混凝土现浇箱梁受力裂缝研究

2020-05-08汤浩

四川建材 2020年4期

汤浩

(中交基础设施养护集团有限公司，北京 100011)

1 研究背景

现浇箱梁是桥梁上部结构中一种常用的结构形式，现浇箱梁有许多不可忽视的优点，它的整体性特别好、抗扭刚度较大、抗弯刚度较大，不容易发生扭转倾覆，同时在许多大跨径以及弯桥中也有突出的优势，因为它不受线形的限制，但是在服役过程中现浇箱梁也会出现各种各样的裂缝，由于现浇箱梁受力系统比较复杂，因此，如何判断裂缝性质成为了一项很重要的工作。

2 工程概况

某桥为南北走向，平曲线位于直线上。桥梁纵断面位于4.0%上坡及4.0%下坡路段上，曲线半径为1 600 m。桥梁起点桩号为K0+193，终点桩号为K0+499，全长306 m，斜交角为90°。上部结构为(3×30+4×30+3×30) m跨径预应力混凝土现浇连续箱梁。梁高1.8 m，斜腹板，采用单箱三室截面，按部分预应力混凝土A类构件设计，道路等级为城市主干道。

桥梁上部混凝土结构均采用C50混凝土，台身及墩身采用C40混凝土，承台及桩基采用C35混凝土；预应力钢绞线采用高强度低松弛钢绞线，公称直径15.20 mm，标准强度1 860 MPa。

3 外观检查结果

在检测过程中，第1跨共发现裂缝18条，其中底板横向裂缝16条，长度为1.65～6.03 m，宽度为0.026～0.146 mm，裂缝深度为18.6～135.8 mm，腹板竖向裂缝2条，长度为0.41～0.42 m，宽度为0.034～0.053 mm，部分裂缝情况统计如表1所示。

表1 外观检测情况

4 荷载试验结果

4.1 荷载工况

工况1：第1跨跨中裂缝区域正弯矩测试(左侧偏载)。

工况2：第1跨跨中裂缝区域正弯矩测试(中载)。

工况3：第1跨跨中裂缝区域正弯矩测试(右侧偏载)。

4.2 测点布置

在跨缝处粘贴应变计，并向两测首尾相接布置。在裂缝两端即裂缝消失处也粘贴应变计。在梁底布置挠度测点，同时在桥面布置模块测试桥梁模态、阵型、阻尼比。

4.3 测试结果

如图1所示，为典型裂缝跨缝测点应变曲线图。

图1 典型裂缝跨缝测点应变曲线

1)通过试验结果得到，跨缝测点实测应变值显著>计算值，且在第3级荷载(54%)、第6级荷载(84%)时分别出现明显拐点，应变值增大速率加快。

2)通过裂缝消失处测点应变实测值与计算值对比。测点实测应变值从第1级开始就远>计算值，因此处应变测点布置在裂缝消失处，故此处应变变化规律表明，裂缝在长度方向有开展趋势。

3)在各级荷载作用下，跨缝测点应变值偏大，远离裂缝两个测点测值与计算值相当，可认为其所在区域已脱出应变释放区；临近裂缝的两个测点测值较远离裂缝测点有所减小，但减小幅度较小，表明裂缝周围区域存在应变向裂缝释放的现象，但应变释放并非跨缝应变值显著偏大的决定因素。

4)未跨缝测点应变均<计算值，且线性关系良好。

5)在各级荷载作用下，挠度各级实测结果均<计算值，且线性关系良好。

6)通过动载实验得到，实测频率>计算频率。

5 无损检测结果

对裂缝保护层就进行了测量，从结果可以看出有的裂缝深度已经超过保护层厚度，部分具体情况表2所示。

表2 保护层检测情况

6 检测结果分析

1)在试验荷载作用下，试验跨控制构件主要测试工况呈线弹性工作状态，控制截面主要测点应变、挠度校验系数<1，相对残余变形≤0.2，满足[文献1]的要求，但开裂截面不满足[文献2]中有关预应力混凝土A类构件的要求；试验过程中，相关墩台稳定未发生沉降；实测各阶频率>计算值，实测振型与分析相符。

2)试验跨所选典型裂缝所测得的跨缝应变值显著>计算值，各裂缝宽度扩展明显，长度有扩展趋势，跨缝应变曲线在加载效率均匀增加的情况下，出现拐点，应变变化速率突变。综合以上特点，认为该跨线桥第2联典型裂缝符合结构性裂缝特征，对局部截面削弱明显，判定为结构性裂缝。

3)综合分析认为：某桥第1联整体刚度满足设计荷载等级(城-A级)要求，但各典型裂缝为结构性裂缝，开裂截面承载力不满足规范对预应力混凝土A类构件正常使用极限状态的要求。

4)通过这个例子可以看出，如果想要判断现浇箱梁梁底横向裂缝、腹板竖向裂缝是否为受力裂缝，需要根据外观检测结果、无损检测结果和荷载试验检测结果综合判断，而最核心的就是测试受力裂缝的受力状况，这就需要在裂缝上布置跨缝测点，同时为了对比，在相同截面位置也要布置测点，在相同荷载作用情况下两类测点会呈现不同的受力模式，进而判断裂缝是否为受力裂缝。

5)在本次判断梁底横向裂缝和腹板竖向裂缝是否为受力裂缝的关键就是看应变曲线图是否会有拐点，因为如果在试验过程中曲线不出现拐点，那就意味着裂缝在荷载试验过程中没有突变，而如果出现明显拐点就说明裂缝宽度随着受力增大而明显增大，符合受力裂缝特征。