30m无粘结预应力空心板裂缝及原因分析
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桥梁工程预应力空心板裂缝原因分析及控制摘要桥梁工程预应力空心板产生裂缝的原因主要有:原材料原因、设备原因、施工工艺原因、混凝土自身应力原因等。
防治裂缝应从原材料质量、混凝土拌和、浇注、养护和芯模等几项措施着手。
关键词预应力空心板;桥梁工程;裂缝1桥梁工程预应力空心板裂缝介绍预应力空心板是桥梁的主要受力构件,对整个工程的质量至关重要。
混凝土表面出现裂缝是桥梁工程的常见问题之一,裂缝分宏观裂缝和微观裂缝两类,混凝土的微观裂缝为混凝土所固有,我们这里所指的裂缝为肉眼可见的宏观裂缝,其宽度在0.05mm以上。
混凝土裂缝在浇筑后第一个24h内产生,这时混凝土最敏感,易产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。
早期裂缝一旦发生,就会使混凝土的渗透性的变差,使混凝土暴露于易受损伤环境的表面积增加,从而使混凝土早期老化。
且裂缝的产生使混凝土渗水性增大,严重降低混凝土的强度,从而影响其耐久性,并缩短其使用寿命。
空心板在拆模后,沿连接筋竖向易产生长度为50-150mm,宽度为0.02-0.08mm的裂缝,顶面也出现长度为50-l00mm,宽度为0.02-0.12mm的裂缝。
凿开混凝土裂缝发现,裂缝深度在0-5mm之间,其性质为收缩裂缝或温度裂缝。
此类裂缝虽然不影响空心板的正常使用,但在预应力钢绞线放张后,会导致混凝土顶面抗拉强度降低,使裂缝长度、宽度和深度增长的可能。
2裂缝产生的原因预应力空心板产生裂缝的原因除了混凝土、钢筋存在质量缺陷外,还与结构设计环节、材料性质和配合比、施工等因素有关。
2.1与结构设计有关的因素超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用;地震、台风等特殊荷载作用;构件断面尺寸不足、构造钢筋用量不足或配置位置不当;结构物的沉降差异;次应力作用;对温度应力和混凝土收缩应力估计不足。
一般来说,设计所采取检算的模型,均是符合要求的;但模型与实际总存在一定的差异,如在细部处理上,预应力筋束弯道的圆缓;弯矩为零截面的钢筋配置;检算理想状态安全系数不足等,可能导致局部裂缝。
预应力空心板梁裂缝产生原因及对策预应力空心板梁裂缝产生原因及对策摘要:空心板因自重轻,制作工艺成熟,造价低,安装方便而在工程中大量使用,同时空心板板底纵缝、铰缝开裂病害普遍存在,本文从设计、施工、养护方面对裂缝产生的原因进行分析,并结合实际对梁板裂缝提出预防和加固措施。
关键词:空心板;裂缝;原因;预防;加固;措施空心板因自重轻,制作工艺成熟,造价低,安装方便而在工程中大量使用,同时空心板板底纵缝、铰缝开裂病害普遍存在,主要的裂缝有板底纵向裂缝、铰缝开裂、板底斜向裂缝、钢筋锈涨裂缝等病害,这些病害的产生对桥梁的运营带来很大安全隐患。
1、空心板梁铰缝开裂,桥梁桥面铺装产生沿桥长通裂缝1.1铰缝开裂的成因该类铰缝开裂主要是施工工艺原因造成的,空心板预制时,腹板外侧表面光滑,凿毛往往凿除不到位,没有凿出毛面,甚至不凿毛,安装后浇筑铰缝砼,施工人员没有意识到铰缝砼的重要作用,采用梁板砼浇筑而不用微膨胀砼,振捣不密实,剪力铰混凝土收缩而产生缝隙或剪力铰混凝土因强度不足而受剪损坏,此时这种病害首先造成板底铰缝渗水,随着时间推移,铰缝开裂造成桥面纵向裂缝,这类纵向裂缝长度往往是全跨通长的。
1.2铰缝开裂的危害空心板梁剪力铰铰缝开裂使相邻两榀空心板横桥向整体性破坏,使荷载横向分布集中,即荷载横向分布系数增大,从而降低桥梁承载能力,裂缝严重时,造成铰缝完全开裂而行成单板受力,再加上超载的影响,很有可能造成断板,对桥梁安全运营带来严重危害。
1.3铰缝开裂砼病害的预防和治理此类病害的预防是在预制空心板时对梁板侧面充分凿毛,浇筑铰缝砼时采用微膨胀砼,振捣密实。
对于运营桥梁,此类病害一般采取凿除桥面铺装砼,在空心板梁顶部植筋,布置双层钢筋网Φ10@100mm,浇筑C40混凝土至顶面,或者浇筑砼至顶面一下4cm ,然后铺筑沥青砼。
2、空心板梁底面纵向裂缝2.1底板纵缝开裂的成因底板纵向裂缝产生的原因主要是设计和施工方面的原因造成的,空心板腹板较薄,钢筋较密,施工浇筑砼时,底板砼从腹板流至底板,并经插入式振捣棒振。
预应力空心板裂缝成因分析道(一)混凝土材料本身的性质1、收缩裂缝混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的,在混凝土内呈现含水梯度,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。
当表层混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
2、温度裂缝混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时,将发生收缩和膨胀,产生温度应力,温度应力超过混凝土抗拉强度时,即产生裂缝。
特别是由于水化放热作用,使混凝土内部与外表面温差过大,这时内部混凝土受压应力,表面混凝土受拉应力。
由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度,表面拉应力可能先达到并超过混凝土抗拉强度,而产生间距大致相等的直线裂缝(称温差裂缝)。
3、徐变影响长时间受力作用下,混凝土徐变逐渐增加。
较大的徐变给结构带来的附加被动内力,使板或箱粱构件弯矩产生重分布,增大的弯矩增加了板的剪应力,因此造成了板裂缝出现。
(二)设计方面的因素1、设计计算阶段,结构计算时不计算或部分漏算;计算模型不合理;结构受力假设与实际受力不符:荷载少算或漏算;内力与配筋计算错误;结构安全系数不够:结构设计时不考虑施工的可能性:设计断面不足;钢筋设置偏少或布置错误等都有可能出现板中混凝土实际应力超过混凝土抗拉强度而导致开裂。
2、混凝土配合比不合理。
水泥用量过大使混凝土凝结收缩量大,容易造成表面产生裂缝。
水灰比过大造成离析现象,其结果粗骨料沉于下部,多余水分上升,振捣后水泥浆上浮到板顶,从而使混凝土强度不均匀,下部分强度大,顶板强度低。
(三)施工方面的因素1、混凝土拌和浇筑不当。
拌和不均匀(特别是掺用掺合料的混凝土),搅拌时间不足或过长,拌和后到浇筑时间间隔过长;泵送时增加了用水量、水泥用量;浇筑顺序有误,浇筑不均匀(振动赶浆、钢筋过密);振捣不实,坍落度过大、骨料下沉、泌水,混凝土强度过低就进行下一道工序;连续浇筑间隔时间过长,接缝处理不当等。
预应力空心板裂缝的分析和防治预应力混凝土空心板在施工过程中,易产生裂缝。
影响因素有:温度应力,气囊变形,施工工艺等。
加强施工过程主要工序的管理,特别是混凝土的养护对消除混凝土的表面裂缝尤为关键。
标签:空心板;裂缝;分析;处理;防治1 工程概况本工程桥梁与河道斜交40,5。
,采用两跨2m×16m简支梁结构,上部结构采用先张法预应力空心板梁,16m梁高均为80cm,梁宽均为124cm,梁间缝宽1cm,结构简支。
全桥由108片中板和16片边板组成,边板悬挑均为25cm。
预应力钢筋采用φ15.2(1×7)高强低松弛钢铰线,其标准强度f=1860MPa。
预制空心板混凝土强度达到设计强度的85%以上(且龄期不小于7d)方可逐步放松预应力钢铰线。
2 裂缝特征本工程所有空心板均由专业预制厂进行预制。
在前期预制的空心板中,在混凝土浇筑完成拆模后,发现有6片空心板出现裂缝的缺陷,通过现场调查,裂缝产生在沿连接筋竖向方向和空心板顶面。
采用多功能表面裂缝宽度观测记录仪以及采用灌墨查看经验方法,观测得出沿连接筋竖向产生长度50~160mm,宽度为0.05~0.08mm的裂缝,板顶面出现80~200mm,宽度为0.8~0.15mm的裂缝,裂缝深度在0~10mm之间。
3 裂缝原因分析针对这几片空心板出现裂缝的情况,项目部非常重视,技术人员对预制厂预制的全过程进行了调查分析,查阅了有关试验资料,对施工工艺做了详细了解,根据出现裂缝的几种可能性进行分析,总结出出现裂缝的原因。
混凝土在硬化后和使用过程中,受各种因素影响而产生变形,主要有化学收缩、干湿变形、温度变形及荷载作用下的变形等。
这些变形是使混凝土产生裂缝的重要原因之一,直接影响混凝土的强度和耐久性。
首先,可以排除掉荷载作用下的变形这个原因。
混凝土裂缝是在浇筑后第一个24h内产生,因此,外荷载不是该批空心板产生裂缝的原因。
由于裂缝在浇筑后24h内产生,这时混凝土最敏感产生震动裂缝、温度裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。
预应力混凝土空心板裂缝分析与防治摘要:预应力混凝土空心板在施工过程中,易产生裂缝。
影响因素有:温度应力,原材料质量,施工工艺等。
加强施工过程主要工序的管理,特别是混凝土的养护对消除混凝土的表面裂缝尤为关键。
关键词:预应力混凝土空心板在中郝高速公路施工中,某合同段出现了20米预应力混凝土空心板竖向裂缝的现象,此事引起了技术人员的高度重视,对预制厂预制的全过程进行了调查分析,查阅了有关试验资料,对施工工艺做了详细了解,找出了产生裂缝的原因,提出了改进措施,使预应力混凝土空心板表面裂缝得到了控制,有效地防止了混凝土表面裂缝的再次发生。
一、概述预应力空心板是桥梁工程的主要受力结构,保证混凝土的预制质量至关重要,该预制厂预制空心板的数量600片,均为先张法预应力混凝土空心板,下面是20米预应力空心板施工的有关参数。
结构类型:跨径20m预应力混凝土空心板。
混凝土设计强度:50MPa混凝土配合比:水泥∶砂∶碎石∶水∶减水剂=1∶1.3∶2.3∶0.3∶0.01水泥用量:500kg/m3水泥类型:赛马P.O42.5#R砂:中宁小洪沟料场。
碎石:中宁清水河石料场。
水:机井水。
减水剂:湛江产FDN-5型高效减水剂。
二、裂缝的产生空心板在混凝土浇筑完成拆模后,沿连接筋竖向产生长度50~150mm,宽度为0.02~0.08mm的裂缝,顶面也出现50~100mm,宽度为0.02~0.12mm的裂缝。
凿开混凝土裂缝发现,裂缝深度在0~5mm之间,初步判定为收缩裂缝或温度裂缝。
不影响空心板的正常使用,但考虑预应力钢绞线放张后,有使混凝土顶面抗拉强度降低,致使裂缝长度、宽度和深度增长的可能,为此,分析裂缝产生的原因和改进措施是完全必要的。
混凝土裂缝在浇筑后第一个24h内产生,这时混凝土最敏感产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。
早期裂缝一旦发生,会增加混凝土的渗透性,并使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加,这使混凝土早期老化,裂缝的产生使混凝土渗水性增大,严重降低混凝土的强度,从而影响其耐久性。
预应力空心板裂缝成因分析与预防预应力混凝土空心板在施工过程中,容易产生裂缝。
主要影响因素为温度应力,原材料质量,施工工艺等。
本文通过对产生裂缝原因的分析提出了解决方法。
标签:预应力空心板裂缝预防预应力空心板因其节省材料、自重轻、结构简单、安全可靠、便于安装等优点在桥梁施工中得到广泛应用。
但在施工过程中因材料质量、施工质量等原因使空心板表面出现裂缝,有些裂缝在使用荷载或者外界化学因素的作用下不断扩展,引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀,使空心板的强度和刚度受到影响,缩短使用寿命。
1预应力空心板梁裂缝产生的原因1.1原材料的影响1.1.1水泥安定性不合格。
水泥中含有过量的游离氧化钙、氧化镁,水化速度较慢,水泥硬化后仍在继续水化,引起结硬的水泥石内部产生应力,降低混凝土强度,导致混凝土开裂。
另一方面,水泥出厂时强度不足或者受潮、过期使混凝土强度降低,引起空心板混凝土产生裂缝。
1.1.2砂石骨料。
砂石料级配不良、空隙大,含泥量超标,将导致水泥和拌和用水增加,影响混凝土强度,从而产生裂缝。
1.2混凝土自身收缩的影响1.2.1混凝土拌和物在刚成型后,固体颗粒下沉,表面产生泌水从而形成的体积缩小。
1.2.2混凝土终凝后水泥水化因起的体积缩小。
1-2.3混凝土在未饱和的空气中由于失水引起的体积缩小。
1.2.4混凝土由于空气中二氧化碳的作用引起的体积收缩。
1.3温度的影响。
混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时,将发生收缩和膨胀,产生温度应力,温度应力超过混凝土抗拉强度时,即产生裂缝,由于水化热作用,使混凝土内部与外表面温差过大,这时内部混凝土受压应力,表面混凝土受拉应力。
由于混凝土抗压强度远大于抗拉强度,表面拉应力可能先达到并超过混凝土抗拉强度,而产生间距大致相等的直线裂缝。
1.4张拉台座及张拉设备的影响1.4.1张拉台座强度和抗倾覆性不满足要求,在空心板混凝土浇注后产生变形或者位移,使混凝土表面产生裂缝。
桥梁工程预应力空心板裂缝原因分析及控制桥梁工程作为基础建设的重要组成部分,其建造涉及到许多细节问题。
其中,预应力空心板的裂缝问题,一直是工程施工中的难点。
预应力结构往往采用预应力钢筋或钢缆在混凝土内进行拉应力预制的方法,从而形成一种内应力状态,让结构在荷载的作用下产生强大的抵抗能力。
但是,随着时间的推移,这种内部应力状态可能会受到许多因素的影响,发生裂缝等问题。
那么,究竟是什么原因导致了预应力空心板的裂缝问题呢?首先,设计不合理是导致预应力空心板裂缝的一个主要原因。
由于桥梁工程复杂性较高,很多时候设计方案的合理性并不能够得到完全的保障,导致在施工过程中一些细节问题被忽略。
例如,在预应力空心板的设计中,钢筋的选用应根据荷载的大小和构造形式进行提前考虑,以确保整个预应力结构的承载能力。
同时,在预应力板的耐久性问题上,对于预应力钢筋的腐蚀、盐渍度等因素考虑不周也可能导致裂缝的出现。
其次,施工方法不当也是导致预应力空心板裂缝问题的原因之一。
在现代工程施工中,为了提高工效,施工方往往使用大型机械设备进行预应力板的制作和安装,但这种方式往往也会影响板的质量。
“一松一紧、一长一短”,往往是机械设备使用不当所产生的结果,从而导致预应力空心板内部出现了预制应力的分布状况不均匀,由此引发了裂缝问题。
最后,材料本身质量问题也会影响预应力空心板的质量和使用寿命。
随着现代生产技术的不断提高,混凝土的质量也得到了很大的提高。
但是,在实际施工过程中,进口水泥、掺和料等质量问题也可能会因操作不当而产生影响。
混凝土抗压强度削弱是导致预应力空心板断裂的又一原因。
预应力筋在内部传力时往往会受到混凝土包裹层的保护,而在安装过程中,由于施工人员操作不当,可能会导致预应力筋与混凝土包裹层出现摩擦,从而减弱了混凝土的承载能力,加速了预应力空心板的老化和脆裂。
为了很好地控制预应力空心板裂缝的问题,我们应该从以下几个方面进行有效的控制:首先,设计方案上应该引入优化设计理念,将思考点放在最终使用效果和可靠性而非单纯的效率上,减少不必要的施工环节。
桥梁预应力空心板裂缝原因分析及控制
的质量至关重要。
混凝土表面出现裂缝是桥梁工程的常见问题之一。
裂缝分宏观裂缝和微观裂缝两类,混凝土的微观裂缝为混凝土所固有,我们通常所指的裂缝为肉眼可见的宏观裂缝,其宽度在0.05m以上。
表面裂缝不影响空心板的正常使用,但可使混凝土顶面抗拉强度降低,使用中会增加混凝土的渗透性,并使混凝土暴露表面增大,易使混凝土早期老化,降低混凝土的强度,从而影响其耐久性。
本文分析裂缝的成因并提出控制措施
一、预应力空心板裂缝成因分析
(一)混凝土材料本身的性质
1、收缩裂缝
混凝土的干燥过程是由表面逐步扩展到内部的,在混凝土内呈现含水梯度,因此产生表面收缩大,内部收缩小的不均匀收缩,致使表面混凝土承受拉力,内部混凝土承受压力。
当表层混凝土所产生的拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
2、温度裂缝
混凝土受水泥水化放热、阳光照射、夜间降温等因素影响而出现冷热变化时,将发生收缩和膨胀,产生温度应力,温度应力超过混凝土抗拉强度时,即产生裂缝。
特别是由于水化放热作用,使混凝土内部与外表面温差过大,这时内部混凝土受压应力,表面混凝土受拉应力。
由。
预应力空心板裂缝形成原因及防治措施作者:孙丰亮来源:《中国新技术新产品》2012年第06期摘要:结合多年来的设计与施工经验,分析、总结出预应力空心板裂缝的形成原因,并有针对性的提出防治措施,以避免在以后的工作中出现类似的问题。
关键词:预应力;空心板;裂缝;形成原因;防治措施中图分类号:TU74 文献标识码:A1 裂缝形成原因空心板的裂缝位置基本都在板端部附近,在板的顶面,裂缝多出现在箍筋处,沿截面高度呈上宽下窄状,深度不大,在梁底板处,多出现在横向钢筋处,裂缝沿板纵长方向,多属于深进或部分贯穿裂缝,根据多年的设计与施工经验,裂缝多由以下原因造成:1.1 原材料方面1.1.1 水泥用量偏高新桥规实施后,混凝土评定标准提高,其水泥用量比以前增加了5%左右,一般施工人员偏于保守,水泥用量容易超过高限,由于水泥用量的增加使混凝土凝结收缩量增大,造成表面裂缝。
1.1.2 骨料含泥量超标在施工过程中,有时因自然条件限制或为节约成本选用劣质骨料,沙、碎石的含泥量超标,这样水泥与骨料的胶结力下降,造成混凝土的强度和抗渗性降低,产生网状裂缝。
1.1.3 干缩作用混凝土在凝结、硬化过程中,大部分水分逐渐蒸发,仅很少一部分水分参加水化反应,使混凝土产生干缩变形,干缩作用使混凝土内产生不同程度的拉应力,由于混凝土抗拉强度小,如果未设置合理的受力钢筋,将会出现大量裂缝。
1.1.4 碱骨料反应混凝土拌和后,水泥中的碱不断溶解,产生的碱液与活性骨料的硅酸盐物质产生化学反应,析出胶状的碱-硅胶,胶从周围介质中吸收水分而发生膨胀,产生的拉应力超过抗拉强度时,会出现裂缝。
1.2 施工方面1.2.1 水灰比过大在混凝土的拌制过程中,由于拌制机械的原因或人为的操作失误,导致水灰比过大而造成离析现象,其结果是振捣后粗骨料沉于下部,水泥浆上浮到顶板,从而使混凝土强度上下不均匀,下部强度大,顶板强度小,往往造成在顶板每根箍筋处横向裂缝较为严重。
清连项目30m预应力空心板病害成因分析及对策摘要:30m无粘结预应力大空心板结构以其节省材料的主要优点,在我国交通大发展年代得到广泛应用,然而在实际运营过程中其结构出现严重的病害问题,尤其是裂缝问题,影响正常使用。
本文根据工程实际对30m无粘结预应力大空心板结构病害进行归纳和总结,对其产生的原因做以分析,并提出一些维修、加固措施,可供同类桥梁维修加固决策参考。
关键词:预应力空心板病害裂缝成因分析处置对策0 引言预应力混凝土板式结构构造简单、受力明确, 是公路桥梁中量大、面广的常用桥型。
预应力空心板往往在预制场中形成规模施工, 因而在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中, 尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁中得到广泛应用。
然而, 由于20 世纪90 年代强调结构轻型化, 空心板的壁厚被过度削减, 特别是30米预应力混凝土空心板梁,顶底板、腹板厚度仅为10~15cm,梁高仅为1.30米,由于结构截面太大的挖空率和较小的梁高,导致主梁刚度较小,活载作用下梁体变形较大,冲击作用明显。
梁体多处产生开裂现象,严重影响了桥梁使用功能和耐久性的发挥。
国内对于钢筋混凝土及预应力混凝土空心板桥开裂损伤病害分析及维修加固的文章较多,但主要针对工中常用的13~20米空心板桥的损伤和病害特征展开了较多的阐述[1~4],其加固方法多采用桥面增厚加固方法。
本文研究的对象为30米后张预应力混凝土空心板桥,其截面挖空率较一般20米以下空心板梁大,箱梁效应突出,应用中出现的问题也更多。
本文针对广东省清远市国道107线清远至连州一级公路改造(高速)项目桥梁加固AQ合同段的三座30米无粘结预应力混凝土空心板桥,开展了详细的病害调查和成因分析,并给出了维修加固策略。
1 工程概况广东省清远市国道107线清远至连州一级公路改造(高速)项目,桥梁加固AQ合同段承担的任务中有3座桥梁采用了30m跨径的无粘结预应力大空心板结要病害表现如下:(1)桥面板纵向裂缝桥面板沿梁板接缝间隙位置出现间断或不间断纵向裂缝,跨中至四分点位置附近裂缝比较严重,裂缝间隙较大,局部甚至出现混凝土碎裂现象,从而造成桥面防水层损坏,梁体铰缝渗漏严重,横向连接失效,单梁受力现象比较明显。
桥梁工程预应力空心板裂缝原因分析及控制摘要:作为桥梁的主要承重构件,预应力混凝土空心板的质量直接决定着整个桥梁工程的质量,而混凝土表面出现裂缝则是桥梁工程最常见和频繁出现的原因,因此做好桥梁工程预应力混凝土空心板的原因分析和控制就显得尤为重要。
文章在从混凝土材料本身的性质、设计方面的因素、施工方面的因素等多个方面论述桥梁工程预应力空心板裂缝成因的基础上,提出了相应的预防措施。
关键词:预应力空心板;桥梁工程;裂缝桥梁主要承重构件就是预应力混凝土空心板,其质量直接关乎整个桥梁工程的质量。
然而,桥梁工程中最容易出现和最常见的问题就是预应力空心板的混凝土表面出现裂缝。
在实际的工程中可以发现裂缝主要有微观裂缝和宏观裂缝,其中宏观裂缝是指宽度在0.05 m以上的裂缝,而微观裂缝则是混泥土本身所固有的、肉眼不可视的裂缝。
虽然混凝土表面的裂缝并不足以影响预应力空心板的正常使用,然而其由于会增加混凝土的渗透性,造成混凝土表面大量暴露而导致混凝土的过早老化,从而致使混凝土的强度降低而导致混凝土的使用寿命降低。
本文分析了预应力混凝土空心板出现裂缝的原因,并提出了相应的对策。
1 预应力空心板裂缝形成的原因一般来说,预应力空心板裂缝形成的原因主要包括混凝土材料问题、前期设计问题和后期施工的问题。
1.1 混凝土材料1.1.1 收缩裂缝毫无疑问的是,混凝土的干燥过程是从表面开始的,而后从表面直达而逐步扩展内部的,由此这就使混凝土内部的含水量呈一个梯度分布,这造成的一个直接后果就是表面水分减少而收缩大且迅速,而在混凝土的内部则呈不均匀的收缩分布,由此就导致混凝土的表面承受来自混凝土收缩而产生的向内的拉力,而与之相反的则是其内部承受压力。
混凝土表面产生的拉力受到混凝土收缩的速度和其含水量的影响,随着速度的增加和含水量的减少,一旦达到一个程度的时候在,混凝土表面所产生的拉力导致混凝土本身的抗体强度无法承受而出现了收缩裂缝。
在此,可以发现收缩裂缝的出现主要是由于混凝土干燥过程的物理性质而导致的。
浅谈预应力混凝土空心板梁裂缝原因分析及表面裂缝的防治预应力混凝土板梁结构在水电站建设中比比皆是,例如:电站厂房板梁结构、厂房对外交通公路桥等。
然而预应力混凝土建筑物的裂缝一直是一个常见问题,本文以引黄联接段公路桥为实例,对预应力混凝土心板出现裂缝的原因加以分析,并提出该类裂缝的预防措施,为今后在水电工程中的应用提供参考。
一。
以引黄联接段公路桥预应力混凝土空心板发生裂缝的实例,分析了种空心板的设计制造过程。
1工程概述xx省xx引黄工程联接段主体工程施工专用公路上共有4座跨汾河大桥。
其中,1#桥桥长112 m,设计标准跨度为20 m,桥面宽为7+2×1.25 m。
桥梁下部结构为柱式桥墩、桥台、灌注桩基础;上部结构采用装配式预应力混凝土空心板后张法钢绞线)。
桥梁设计荷载为汽-20,校核荷载为挂-100。
该桥共有空心面板梁38根。
在预应力混凝土空心板钢绞线张拉前,发现有部分已预制好的空心板跨出现不同程度的裂缝。
2桥梁面板的设计引黄联接段公路桥梁面板的设计,采用了中华人民共和国行业标准《公路桥涵标准图》(JT/GQB001-93),为后张法钢绞线预应力混凝土结构。
标准跨径为20 m,板梁高90 cm,宽125 cm;空心板的梁顶、底板厚度均为10 cm,肋板厚度为23cm;空心板主要受力钢筋为Φj15(7Φj15),高强度低松弛(1 570级)预应力钢绞线,普通构造钢筋为Φ8 ,间距为20 cm;混凝土等级强度为C40;预应力采用XM锚,预应力钢绞线张拉控制应力为0.75 Rby。
其断面型式见图1。
图中单位为cm,N1、N2为预应力钢绞线。
3裂缝分布情况根据现场统计,在已预制好的38根梁中有21根出现裂缝,其中边梁5根,中梁16根。
所有裂缝梁的裂缝位置基本都在梁跨中附近裂缝长度为240~900 mm,缝宽为0.05~0.15 mm,沿截面高度呈上宽下窄状,多属于深进或贯穿裂缝。
4裂缝原因分析据统计,已浇筑好的38根梁中,有20根在5:00~6:00浇筑,现有6根开裂;18根在15:00~21:00浇筑,现有15根开裂。
清连项目30m预应力空心板病害成因分析及对策
摘要:30m无粘结预应力大空心板结构以其节省材料的主要优点,在我国交通大发展年代得到广泛应用,然而在实际运营过程中其结构出现严重的病害问题,尤其是裂缝问题,影响正常使用。
本文根据工程实际对30m无粘结预应力大空心板结构病害进行归纳和总结,对其产生的原因做以分析,并提出一些维修、加固措施,可供同类桥梁维修加固决策参考。
关键词:预应力空心板病害裂缝成因分析处置对策
0 引言
预应力混凝土板式结构构造简单、受力明确, 是公路桥梁中量大、面广的常用桥型。
预应力空心板往往在预制场中形成规模施工, 因而在一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中, 尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁中得到广泛应用。
然而, 由于20 世纪90 年代强调结构轻型化, 空心板的壁厚被过度削减, 特别是30米预应力混凝土空心板梁,顶底板、腹板厚度仅为10~15cm,梁高仅为1.30米,由于结构截面太大的挖空率和较小的梁高,导致主梁刚度较小,活载作用下梁体变形较大,冲击作用明显。
梁体多处产生开裂现象,严重影响了桥梁使用功能和耐久性的发挥。
国内对于钢筋混凝土及预应力混凝土空心板桥开裂损伤病害分析及维修加
固的文章较多,但主要针对工中常用的13~20米空心板桥的损伤和病害特征展开了较多的阐述[1~4],其加固方法多采用桥面增厚加固方法。
本文研究的对象为30米后张预应力混凝土空心板桥,其截面挖空率较一般20米以下空心板梁大,箱梁效应突出,应用中出现的问题也更多。
本文针对广东省清远市国道107线清远至连州一级公路改造(高速)项目桥梁加固AQ合同段的三座30米无粘结预应力混凝土空心板桥,开展了详细的病害调查和成因分析,并给出了维修加固策略。
1 工程概况
广东省清远市国道107线清远至连州一级公路改造(高速)项目,桥梁加固AQ合同段承担的任务中有3座桥梁采用了30m跨径的无粘结预应力大空心板结
要病害表现如下:
(1)桥面板纵向裂缝
桥面板沿梁板接缝间隙位置出现间断或不间断纵向裂缝,跨中至四分点位置附近裂缝比较严重,裂缝间隙较大,局部甚至出现混凝土碎裂现象,从而造成桥面防水层损坏,梁体铰缝渗漏严重,横向连接失效,单梁受力现象比较明显。
典型病害特征如图3~4所示。
图3 桥面板纵向裂缝(1)图4 桥面板纵向裂缝(2)(2)梁体纵向裂缝
检测发现,相当部分梁体梁端至1/4跨范围内顶板与腹板相接处出现纵向裂缝,裂缝宽度在0.05~2mm不等,最大长度近10m,个别已沿角隅处贯通。
从裂缝分布特征来看,内部裂缝较外部严重。
部分梁体顶板、底板出现纵向裂缝。
典型病害特征如图5~6所示。
图5 梁体纵向裂缝(1)图6 梁体纵向裂缝(2)
(3)腹板斜裂缝
此类裂缝位于梁端近支点附近,多与梁板成45度左右夹角,个别斜向延伸至底板,在腹板底部与底板结合处纵向发展,或向上延伸至顶板,与腹板顶板间
纵向裂缝连通,部分裂缝伴有渗水泛碱现象。
裂缝宽度在0.1~1.0mm之间。
典型病害特征如图7~8所示。
图7 梁体支点附近斜裂缝(1)图8 梁体支点附近斜裂缝(2)
(4)局部截面尺寸不符合设计要求
经过现场检测,发现部分板梁腹板尺寸和顶板尺寸偏小,不满足设计要求,甚至出现局部钢筋外露锈蚀现象。
典型病害特征如图9~10所示。
图9 桥腹板厚度不足,厚度6cm 图10 桥顶板厚度不足,厚度6cm
2.2 病害成因分析
经过对原结构的详细检测和结构分析,总结了造成桥梁病害的主要原因有以下4种:
(1)主梁刚度不足,桥面整体化层太弱。
30米空心板梁跨越能力强,材料用量省,施工比较方便。
但是,由于结构截面太大的挖空率和较小的梁高,导致主梁刚度较小,活载作用下梁体变形较大,冲击作用明显。
目前此类桥梁在我国已较少采用。
由于桥面整体化层较薄(仅8cm),活载作用下较大的冲击作用使得脆弱的整体化层早期断裂,出现纵向裂缝,形成单板受力,主梁承载安全度下降,重车作用下甚至会出现承载力或应力储备不足,梁体开裂等现象。
(2)腹板厚度太薄,抗剪钢筋不足,造成支点附近剪应力过大,形成斜45度剪切裂缝。
外观检测可见,空心板梁支点附近斜45度裂缝属于普遍现象,结构验算结果也表明,主梁抗剪承载力不足,在超载因素及整体化层破坏形成单板受力后,梁体受力状况恶化,这是支点斜裂缝产生的主要原因。
(3)截面尺寸偏小,预应力效应突出,由于泊松比效应和预应力变形对构件产生的反响作用力影响,造成结构纵向开裂【5】。
研究表明,按照匀质截面计算的得到的横向拉应变远小于其实际发生值,约为理论计算值的1倍以上。
这表明在厚度仅10厘米左右的底板内设置后张预应力钢束,预应力束附近混凝土横向拉应变的局部效应非常明显,而且试验研究发现,底板上下表面横向应力液有差异,底板下表面横向拉应变约为底板上表面横向拉应变的2倍。
空心板底板砼下表面除因纵向受压的泊松效应而产生横向拉应变外,还因张紧的力筋对构件的变形存在反向作用力.空心板梁在预应力的偏心压力作用下构件将发生上拱变形,预应力筋在张力作用下具有力图保持直线状态的趋势,于是力筋对上拱变形的空心板梁将产生反向作用力。
此反向作用力q可以依据荷载平衡法[7]进行计算.
Δ/L2
q = 8N
p
式中: Np———讨论束预应力筋的拉力;
Δ———梁的上拱度;
L———计算跨径;
q———预应力钢束对底板砼产生的反向作用力集度.
底板局部砼在此反向力q的作用下,底板预应力扁形波纹管下方砼局部将产生明显的拉应变,这种拉应变与泊松效应产生的横向拉应变相叠加,致使底板底面横向拉应变实测值约为底板上表面的2倍。
(4)空心板端部预应力张拉时,由于强大的纵向预应力作用及腹板、顶板竖向剪切刚度差异,导致腹板与顶板间产生剪切变形,导致连接部位纵向开裂。
研究表明,同类30米预应力空心板桥,张拉预应力后,由于剪切变形产生的拉应力数值达到4.9MPa[6]。
(5)除此之外,30米空心板桥顶底板及腹板很薄,畸变效应突出,这也时导致桥梁产生纵桥向开裂的重要原因[8]。
由于空心板截面尺寸较小,腹板、顶底板仅有一层钢筋网,横向配筋数量很小,板间刚度较小,导致空心板畸变拉应力过大,引起主梁产生纵向裂缝。
装总厚度由原来的8cm改为增后为18cm,并采用双层钢筋网结构,提高桥梁横向刚度和改善桥梁横向受力性能。
4 结论
本文研究总结了广东清远-连州一级公路改造项目中的三座30米空心板桥病害特征,并根据病害类型分别进行了病害成因分析,最后给出了病害处置方法与对策。
研究表明,30米空心板桥由于截面尺寸过小、梁体刚度不足、承载力导致冲击效应明显,整体化层早期破坏,梁体裂缝发育,空心板多处于单板受力状态,抗弯、抗剪承载力不足。
对于此类在役桥梁,可采用本文提出的体系加固方法,提高桥梁横向刚度和抗弯、抗剪承载能力,修补和封闭裂缝,满足桥梁正常使用功能的发挥。
同时,对于新建桥梁,应限制此类桥梁的使用。
参考文献:
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