大跨径预应力混凝土桥梁裂缝分析与控制(海口).pptVIP

2006年9月 1、我国大跨混凝土桥梁现状及问题2、预应力混凝土连续箱梁的裂缝特征3、箱梁裂缝原因分析4、裂缝控制与防治措施5、裂缝控制实例 世界PC连续刚构发展的制高点 澳大利亚1985年门道（Gateway）桥，跨径145+260+145m，保持PC连续刚构跨度世界纪录达12年。 中国1997年虎门大桥辅航道桥（主跨270m），打破该项纪录。 挪威1998年建成世界第一的Storlms斯托尔马桥（主跨301m）和世界第二的Raft Sunder拉夫特桥（主跨298m），将该桥跨度发展到顶点。 2005年我国重庆石板坡长江大桥（主跨330m），居世界领先水平。 然而，在过去的30多年中，特别是1990年代，由于设计、施工和运营管理等方面存在不足和缺陷，预应力连续梁、连续刚构桥箱梁的腹板、顶板、底板、横隔板以及锚固齿板等部位普遍出现了不同形式的裂缝以及跨中挠度过大的现象。有些裂缝在施工期间就已经出现，有些经过一段时间运营后开始出现。这些裂缝对结构的安全性、耐久性和正常使用产生了十分不利的影响。 当结构出现裂缝后，一方面降低了结构的整体刚度，使结构变形过大、下挠；另一方面将对混凝土结构的耐久性带来严重影响。 混凝土开裂后，氯离子、水分、氧气等侵蚀性化学物质将侵入混凝土内部，导致钢筋或预应力筋的腐蚀。钢筋锈蚀一方面减弱了钢筋与混凝土之间的粘结力，使桥梁的刚度、强度降低；另一方面，由于锈蚀膨胀，导致裂缝进一步发展，提供了使侵蚀破坏作用逐步升级、混凝土耐久性不断下降的渠道，形成混凝土结构耐久性进一步退化的恶性循环，就有可能导致结构耐久性的最终破坏，降低了桥梁的使用寿命，并对桥梁的安全性造成极大的威胁。 二、预应力混凝土连续箱梁的裂缝特征 交通部科学研究院对全国公路系统主跨大于90m的200多座预应力混凝土箱梁桥的裂缝进行了调查与统计分析。调查涵盖了1980 年代以来所建桥梁，桥梁跨径从80m到270m，发现箱梁几乎全都存在开裂现象。 箱梁裂缝绝大多数总是集中分布在顶板、底板、腹板和横隔板的某些部位。调查发现共7 类具有普遍性的裂缝，分别是： （1）腹板斜向、竖向、水平向裂缝； （2）顶板纵向、斜向和横向裂缝； （3）底板纵向、斜向和横向裂缝； （4）横隔板竖向、横向、斜向和过人孔周围辐射状裂缝； （5）锚下劈裂裂缝； （6）沿纵向预应力束孔道的裂缝； （7）齿板局部区域裂缝。 箱梁开裂调查总结： （1）预应力混凝土箱梁桥的开裂具有明显普遍性。从总趋势来看，大跨度预应力混凝土箱梁桥100%出现开裂现象，具有明显的普遍性。1990年代修建的桥梁开裂最为严重；连续梁桥和连续刚构桥的开裂没有本质的区别。 （2）统计结果表明，腹板斜裂缝（包括顺管道裂缝）、水平裂缝、顶板及底板纵向裂缝、横隔梁裂缝是最主要的开裂形式。其中腹板斜裂缝对结构安全的影响程度最大。 （3）预应力混凝土箱梁开裂成因机理复杂，多数情况下几种裂缝同时出现，相互影响。当裂缝出现后，梁体刚度降低，主跨下挠变形增加（塌腰现象），给结构的安全性和耐久性造成不利影响。 预应力混凝土连续箱梁桥存在的大面积的开裂现象，一方面，使得工程界对预应力混凝土箱梁桥的应用产生了怀疑，一定程度上影响了预应力混凝土箱梁桥在公路建设中的进一步推广和应用。另一方面，说明了在大跨径预应力混凝土连续桥梁的设计、施工方面，存在着缺陷和不足环节。 因此，必须在总结以前经验教训的基础上，针对存在的问题，找出裂缝产生的原因，提出改进措施，做到精心设计、精心施工，使新建桥梁不再出现或尽量避免类似的病害。 三、箱梁裂缝原因分析 1、常见裂缝的分类 引起裂缝的原因很多，可归纳为两大类： （1）由结构自重、车辆等荷载引起的裂缝，称为结构性裂缝，其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝的出现，预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。如腹板斜裂缝、顶底板受弯裂缝、锚下局压裂缝等。 （2）由变形引起的裂缝，称为非结构性裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时，在结构内部就会产生拉应力，当拉应力达到混凝土抗拉强度极限值时，就会引起混凝土裂缝。如沿预应力管道裂缝、顶板及底板纵向裂缝、横隔梁裂缝、角隅裂缝等。 两类裂缝有明显的区别，危害效果也不相同。 调查资料表明，在两类裂缝中以变形引起的裂缝占主导的约占80%，以荷载引起的裂缝占主导的约占20%，有时两类裂缝融在一起。 对裂缝原因的分析是裂缝危害性评定、裂缝修补和加固的依据，若对裂缝不经分析研究就盲目进行处理，不仅达不到预期的效果，还可能潜藏着突发性事故的危险。 结构性裂缝与结构受力有关，一般由设计错误和施工不当造成。 非结构性裂缝的产生受混凝土材料组成、施工方法、养护条件和环境等多种因素影响。 2、裂缝产生的原因分析 （1）混凝土配合比不当引起的裂缝 目前在修