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浅谈连续刚构裂纹分析与结构加固措施 第四工程有限公司 董国桢 内容提要：在施工连续刚构桥过程中，为了减少预应力损失和结构裂缝，对纵向应力的平弯而引起的横向应力进行了应力测试，为改进施工工艺和结构加固提供了方案参考。 关 键 词：预应力 结构裂缝 应力测试 结构加固 1．工程概述 小安溪特大桥位于国道212线武胜至合川高速公路第H合同段，左右幅桥的主桥均为1-60m+1-100m+1-60m预应力砼连续刚构桥；引桥为30m预应力混凝土简支T梁，全桥左线长600m，右线长720m。主桥主墩采用双薄壁墩身，墩身厚1.4m，宽6.5m，最高墩身39.10m。该大桥圬工量为28000m3，总钢材数量为2750t。 主桥箱梁0号段(含两端外伸1m)共长8m，每个T构纵桥方向划分为12个对称梁段，梁段数和梁段长度从0号段到跨中分别为6×3.5m+6×4m，累计悬臂总长46m。全桥有两个边跨和一个中跨共3个合拢段，合拢段长均为2m，边跨现浇段长8.9m。 箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱梁顶板宽12.5m，底板宽6.5m，外翼板悬长3m，箱梁顶板有单向横坡2%，箱梁底板水平设置。箱梁跨中合拢段及边跨支架现浇段梁高2.8m（以箱梁外侧桥面低处为准），墩与箱梁连接处的根部断面和墩顶0号梁段高为6m。从中跨跨中至箱梁根部，箱高以半立方抛物线变化，方程为h=2.8+3.2*()(X至箱梁根部算起，即0号截面算起)。箱梁底板厚除0号梁段为80厘m外，其余各梁段从箱梁根部截面的80厘m渐变至跨中及边跨现浇截面的30厘m厚，底缘为半立方抛物线，方程为(X至箱梁根部算起，即0号截面算起)。 2．应力测试 2.1问题出现及分析 2.1.1出现问题 小安溪大桥左线已施工4个节段，在顶板底部距腹板10～15cm处普遍出现纵向裂缝，桥面上部水从裂缝中渗到顶板底部。裂缝开展始于与前节段交接缝60cm～100cm处，裂缝长度120cm左右，个别节段裂缝达200cm。裂缝情况见图1。 图1 顶板底部裂缝示意图 为了查明裂缝开展的原因，大桥技术组在左线8#墩4#节段进行了专门的监测试验，主要是监测顶板纵向预应力束张拉时顶板开裂部位横向应变值。 2.1.2原因分析 2.1.2.1主要原因 在预应力砼发展的初期，预应力的目的是完全消除在使用荷载下砼的拉应力，认为它是一种直到最大设计荷载仍不开裂、并处于弹性状态的全新的均质材料。此类设计在全部使用荷载下限制砼的拉应力为零，即通常的所谓“全预应力”。因“全预应力”梁会出现由于偏心预应力所产生的过大的上拱度（恒重荷载产生的挠度仅能抵消上拱度的一部分），这种倾向还会因砼徐变而加剧发展。在设计过程中，设计人员过分追求“全预应力”，为了满足“全预应力”的抗裂要求，过大的预压应力引起横向拉应变超出极限值而造成梁体出现纵向水平裂缝。 由于该桥顶板纵向预应力束平弯半径过小(R=400m or 500m)而引起的横向应变超出了砼的极限拉应变值。顶板纵向预应力束布置见图2，顶板纵向预应力束平弯坐标见表1。 图2 顶板束预应力平面示意图 单位：cm 表1 预应力束平弯坐标表 悬浇板束编号 TC1 TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 平弯参数 β平 0° 9° 10° 10° 11° 10° 10° R平 ∝ 400 500 500 400 500 500 坐 标 A X 378.8 624.5 878.0 1181.5 1385.1 1638.7 Z -25 -42 -59 -76 -93 -110 B X 441.4 711.3 964.8 1257.8 1471.9 1725.5 Z -20.1 -34.4 -51.4 -69.9 -85.4 -102.4 C X 537.4 863.2 1213.2 1573.7 1913.2 2263.2 Z -4.9 -7.6 -7.6 -6.1 -7.6 -7.6 D X 600 950 1300 1650 2000 2350 Z 0 0 0 0 0 0 2.1.2.2次要原因 顶板预应力束过于密集，预应力束管道之间的间距为17cm，而管道的直径为11cm，所以管道之间的砼仅为6cm宽，从而削弱了结构的受力结构面积（见图3）。 注：阴影部分为出现裂缝部位 图3 顶板束预应力立面示意图 2.2监测方案 为了找出出现裂纹的根本原因，从结构本身杜绝裂缝的出现，我技术组采取了在边跨顶板底面横向粘贴混凝土应变片，在中跨顶板底面及顶面横向粘贴混凝土应变片的方案进行应力测试。应变片布置见图4、图5、图6。 采用UCAM及YJ-26应变仪进行测试。 张拉测试时间：2004年7月24日上午11:40