，在设计中首先应该进一步处理好预应力管道的布置，并将梗胁位置上的管道朝腹板中心位置移动1cm，此外，还应该在原有基础上增加梗胁位置上的钢筋数量和厚度，如此便可以有效克服纵向永存应力过大的问题。

2.2 增加悬浇节段构造的钢筋数量

在设计环节上，应对悬浇的结合位置进行特殊处理，增加悬浇阶段接缝位置上的钢筋数量，这样便会增加两个节段连接位置上的锚固钢筋数量，提高后浇节段根部的刚度，新浇节段根部变形便会跟先浇节段的变形相协调。

2.3 对张拉顺序进行调整

鉴于纵向预应力张拉后便会产生受力裂纹，以及竖向预应力张拉后裂纹便基本闭合的特性，可以考虑通过对腹板施加竖向压力应力的方式，来抵抗纵向索对混凝土产生的拉应力。因此可以采取以下防治策略:

(1)对于已经浇筑混凝土但还未张拉的桥段。首先应对张拉的顺序进行调整，同时张拉本段梁顶板纵向直索预应力、竖向预应力以及前段梁横向预应力，在对腹板的纵向下弯索预应力张拉，然后再张拉该段梁横向预应力、前段梁竖向预应力。其中纵向预应力、横向预应力以及竖向预应力均应使用独立的张拉力设备，所以在对纵向顶板直索预应力张拉时可同时进行，但是鉴于挂篮设计具有多样性特征，个别竖向预应力可能不具备张拉操作空间，因此可以先将挂篮前移后再张拉剩下的竖向预应力。

(2)针对未浇筑混凝土的桥段可以采取以下两种控制措施:(1)加倍腹板箍筋。箍筋主要分布在腹板的表面，无法达到控制腹板内部高拉应力区裂缝的产生和发展的目的，因此防治腹板开裂的效果不大［2］。(2)可以采取同时张拉竖向预应力和设置螺旋钢筋的措施。采用这种双重的控制措施后，会引起张拉腹板下弯索，腹板未发生开裂。先张拉竖向的的预应力钢筋，可以在很大程度上抵消一部分因张力纵向腹板下弯索作用引起的主拉应力，然后再沿着腹板下弯索设置螺旋钢筋，便可以发挥抑制管道周围裂缝进一步发展的目的。