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高速公路工程中连续箱梁裂缝机理和预防研究

2015-10-21党强

建筑工程技术与设计 2015年17期
关键词:裂缝

党强

摘要:有关连续箱梁出现的裂缝问题,要根据实际的情况来查找问题的原因。分析问题时,要从多方面,用多角度的分析方法进行分析。针对出现裂缝的防治,要从连续箱梁的结构的设计方面和连续箱梁结构的施工方面着手,逐渐的在高速公路工程箱梁的防治裂缝方面,总结出完整的理论支持和技术支持。

关键词:连续箱梁,裂缝,高速公路工程

随着发展起来的连续式箱梁桥结构以自身的独特优势,逐渐的在行业中占据着重要地位。这种模式的桥结构路面,有着结构合理,构架简单,耗材少,路面行车舒适,外观大方,便于养护,超强的抗震性能等优势。基于以上的优势,这种结构也存在着一些劣势,这种结构的受力关系比较复杂,实际的施工过程中的一些施工标准很高,工艺比较繁琐,针对施工的质量控制方面比较难,竣工后裂缝出现的概率比较高。其中裂纹问题是一个最为棘手和严重的问题。因此对连续箱梁的研究显得十分有意义。

1 连续箱梁的裂缝常见状况

高速公路工程中,那些常见的箱梁裂缝形式有:(1)箱梁顶板的裂缝,特别的有支点处的小范围裂缝,中间部分的纵向裂缝,以及横向的裂缝;(2)腹板处的裂缝,一般发生在跨径四分之一处的竖直方向裂缝,以及与横向成大概45°方向的斜裂缝;(3)预应力控制锚固区的裂缝;(4)箱梁底板处的裂缝,一般发生在跨中底板的位置,产生横向和纵向的混合裂缝。针对以上位置的裂缝现象,分析产生裂缝的原因,以便在后续的工程实践中减少裂缝出现的概率。

2 连续箱梁的裂缝原因分析

2.1 设计因素

(1)计算模式的采用

有关高速公路工程的桥梁设计规定明确的规定:假如没有准确的设计计算方法,高速公路工程的箱梁设计可以参考T桥梁的设计要求。但是,箱梁的设计标准和T梁的设计标准在实际的施工中还是有所不同的。在箱梁的设计中,受力的主要部分是箱梁的肋板,尽管箱梁的组成还有其它的部分,在箱梁的实际施工使用过程中它的受力情况也有所不同主要有以下几点:(1)在实际的受力中,对于T型梁,每一个梁格和主梁分担受力,设计的受力情况和实际的受力基本相同,对于箱梁,受力的种类比较复杂,受力的变化范围也比较大。(2)在设计结构方面,T梁的结构比较简单,一梁一支座的形式,使得负载相对平衡,对于箱梁结构中,前后部分的负载对箱梁的上顶板,下底板和肋板的受力的影响较小。

(2)设计理想化

理想状态下的设计就是,只在设计的计算方面多做研究,对设计结构的施工过程中实际受力不予考虑的一种理想化设计。就比如:在高速公路工程的箱梁的设计中,箱梁的钢筋的间距太小,在实际的施工中砼材料中的关键材料没有办法通过狭小的空间,这样的情况下就可能使得箱梁结构的强度受到影响,进而不能达到预计的强度标准。还有就是箱梁的自身的结构太紧密,一个箱梁的肋板内有四排或者更多的钢筋,每排的自身结构又叠加四根或者更多,在特殊的有肋板自身宽度变化的情况下,实际的施工安装根本不能达到设计的标准,受力的均匀平衡方面也很难的保障。还有就是密集的结构在施工结构成型的过程中内部结构很难的被振实填充,这样导致的结果就是箱梁的强度不够,进而箱梁的负载能力下降。

2.2施工因素

(1)对设计图纸的理解

特别的在实际的施工过程中,专业人员根据图纸的设计要求进行施工,一些专业施工人员对设计图纸中的一些受力设计细节要求不重视,那些不严谨的施工最终导致了骨架钢筋没有发挥最大的设计作用。就比如,在遇到设计中的钢绞线与钢筋位置的重叠时,有些专业的技术员没有严格的按照设计的标准调整他们之间的相互位置。在这方面就要求专业的施工技术员切身的严格要求工程质量,充分的理解设计者的设计理念。

(2)对施工工序的控制

在施工的工序方面,专业的施工管控人员对施工的工序要求不严,对工序的不严格管控,虽然暂时不会对局部有什么大的影响,但是在以后的施工中会给箱梁结构产生很大的影响。比如:不重视那些预应力钢束定位钢筋的重要性,以及不重视那些关键位置的防绷钢筋的重要作用;再者就是在结构成型以后,对支撑结构的拆除顺序不重视;还有在支架的构建过程中对支撑地基的强度把握不到位;更有甚者在施工的管理过程中存在一些管理不合理的现象,或者是在施工的衔接方面没有按照标准衔接。

3 连续箱梁裂缝产生的机理分析

(1)连续箱梁腹板裂缝的产生

在设计的过程中,对连续的箱梁的抵抗剪切极限强度计算容易被忽视,还有抵抗剪切的截面尺寸的计算方面也容易被忽视,采用拉应力计算的方式来代替箱梁的抗剪计算。依据我国的相关的箱梁建筑规定中的要求,箱梁的腹板结构的尺寸由箱梁的抗剪极限决定。而在实际的计算中,只要在主拉应力满足要求的时候,抗剪截面的尺寸就不一定完全的满足规定中的有关要求,那些跨颈在20米到60米的等截面连续式箱梁中就容易导致腹板太薄,抗剪力不够而产生裂缝。

(2)斜裂缝的产生

在我国有关高架桥桥梁的设计规定中,规定有关斜截面的剪压破坏的临界位置参考使用距离支座中心一半的位置处,结构中最大的剪力有砼结构和骨架钢筋分担百分之六十,那些弯起的钢筋结构分担剩余的百分之四十。这样的标准和国际上其他的国家的规定有所差别,所以,在一些设计中,设计人员对这方面的分析不够精确,很多的类似项目都会遇到这样的问题。

(3)锚固区裂缝的产生

在那些跨度较大的箱梁中,箱梁的支点下缘的压应力储备比较小,往往在一定的情况下会产生拉应力区,这些部位在锚后在局部的拉应力的作用下,就容易产生底板处的裂缝。

4 连续箱梁的裂缝预防措施

(1)设计方面

首先,在对高速公路工程箱梁設计过程中,采用有限元的分析方法,使用专业的软件系统精确的分析仿真和模拟,建立实际的空间模型,合理的分配桥梁受力支撑部分的受力,对工程中的箱梁的骨架钢筋合理的设计,充分的考虑预应力砼箱梁的受力情况。在设计中充分的考虑外界环境温度的变化对箱梁质量的影响。很多的时候,箱梁的局部开裂,和砼结构以及预应力砼结构的设计中对温度的设计标准不严谨有很大的关系。

(2)施工方面

关于高速公路工程中的箱梁结构施工方面,要严格按照设计要求施工,不能忽略每一个施工细节,做好每道工序质量的把关,对施工的工序也要严格的管制,对施工队伍专业人员的素质进行必要的加强。

(3)管养方面

桥梁的设计都有自身的设计负载标准和极限,在我国实际桥梁使用中经常出现的一些超载现象,这也就直接超出了设计结构承重极限,直接的导致了砼结构桥梁的开裂现象,所以管控好桥梁使用过程中超载的现象,就能有效地减少裂缝产生的概率,或者有效的防止裂缝继续扩大。

5 结语

桥梁的裂缝现象是高速公路工程中的最大危害。这篇文章主要就桥梁裂缝产生的原因进行了详细的分析,而且针对特殊的问题给出了一些可行有效的解决方案,主要从桥梁的设计,施工和使用方面提出了有关防治措施,为以后的箱梁施工和使用中防治箱梁裂缝作了很好的铺垫。

参考文献:

1] 刘宏宇.预应力砼连续箱梁裂缝分析及防治[J].交通科技与经济,2013(1):15-16.

[2] 张 红,刘 剑.预应力混凝土连续箱梁裂缝施工阶段的防治[J].吉林交通科技,2012(1):47-48.

[3] 杨旭光.预应力混凝土连续箱梁裂缝病害分析[J].交通标准化,2012(5):72-73.

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