郭皆焕

浙江中交通力工程设计有限公司 浙江 杭州 310000

正文：

引言

对于混凝土墩身出现裂缝的情况是一种常见的工程问题，按照混凝土裂缝宽度的不同可简单的分为三种情况：①表面裂缝问题，使用过程中桥体表面出现的细微裂缝；②深层裂缝问题，相对与表层细微裂缝要严重，必须采取相应的维修加固措施；③贯穿裂缝是指穿透了整个混凝土结构层，会破坏结构的整体性，改变混凝土的受力条件，从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，严重影响建筑物的质量和运行安全。裂缝的存在将直接影响桥梁结构的美观性，其次更加会导致结构的稳定性和实际使用性能，这种危害以贯穿裂缝最为凸出。

1、公路桥梁概述

白溪大桥上跨白溪。桥梁全长3 4 0 m，跨径布置为4×25+35+60+35+4×25m，单幅桥面全宽22m=0.5m（护栏）+12.5m（行车道）+1.5m（绿化带）+3.5m（非机动车道）+3.5m（人行道）+0.5m（护栏）。

上部结构：引桥为预应力钢筋混凝土现浇箱梁，主桥为预应力变截面箱梁。

下部结构：引桥为柱式墩、台，钻孔灌注桩基础，主桥为桩接承台墩，主墩设置了横桥向联系墙。

主桥主墩竖向裂缝出现在墩身中间联系墙部位，墙顶和侧面都有，部分裂缝已经贯穿至对面，竖向裂缝共10条，计36.5m，其中超限裂缝4条，计26m，Dmax=1.57mm。

图1.1 墩身竖向超限裂缝

图1.2 主墩墩身裂缝位置示意图

图1.3 主墩立面、平面图

2、 主墩墩身验算

（1） 结构离散图

桥墩静力计算以空间杆系理论为基础，采用MIDAS/Civil进行结构分析。结构离散图见图7.1。

图2.1 结构离散图

（2）计算参数

①钢筋混凝土重力密度：26kN/m3

②二期恒载：包括栏杆、人行道、防撞护栏、侧分带和桥面铺装。

③桥梁结构局部加载采用车辆荷载，车辆荷载冲击系数＝0.3。

④基础不均匀沉降：1mm。

（3）施工阶段划分

施工阶段划分见表2.1。

表2.1 施工阶段划分表

（4）正常使用极限状态验算

墩身缝宽度验算，在短期效应荷载作用下，各单元裂缝宽度如下图所示，最大裂缝宽度为0.44mm出现在墩身顶部大于0.2mm，不满足规范要求。产生裂缝的主要荷载为基础的不均匀沉降。

图2.2 裂缝宽度图（单位：mm）

产生裂缝的主要荷载为基础的不均匀沉降。由下图可知，在基础不均匀沉降的作用下墩身顶部会出现5.1MPa的拉应力。

图2.3 基础不均匀沉降1m墩身应力图

图2.4 基础不均匀沉降1m墩身应力图（含变形示意图）

3、成因分析

1）主桥主墩桩基平面布置不合理，上部结构荷载通过支座传递到墩身和基础时，横桥向主墩边桩竖向力大于中桩，边桩的竖向位移略大于中桩，主墩承台会因边桩和中桩的竖向位移差而发生竖向弯曲变形，导致墩身联系墙顶面横桥向受拉，当边桩和中桩的竖向位移差超过一定限值，裂缝就会首先从墩身联系墙顶面产生，然后向联系墙侧面延伸，形成倒U形裂缝。图2.2是边桩竖向位移比中桩大1mm情况下，墩身联系墙的应力示意图，墩身联系墙的裂缝宽度为0.44mm。

2）混凝土本身的收缩徐变和使用过程中车辆荷载对墩身的冲击，裂缝宽度会进一步加大。

4、结论

在桩基不均匀沉降的作用下墩身横桥向抗裂验算不满足规范要求。同一桥墩内会产生桩基不均匀沉降的主要原因是本桥群桩基础桩基平面布置不合理，横桥向边桩与中桩受力较为不均匀。由此可见在设计过程中结合结构受力情况，合理设置桥梁构造显得尤为重要，有利于提高结构的耐久性。