某PC變截面連續(xù)箱梁腹板斜裂縫成因分析及加固對策

李海生

摘要：對某PC變截面連續(xù)箱梁腹板斜向裂縫進行了現(xiàn)場調(diào)查，通過對裂縫分布特點的分析和計算，確定了裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了維修加固方案。

關(guān)鍵詞：PC變截面連續(xù)箱梁；斜裂縫；粘貼鋼板

1.工程背景

某橋上部結(jié)構(gòu)為（30+45+30）m預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，截面為單箱雙室截面，中墩墩頂處箱梁截面高度25m，邊墩墩頂及中跨跨中截面高度1.3m。箱梁采用50號混凝土，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用符合國際通用標準ASTM A416-92規(guī)定的低松弛鋼絞線。

橋梁設(shè)計荷載：汽車-超20級，掛車-120。橋梁上部結(jié)構(gòu)采用滿堂支架現(xiàn)澆混凝土的施工工藝。

2.裂縫調(diào)查

檢查中發(fā)現(xiàn)，中跨箱梁內(nèi)外側(cè)腹板及中腹板均出現(xiàn)了斜向裂縫，且裂縫寬度較大，對裂縫的長度、寬度、深度和分布位置進行了詳細調(diào)查，裂縫總體情況如下：

圖1箱梁腹板裂縫照

1）中跨L/4和3L/4附近箱梁內(nèi)外側(cè)腹板外側(cè)面共計33條斜向裂縫，長度為0.32m～1.74m，寬度為0.1mm～0.24mm，其中外側(cè)腹板17條，內(nèi)側(cè)腹板16條。典型裂縫深度為771mm。裂縫分布如圖2所示。

圖2箱梁外側(cè)腹板裂縫分布圖（單位：cm）

2）中跨L/4附近箱梁外側(cè)腹板內(nèi)側(cè)面斜向裂縫共4條，長度為0.86m～1m，寬為0.06mm～0.25mm；中跨L/4附近箱梁中腹板北側(cè)面斜向裂縫共4條，長度為1m～1.7m，寬為0.17mm～0.5mm，典型裂縫深度為91.7mm。裂縫分布如圖3所示。

圖3箱梁中腹板裂縫分布圖（單位：cm）

3.成因分析

根據(jù)該橋腹板出現(xiàn)斜裂縫的分布特點和裂縫特征判斷腹板斜裂縫為受力裂縫，造成斜裂縫出現(xiàn)的應(yīng)力有以下幾個組成部分：

1）圖4所示為根據(jù)規(guī)范要求，計算得到的箱梁在恒載和使用活載組合作用下主應(yīng)力分布圖，由圖可見L/4和3L/4跨附近出現(xiàn)了2.11MPa拉應(yīng)力，雖然滿足A類預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的要求，未超過規(guī)范限值，但仍是造成腹板開裂的一個應(yīng)力組成。

圖4荷載組合作用下主拉應(yīng)力圖（單位：MPa）

2）圖5為裂縫分布位置與箱梁預(yù)應(yīng)力鋼束配置的對比圖，由圖可見，腹板斜裂縫位于頂?shù)装迨^固區(qū)域，在頂?shù)装邃撌^固位置彎起時，對腹板產(chǎn)生局部對拉效應(yīng)，易引起腹板產(chǎn)生一定的主拉應(yīng)力；同時出現(xiàn)裂縫的區(qū)域無腹板預(yù)應(yīng)力彎起鋼束。

圖5裂縫與鋼束位置對比圖

中腹板由于受到兩側(cè)箱室鋼束對拉效應(yīng)的同時作用，受力比邊腹板大，因此裂縫寬度較大，而邊跨由于僅有頂板束的錨固，沒有產(chǎn)生對拉效應(yīng)，因此邊跨腹板沒有出現(xiàn)斜裂縫。

4.加固方案

經(jīng)研究，決定采用粘貼鋼板的加固方案，限制裂縫的發(fā)展，提高L/4和3L/4跨附近區(qū)域抗剪承載力。對中腹板及邊腹板內(nèi)表面四分跨附近各8m區(qū)域進行加固；采用5mm厚鋼板，單塊鋼板寬25cm；鋼板斜45°方向粘貼，大致垂直腹板斜裂縫方向。

a）鋼板立面布置圖

a）鋼板斷面布置圖

圖6腹板粘貼鋼板加固示意圖（單位：cm）

5.結(jié)語

該橋采用粘貼鋼板加固后，腹板斜向裂縫未增加，原有裂縫沒有擴展，表明對裂縫的成因的分析是正確的，斜向粘貼的鋼板發(fā)揮了作用，起到了較好的加固效果。

參考文獻：

[1]葉見曙.橋梁病害成因分析[M].人民交通出版社.2013年第1版.

[2]劉孝武，陳加亮，李小江.PC變截面連續(xù)箱梁設(shè)計計算要點[J].工程與建設(shè)，2007，21（5）：718-720.