空心板端部底板裂縫成因分析

賴苑林

（廣東省冶金建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

某高速公路，線上20m 空心板橋梁底板端部出現(xiàn)大量“八字形”斜向裂縫，裂縫由兩側(cè)支座向梁體邊緣兩側(cè)部分延伸，如圖1 所示。現(xiàn)對(duì)其成因進(jìn)行分析。本文根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，采用Midas Civil 建立中板單梁實(shí)體模型，施加恒載和設(shè)計(jì)活載進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)模型計(jì)算結(jié)果，分析底板端部裂縫成因。

圖1 空心板底板端部裂縫

1 模型建立

空心板中板和邊板均出現(xiàn)類似病害，由于篇幅限制，本次只針對(duì)空心板中板進(jìn)行分析，中板截面如圖2 所示，預(yù)應(yīng)力平面布置端部節(jié)段如圖3 所示。

圖2 空心板橫斷面（單位：cm）

圖3 預(yù)應(yīng)力平面布置節(jié)段

C50 混凝土采用實(shí)體單元模擬，預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用梁?jiǎn)卧M，施加一期和二期恒載、預(yù)應(yīng)力荷載和活載[1]，對(duì)空心板施加簡(jiǎn)支約束?？招陌鍖?shí)體模型如圖4 所示，整個(gè)模型共5535 個(gè)節(jié)點(diǎn)，4180 個(gè)單元。

2 模型分析

對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行計(jì)算后，截取端部區(qū)域進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在荷載基本組合作用下，空心板端部底板部分區(qū)域出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，如圖5 所示，其最大拉應(yīng)力達(dá)到3.7MPa，超過了C50 混凝土的拉應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)值2.65MPa[2]。同時(shí)可以看出，出現(xiàn)拉應(yīng)力的區(qū)域走向?yàn)橛蓛蓚?cè)支座指向梁體中間，與裂縫從支座兩側(cè)指向梁體邊緣外側(cè)走向?qū)?yīng)。

圖4 空心板中板實(shí)體模型

圖5 端部拉應(yīng)力區(qū)域示意

3 結(jié)語

根據(jù)模型分析結(jié)果可知，此種預(yù)應(yīng)力筋平面布置形式不利于空心板受力，應(yīng)在以后的設(shè)計(jì)中避免使用，以防止類似病害發(fā)生。

進(jìn)一步分析預(yù)應(yīng)力平面布置圖發(fā)現(xiàn)：預(yù)應(yīng)力鋼筋在此處空缺，難以為混凝土提供預(yù)壓力，加上支座處應(yīng)力集中，使得局部混凝土拉應(yīng)力過大，最終導(dǎo)致混凝土開裂。