现浇空心板梁桥梁底纵向开裂分析与加固_文瑜
《空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策》
《空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策》【摘要】:底板纵向裂缝是空心板梁的通病之一,本文从设计、施工、运营等方面对引起底板纵向裂缝的原因进行了分析,并结合试验说明了底板纵向裂缝对梁体受力的影响,在此基础上提出了空心板梁底板纵向裂缝的四种加固方案。
关键词:纵向裂缝成因分析加固对策收稿日期:xx-10-15;修回日期:xx-12-20作者简介:赵庆华(1977—),男,河北沧州人,工程师。
1工程概况混凝土空心板梁具有结构简单、施工方便、用材经济、建筑高度低、吊装质量轻,易于实现标准化和工厂化制作,是公路和城市中小跨度桥梁中广泛采用的一种结构形式。
根据笔者近几年的桥梁状态调查结果表明,目前混凝土空心板梁底板普遍存在纵向开裂的现象,这类裂缝既存在于普通钢筋混凝土空心板梁中,也存在于预应力钢筋混凝土空心板梁中(包括先张法和后张法空心板梁);既存在于边梁中,也存在于中梁中。
部分裂缝在梁体预制完成拆模后即出现,有些裂缝在桥梁正常运营一段时间后产生。
由于空心板梁是以纵向受力为主的受弯构件,当底板出现裂缝后,其产生的原因及对结构的影响就成为了工程建设者和管理者所关注的问题。
本文结合笔者多年从事检测、设计及加固施工的经验,对上述两个问题进行了分析和探讨,以便为同类工程提供参考和借鉴。
2裂缝形态及对结构受力的影响空心板梁底板纵向裂缝一般分布在空心板梁跨中位置附近,多数裂缝贯穿了空心板全长,从支点一直延伸至跨中,直至另一个支点。
但也有部分空心板梁裂缝并不连续,仅在局部开裂,而且跨中纵向开裂多,支点附近开裂少。
从历年的检查结果来看,空心板梁纵向裂缝宽度一般在0.1~0.3mm左右,部分较严重的裂缝宽度超过1.0mm,大多数的裂缝宽度已经超过《公路桥涵养护规范》(jtgh11—xx)对预应力构件纵向裂缝宽度的限值(0.2mm)。
文献[2]指出,底板存在纵向裂缝的梁,其承载能力仍能满足要求,但个别裂缝较严重的梁的挠度、应力值的校验系数呈离散情况,这说明纵向裂缝对空心板梁的纵桥向承载能力影响不大,但较严重的裂缝对梁体的整体性和刚度产生影响。
空心板梁桥裂缝扩展现象病害及维修加固方法
空心板梁桥裂缝扩展现象病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的桥梁结构,其采用空心钢箱梁作为主要承重构件,具有结构轻巧、耐久性强等特点。
然而,在实际使用中,由于多种因素的综合作用,空心板梁桥常常会出现裂缝扩展现象,导致严重的病害问题。
本文将对空心板梁桥裂缝扩展现象的病害原因进行分析,并探讨维修加固方法,旨在提供有效解决方案。
一、裂缝扩展现象的成因1. 原材料质量不佳:空心板梁桥的承重构件主要由钢材制成,如果原材料的质量不佳,含有过多的杂质和夹杂物,容易引起裂缝扩展现象。
2. 设计缺陷:在空心板梁桥的设计中,如果没有合理考虑到桥梁在使用过程中承受的荷载和应力,可能导致结构的不牢固,从而引发裂缝扩展。
3. 施工不当:施工中如果操作不规范,包括焊接工艺不符合要求、钢板连接不牢固等问题,都会导致空心板梁桥产生裂缝,并且使其扩展。
二、裂缝扩展病害分析1. 结构强度下降:裂缝的扩展会导致空心板梁桥结构强度下降,丧失正常承重能力,给桥梁的使用带来潜在安全隐患。
2. 导致进一步损坏:如果裂缝扩展得不到及时修复,可能会导致桥梁的进一步损坏,形成更大的病害。
3. 影响使用寿命:裂缝扩展会加速空心板梁桥的老化进程,缩短其使用寿命。
三、维修加固方法1. 裂缝填充:对于已经出现裂缝的空心板梁桥,可以采用填充材料进行修复。
填充材料的选择应根据桥梁的具体情况和裂缝的宽度来确定,常用的填充材料有环氧树脂和聚氨酯。
2. 加固片增加强度:在空心板梁桥的裂缝位置加固增强,可以通过增加加固板或加固片的方式来提高结构的强度和稳定性。
加固片可以采用碳纤维布或玻璃钢布等材料制作。
3. 避免超荷载运行:为了减少空心板梁桥的裂缝扩展现象,避免超荷载的运行是很关键的。
合理设置限载标志、限高标志等,在使用过程中严格执行。
4. 定期检测维护:定期对空心板梁桥进行检测和维护是预防裂缝扩展的重要手段。
利用无损检测技术可以及时发现隐蔽缺陷,采取相应的维修措施。
现浇空心板梁桥梁底纵向开裂分析与加固
通 过 计 算 分 析 可 知 ,该 裂 缝 属 于 因截 面 承 载
力 不足而产生 的结构性受力裂缝 ,需 进行截面补 强。粘贴钢板加 固方法是采用胶 黏剂将薄钢板 和 混凝 土结构粘接在一起协 同受力 。以薄钢板代替 补 强钢筋 ,使构 件的缺陷得到修 补和薄弱部位得 到加 强 , 从 而 达 到 结构 补 强 的 目的 。该 加 固方 法 具 有 技术可靠 、 工艺成 熟 、 对交 通和环境 影 响小 、 加 固 和后 期 维护 费 用 低 的优 点 。因此 , 采 用 了裂 缝 封 闭修补与梁底横 向粘贴钢板加 固方法对 王家坝桥 空 心 板 梁进 行 加 固 。 为保证结 构的耐久性 ,在板底横 向粘贴 钢板 前, 应对全桥裂缝进行仔细检查 , 对 于混凝土 裂缝 宽 度 W<0 . 1 5 mm且 裂缝深 度 较浅 的细小 裂缝 采 用 表 面封 闭法 处 理 ;对 于混凝 土 裂缝 宽 度 0 . 1 5 mm≤
f 4 4 J 1T G D 6 2 — 2 0 0 4 , 公路钢筋混凝土及预应力混凝 土桥涵设计规范【 s ] . 【 5 ] J T G D 6 0 — 2 0 0 4 , 公路 桥涵设计 通用规 范[ s ] .
[ 6 ] . I r I 1 G 厂 r J 2 2 — 2 0 0 8 , 公 路桥梁 加固设计 规范【 s 】 .
资源 与土木工程 学院 , 2 0 0 8 『 3 1 北 京 迈达 斯 技术 有 限公 司 . M i d  ̄ E A 0 3 A n M y s i s R e f r e n c e [ R ] .
2 0 0 7.
作用下 , 板梁承受较大 的横 向弯矩 , 横 向受力 特征 明显 。在 设 计 时 应 对 其 横 桥 向配 筋 及 分 析 引 起 重 视, 不能一概按最小配筋率 配筋 , 宜采用 三维 有限 元 方 法 对 桥 梁 横 向 进行 受 力 分 析 ,根 据 计 算 结 果
空心板梁桥裂缝扩展病害及维修加固方法
空心板梁桥裂缝扩展病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的桥梁结构,具有结构简单、施工便捷、材料经济等特点,被广泛应用于公路、铁路等交通工程中。
然而,由于长期使用和外界环境的影响,空心板梁桥往往会出现裂缝扩展病害,给桥梁的使用安全带来潜在威胁。
本文将从裂缝扩展原因和维修加固方法两方面进行讨论,以帮助大家更好地了解和处理空心板梁桥裂缝问题。
一、裂缝扩展原因1. 荷载作用:梁桥在使用过程中承受了来自车辆、行人等的荷载,长期以往会导致局部结构的疲劳破坏,从而引发裂缝扩展。
2. 温度变化:梁桥受到温度变化的影响较大,由于温度的膨胀和收缩作用,梁桥构件之间的间隙会发生变化,造成裂缝出现和扩展。
3. 频繁震动:梁桥所处的交通工程环境中,车辆经过会产生震动,频繁的震动作用下,梁桥构件容易出现疲劳损伤,而进一步导致裂缝扩展。
二、维修加固方法1. 预防措施:为了防止空心板梁桥裂缝扩展的发生,可以采取以下预防措施:- 加强桥梁的荷载设计,确保桥梁能够承担更大的荷载,降低荷载对桥梁结构的影响。
- 选择合适的施工材料,如高强度混凝土、抗温变材料等,提高桥梁的抗变形性能。
- 加强对桥梁温度变化的监测和控制,可采用温度传感器等设备进行实时监测,及时采取措施减少温度变化对桥梁的影响。
- 定期进行桥梁检测和维护,发现问题及时修复,预防裂缝扩展。
2. 裂缝维修方法:当空心板梁桥出现裂缝扩展时,需要采取相应的维修方法。
常用的维修方法包括:- 补充腻子材料:对细小的裂缝,可以使用腻子材料进行填充和修复。
这种方法适用于裂缝较浅、不太严重的情况,能有效地防止裂缝继续扩展。
- 粘贴增强材料:对于较大的裂缝,可以采用粘贴增强材料的方法进行维修加固。
常用的增强材料有玻纤布、碳纤维网等,能够提高桥梁的抗拉强度和抗裂性能,防止裂缝扩展。
- 注浆加固:注浆是一种常见的桥梁维修方法,通过注入特定材料填充裂缝,增强梁桥结构的稳定性。
注浆材料可以选择聚氨酯树脂、环氧树脂等,能够有效地修复和加固裂缝。
浅谈现浇梁板裂缝的防治与处理措施
浅谈现浇梁板裂缝的防治与处理措施摘要:现浇混凝土结构出现裂缝是钢筋混凝土结构的通病之一,也是现在交房过程中引起争议较高、投诉的热点之一。
结合现场实际情况,分析裂缝产生的原因、采取有效的防治措施,裂缝产生后采用正确的处理方法至关重要。
关键词:建筑工程、混凝土结构、裂缝的防治和处理引言:现浇混凝土结构裂缝是施工现场最常见的问题之一,了解裂缝产生的原因,事先做好预防,事中做好质量、安全控制,事后采取准确有效的处理方法是土建施工人应具备的能力,以下我将谈一下我对现浇梁板裂缝产生的原因及防治、修补措施的认识。
1.裂缝的分类及产生的原因1.1温差引起的裂缝一般是由于环境温度的变化,钢筋混凝土因热胀冷缩而形成的裂缝,此类裂缝一般出现在墙角位置,特别是房屋东西两端房间,成45°分布或无规律。
1.2结构性裂缝此类裂缝的产生主要是因为设计时为了提高建筑的抗震性,一般采用“强柱弱梁板”的设计理念,以保证柱子等竖向构件不先于梁板等水平构件破坏,达到保证整个结构的安全的目的,但是也导致了部分建筑物在一些薄弱部位如配筋变化处、两端负弯矩较大处等部位产生了裂缝,裂缝的数量与上述薄弱环节有关,方向与柱子基本垂直,但其裂缝宽度一般会在规范允许范围内。
1.3构造裂缝构造裂缝常见于预埋的各种管线集中交叠处,如集中暗敷的PVC电线暗管处,未采用针对性的措施使混凝土受拉而出现的裂缝,裂缝的数量与管线多少有关,且与管线的走向几乎平行。
1.4收缩变形裂缝混凝土在水化过程中因硬化收缩、养护不及时、失水、碳化等导致其收缩而形成的收缩裂缝。
收缩裂缝有规律性,一般呈一定间距分部,裂缝走向与配筋率、保护层厚度等有关。
1.5不可逆的灾害性裂缝混凝土强化过程中因使用安定性不良的水泥拌制混凝土、使用过期混凝土、模板支架的不稳定、沉降、养护不到位、强度未到而过早受到集中堆载等外荷载的作用而引起钢筋混凝土的拉应力大于抗拉强度而产生的裂缝,裂缝的数量一般较少,走向多分布于垂直于支撑点。
空心板梁桥底板纵向裂缝分析与处治对策
1 空心板 梁桥 底板 纵 向裂缝 一般特 征
空 心板 梁底 板 纵 向裂缝 是 普遍 的 . 根 据 本次 调 查结 果 , 其 一般 特征 为 :
起 钢筋 锈 蚀 . 但应 给 予及 时 的封 闭修 复 。第 3种 情
况 的底 板 纵 向裂 缝两 侧有 明显 高差 . 其 危 害程 度 较 大. 应 引起足 够重 视并应 及 时处治 。
《 江 苏交 通科技 》2 0 1 4年 第 5期
空心板梁桥底板纵 向裂缝分析 与处治对策
赵 现 省 陈雄 飞
(江 苏 扬子 大 桥 股 份 有 限公 司 江阴 2 1 4 5 2 1 )
摘 要 通过 对 某公 路 空心板 梁桥 底板 纵 向裂缝的调 查 .总结 了空心板 梁桥底 板 纵 向裂缝 的一
( 1 ) 底板 纵 向裂 缝 大都 出 现在 板梁 底 板 跨 中 附
近 或沿 着 平 行 于 底 板 预 应 力 筋 方 向从 支座 向跨 中 延伸 , 裂缝 的长 度 、 深 度及 宽度 不尽 相 同 :
2 底板 纵 向裂缝对 桥梁 结构 的影 响
( 2 ) 底 板 纵 向裂 缝 与底 板 主筋 有 关 . 对 于 非 预
空 心板 梁桥 是 我 国桥梁 结 构 中常 用 的桥 型 . 它 具 有结 构 受 力 简 单 明 确 , 工期较短 。 造 价较 低 等 优
向裂缝 :
Hale Waihona Puke ( 2 ) 跨 中纵 向裂缝 这 主要是 由于 底板 混 凝 土 保 护 层 厚 度 偏 薄 或底 板混 凝 土 浇 筑 品质 偏 差 等 设 计 和施 工 因素 . 在 预 应力 引 起 的混凝 土 泊 松效 应 作 用 下 造 成 底 板 混凝 土 出 现较 大 横 向拉 应 力 而 导 致 底 板纵 向开裂 : ( 3 ) 纵 向裂 缝 分散 且其 周 围通常 伴 有锈 迹 。多 为底 板 钢筋锈 蚀膨 胀导 致底板 纵 向开裂 通 常情 况 下 . 前两 种情 况 的底 板 纵 向裂缝 两 侧 无 明显 高 差 . 裂缝宽度一般较窄 . 短 时 间 内不 会 引
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施现浇混凝土板梁结构是常见的建筑结构之一,它具有工艺简单、施工快捷、抗震性能好等优点,因此在工程中得到广泛应用。
在实际施工中,由于各种原因,现浇混凝土板梁结构往往会出现裂缝问题,严重影响了结构的使用性能和安全性。
本文将对现浇混凝土板梁结构裂缝的产生原因进行分析,并提出相应的处理措施。
我们来分析现浇混凝土板梁结构裂缝的产生原因。
一般来说,裂缝的产生是由以下几个方面的原因共同作用所导致的。
1. 施工质量问题在现浇混凝土板梁结构的施工过程中,如果混凝土配合比不合理,振捣不均匀或者养护不到位等,都会导致混凝土出现收缩不均匀或者龟裂,从而引起结构裂缝。
2. 温度变化在混凝土凝固硬化的过程中,受到外界温度的影响较大。
如果在温度变化较大的情况下施工,就会导致混凝土的温度应力较大,从而引起裂缝。
3. 荷载作用现浇混凝土板梁结构在使用过程中所受荷载的作用也会引起结构裂缝的产生。
受到弯矩、剪力等作用时,结构可能出现裂缝。
4. 基础沉降如果地基土承载力不足,导致基础沉降过大,也会引起结构的变形和裂缝。
对于施工质量问题引起的裂缝,我们应该加强对施工人员的培训和管理,确保施工质量,避免混凝土配合比不合理、振捣不均匀或者养护不到位等问题发生。
在施工过程中,应该及时检查混凝土的质量和养护情况,确保混凝土的质量和养护到位,避免引起裂缝。
在面对温度变化引起的裂缝时,我们应该在施工过程中选用合适的混凝土配合比、设置适当的膨胀缝、采取降温措施等,以减小混凝土的温度应力,避免出现裂缝。
对于荷载作用引起的裂缝,我们首先应该在设计阶段合理确定结构的受力状态,采用合适的结构形式和尺寸,并采取加固措施以增加结构的承载能力。
在使用阶段,对于超载或者受到外界剧烈荷载作用时,需要及时采取应急措施,避免结构发生裂缝。
对于基础沉降引起的裂缝,我们应该在施工前进行认真的地基勘察和设计,确保地基土承载力满足要求,并在施工过程中采取加固基础的措施,避免基础沉降过大而引起结构变形和裂缝。
空心板梁桥裂缝病害及维修加固方法
空心板梁桥裂缝病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的道路桥梁结构,由于其结构特点,往往容易出现裂缝病害。
本文将从裂缝病害的原因出发,探讨空心板梁桥裂缝病害的常见类型,并介绍相应的维修加固方法,以提供对工程实践有价值的建议。
一、裂缝病害的原因空心板梁桥的裂缝病害主要与以下几个方面的因素有关:1. 空心板梁的设计和施工:设计不当或施工质量差劲是导致空心板梁桥裂缝病害的主要原因之一。
例如,设计中未考虑到梁板的受力特点,或者施工中存在浇筑不均匀、养护不到位等问题,都容易导致梁板裂缝。
2. 环境因素:温度变化、湿度等环境因素也是造成空心板梁桥裂缝病害的重要原因。
温度变化引起的伸缩变形,以及湿度导致的梁板收缩膨胀等,都会对梁体结构产生影响。
3. 车辆荷载:桥梁是承载车辆荷载的主要结构之一,频繁的车辆荷载作用下,梁板往往会出现变形和应力集中,从而导致裂缝病害的发生。
二、常见的裂缝病害类型针对空心板梁桥常见的裂缝病害类型,我们可以将其分为以下几类:1. 径向裂缝:径向裂缝是沿着梁体的宽度方向延伸的裂缝,通常是由于混凝土收缩或受力不均匀引起的。
这类裂缝通常出现在梁体内侧。
2. 纵向裂缝:纵向裂缝是沿着梁体的长度方向延伸的裂缝,通常是由于梁体伸缩变形或荷载作用引起的。
这类裂缝通常出现在梁体的上表面。
3. 弯曲裂缝:弯曲裂缝是在梁体偏离原来的预期位置后产生的裂缝,通常由于荷载超载或设计不当引起。
这类裂缝通常出现在梁体两侧。
4. 横向裂缝:横向裂缝是与钢筋相关的病害,通常是由于桥梁钢筋腐蚀、锈蚀或施工不当引起的。
这类裂缝通常出现在梁体下表面。
三、维修加固方法针对空心板梁桥的裂缝病害,有以下几种常见的维修加固方法:1. 补丁加固:对于轻微的径向裂缝,可以使用混凝土修补剂进行补丁加固。
首先清除裂缝部分的杂物和空鼓混凝土,然后涂抹修补剂填充裂缝,最后养护一段时间,以保证修补部分的强度和稳定性。
2. 嵌条加固:对于较宽或较严重的径向裂缝,可以采用嵌条加固的方法。
空心板梁桥沉降缝开裂病害及维修加固方法
空心板梁桥沉降缝开裂病害及维修加固方法概述:空心板梁桥作为一种常见的桥梁结构,具有结构轻巧、施工便捷的特点,被广泛应用于公路、铁路等交通领域。
然而,由于长期受到荷载的作用,空心板梁桥在使用中可能出现沉降缝开裂病害问题。
本文将介绍空心板梁桥沉降缝开裂病害的原因和维修加固方法。
一、原因分析1.1 荷载作用:空心板梁桥长期承受车辆、行人等荷载,荷载的作用会导致桥梁产生变形,进而引发沉降缝的开裂。
1.2 温度变化:受到温度变化的影响,桥梁会发生热胀冷缩,造成沉降缝的开裂。
1.3 施工质量:施工质量不过关,如混凝土浇筑不均匀、钢筋绑扎不牢固等,容易导致沉降缝开裂。
二、沉降缝开裂病害2.1 开裂形式:沉降缝的开裂形式主要包括纵向开裂、横向开裂和斜向开裂。
2.2 影响:沉降缝的开裂不仅影响桥梁的稳定性,还可能导致水渗漏、碾压坍塌等问题,进而危及行车安全。
三、维修加固方法3.1 沉降缝修补3.1.1 清理:首先需要清理沉降缝内的杂物,如尘土、碎石等。
3.1.2 隔离:使用胶带等材料将沉降缝两侧的桥面板隔离,以防止修补材料流失。
3.1.3 填缝:选用合适的修补材料,如聚氨酯、环氧树脂等,进行填充,填实并使其与桥面形成一体。
3.2 割缝加固3.2.1 预处理:在沉降缝两侧割出一道宽度和深度适当的缝,清除割面杂物,确保结构表面干净。
3.2.2 浇筑:选用适当的耐久性强的胶凝材料,如聚合物改性沥青、聚合物水泥砂浆等,进行割缝加固的浇筑。
3.2.3 平整:待浇筑材料凝固后,进行表面平整处理,以确保桥面平整美观。
3.3 支撑加固3.3.1 足床修复:对已有的足床进行检查和修复,确保足床的承载能力和稳定性。
3.3.2 加设钢支撑:在桥墩和桥面连接处加设适当数量的钢支撑,以提高桥梁的承载能力。
3.3.3 加固裂缝:针对沉降缝开裂处加设钢筋,使用环氧树脂等材料进行加固。
四、预防措施4.1 施工质量:加强施工质量管理,确保材料的质量和施工的规范性。
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施混凝土板梁结构裂缝的产生主要有以下几个原因:
1. 混凝土碳化:混凝土中的钙化合物与大气中的二氧化碳反应,生成碳酸钙,导致混凝土体积膨胀,从而产生裂缝。
2. 温度变化:混凝土在温度变化过程中会发生收缩和膨胀,如果构件的约束条件不合适或温度变化过大,就会引起混凝土产生裂缝。
3. 预应力损失:混凝土中的预应力损失,特别是在施工过程中或使用过程中的应力释放,会导致混凝土产生裂缝。
4. 弯矩作用:混凝土板梁结构在受到弯矩作用时,会在正应力和切应力的作用下产生裂缝。
为了解决混凝土板梁结构裂缝问题,可以采取以下处理措施:
1. 彻底清理:将裂缝周围的杂物清理干净,并清除任何可能导致继续蔓延的裂缝。
2. 修复混凝土:使用修复混凝土给裂缝进行修补,并确保充分填满裂缝。
3. 加固:根据裂缝的类型和程度,可以选择加固措施,例如增加钢筋或加固板梁结构的其他部位。
4. 控制温度:使用适当的温度控制措施,如预应力材料、温度控制装置等,来控制混凝土板梁结构的温度变化,减少裂缝的产生。
5. 加强施工质量管理:加强对混凝土的浇筑和养护过程的管理,确保施工过程中的温度变化、形状变化等因素对混凝土板梁结构影响的最小化。
浅析空心板底板纵向裂缝原因分析及处理措施
根据现浇板 的受力特点 , 边界约束条件为 : 在现浇板放支座的位置 根据支座的类型施加 x Y、 、 z三个方 向的位移约束 和 Y一个方 向的位 移约束 。由于是取半个 现浇板作为分析模型 , 这里施加对称约束 。 如图
3 示。 所
图 3边界约束条件图 322施加荷载 约束条件 .. () 1 自重 , 按各种材料 的容重施加 自重。 () 2 桥面铺装层 厚度为 1c 则面荷载为 :.K /2 0 m, 25 Nm ; () 3 车辆荷载 : 根据规范按车辆荷 载考虑 , 把车辆 荷载的重轴放 在 跨 中。着地面积为 : c 2 c 。车辆荷载施加如图 4 6 m× 0 m 0 所示 。
8所 示 。
大 出现在边板为 1 1 m 96 /0 = .1 m。不满足规范要求 。 . 4 m> .46 0 16 m 7 332现浇板 主拉应 力 .. 在荷载组 合 I12自重 + . (. 1 4车辆 荷载 ) 下现浇板 混凝 土第一 主拉 应 力 云 图 如 图 6所 示 。
图 9 固后 现浇板 混凝 土第一 主拉应力 云图 加 由图 9可知 : 现浇板最大第 一主拉应力为 1 2 P < = . M a最 . M af 1 9 P ; 1  ̄ 3
科技信 息
工 程 技 术
浅析 空 心 祓 底 板 纵向 裂 缝原 因分 析 及 处理 措 旋
福 建省 第二公路 工程 有 限公 司 吴 爱花
[ 摘 要] 随着我 国基本建设的高速发展 , 多原建高速公路 已无法满足现况交通要求 , 许 对其 实施改、 扩建势在 必行。改 、 扩建工程 多 在 原有线路 两侧拓 宽, 工期紧且要 维持原有 高速路通行 , 原建 高速公路 时的施工条件 已不复存在 , 对仍采 用原建路设计 的一些项 目
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施现浇混凝土板梁结构在建筑工程中得到了广泛的应用,但在使用过程中,经常会出现裂缝问题,给建筑的使用和美观带来了一定的影响。
本文将对现浇混凝土板梁结构裂缝的原因进行分析,并提出相应的处理措施,以期能够有效解决这一问题。
一、现浇混凝土板梁结构裂缝的原因1. 材料的影响现浇混凝土材料中可能存在质量不合格的情况,如水灰比不当、掺杂料含量过高等,会导致混凝土的强度不达标,易出现裂缝。
2. 施工工艺在现浇混凝土板梁结构的浇筑过程中,如拆模过早、震动不足、养护不到位等,都会导致混凝土内部产生应力集中,从而形成裂缝。
3. 结构设计不合理现浇混凝土板梁结构的梁柱节点处、板梁的开孔处等地方设计不合理,容易形成应力集中,导致裂缝的产生。
4. 外界环境因素外界环境因素的影响也会导致现浇混凝土板梁结构出现裂缝,如地震、温度变化等。
以上种种原因都可能导致现浇混凝土板梁结构出现裂缝问题,因此我们应该从多个方面进行分析和处理。
1. 加强材料质量管理在施工前,要对混凝土原材料进行严格的质量把控,确保水泥、骨料、砂等原材料的质量符合国家标准,控制水灰比,合理添加外加剂等措施,确保混凝土的强度和抗裂性。
4. 加强养护管理在混凝土浇筑结束后,要及时开展养护工作,确保混凝土的养护质量,减少混凝土的收缩和龟裂,避免裂缝的产生。
5. 强化外界环境因素的考虑在设计和施工过程中,要充分考虑外界环境因素的影响,如地震、气候变化等,通过合理的设计和施工措施,减少这些因素对混凝土结构的影响,降低裂缝的产生。
通过以上几个方面的处理措施,可以有效减少现浇混凝土板梁结构裂缝的产生,提高混凝土结构的使用寿命和安全性。
如果现浇混凝土板梁结构已经出现裂缝,需要采取相应的修复措施,以保障结构的完整性和使用寿命。
1. 裂缝修补对于现浇混凝土结构的表面裂缝,可以采用填充材料进行修补,如聚合物修补材料、环氧树脂修补材料等,填充到裂缝中,以增强结构的连续性和抗裂性。
空心板梁桥伸缩缝开裂病害及维修加固方法
空心板梁桥伸缩缝开裂病害及维修加固方法空心板梁桥是一种常见的桥梁结构,在现代交通建设中广泛应用。
然而,由于长期使用和外界环境因素的影响,空心板梁桥的伸缩缝往往容易出现开裂病害,给桥梁的使用和安全带来一定的隐患。
因此,及时高效地维修和加固这些开裂病害是非常重要的。
本文将针对空心板梁桥伸缩缝开裂病害进行讨论,并提出一些常用的维修加固方法。
一、空心板梁桥伸缩缝开裂病害的原因1. 温度变化引起的开裂空心板梁桥作为一个大型的混凝土结构,其内部混凝土会随着温度的变化而产生热胀冷缩。
由于伸缩缝处是容易发生变形和位移的部位,长期的温度变化会导致空心板梁桥伸缩缝开裂。
2. 荷载作用引起的开裂桥梁承受车辆行驶等荷载作用,这会引起桥梁产生变形。
而伸缩缝处是桥梁的薄弱环节,难以承受大荷载作用,长期承受荷载可能导致伸缩缝出现开裂情况。
二、空心板梁桥伸缩缝开裂病害的影响1. 影响桥梁结构的稳定性伸缩缝的开裂会削弱桥梁整体的受力能力,导致桥梁的结构不稳定,进而对行车安全产生影响。
2. 降低桥梁的承载能力开裂的伸缩缝容易积水,导致水分渗透混凝土内部,使得桥梁的强度下降,从而降低了承载能力,进一步加剧开裂病害。
三、空心板梁桥伸缩缝开裂病害的维修加固方法1. 现场检测与评估在进行维修加固之前,需要先进行现场检测和评估,确定开裂病害的具体情况和程度。
可以采用无损检测技术,如超声波检测、雷达检测等,全面了解开裂病害的位置、大小和深度。
2. 清理与修补清理伸缩缝处的杂物和损坏混凝土,确保修补的基层干燥、清洁。
可以采用聚合物修补材料进行修补,填充开裂病害,恢复伸缩缝的完整性。
3. 加固与防水对于大范围的开裂病害,可以采用钢筋网加固的方法。
首先,在开裂病害处打孔,然后埋设钢筋网,并用高强度的聚合物修补材料进行二次修补。
此外,在伸缩缝的两侧可以加装防水层,防止水分渗透。
4. 加固板安装对于较为严重的开裂病害,可以考虑安装加固板进行加固。
加固板可以由钢板或复合材料制成,固定在伸缩缝两侧,增加伸缩缝的刚度和承载能力,从而有效防止开裂。
空心板梁桥墩身裂缝病害及维修加固方法
空心板梁桥墩身裂缝病害及维修加固方法介绍:空心板梁桥墩是一种常见的桥梁结构形式,具有自身的优点和特点。
然而,由于外界环境、施工质量等原因,空心板梁桥墩往往会出现墩身裂缝病害,严重影响桥梁的使用安全和寿命。
本文将针对空心板梁桥墩墩身裂缝病害进行分析,并提出相关的维修加固方法。
一、空心板梁桥墩墩身裂缝病害的原因空心板梁桥墩墩身裂缝病害主要有以下几个原因:1. 施工质量问题:基础施工不规范、混凝土配合比设计不合理、养护不到位等会导致墩身裂缝病害的发生。
2. 环境因素:桥梁所处环境的温度变化、水分渗透等会引起墩身的收缩与膨胀,进而导致裂缝的出现。
3. 车辆荷载:长时间承受车辆荷载,由于重车以及频繁通过桥梁,墩身会有一定程度的变形,从而出现裂缝。
二、空心板梁桥墩墩身裂缝病害的分类空心板梁桥墩墩身裂缝病害可以分为纵向裂缝、横向裂缝和环向裂缝三种类型。
1. 纵向裂缝:主要位于桥墩的高度方向,形状呈纵向延伸,是常见的裂缝类型。
纵向裂缝容易受到车辆荷载作用,扩大和加剧。
2. 横向裂缝:主要位于桥墩的横截面上,形状呈横向延伸。
横向裂缝可能会中断纵向受力体系,影响桥梁的整体承载能力。
3. 环向裂缝:主要位于桥墩的周边,形状呈环状。
环向裂缝控制不当,容易蔓延至整个墩身,严重影响桥梁的稳定性。
三、空心板梁桥墩墩身裂缝病害的维修加固方法针对空心板梁桥墩墩身裂缝病害,可以采取以下几种维修加固方法:1. 填缝与修补:对于局部的裂缝,可以使用聚合物修复材料进行填充与修补,恢复墩体的完整性,并增加其抗压能力。
2. 表面保护层:对于裂缝较为严重的墩身,可以采用喷涂防水材料或防水涂料进行表面保护层处理,以减少外界环境对墩身的侵蚀。
3. 加固加筋:对于存在非常严重裂缝的墩身,可以在墩体表面安装预应力钢筋或增加纵向加固带,以增强墩体的抗剪和抗弯能力。
4. 增加裂缝宽度控制缝:在设计时加入控制缝,避免裂缝扩大和扩展。
同时,控制缝有利于调整墩身内应力分布,提高整体抗震能力。
预应力混凝土空心板梁底板纵向裂缝成因分析与防治措施
钢 绞 线 琏 太艄 墩 增 锻 j
降泓
“》
MF , a
l 7
2 0 3 0
4 0
37 S6 ຫໍສະໝຸດ 7 5拟钢筋混凝土 , 采用可以模拟开裂 的 s i 5 od l6 体 单元 模 拟 C 0钢 筋 混 凝 土 混 凝 土 ,采 用 4 l k 杆单 元模 拟预 应力 钢绞线 。由结构 的对 i8 n 图 l 中板 梁截 面尺 寸( :m 单位 c ) 称 性 ,取 四 分 之 一 结 构 进 行 建 模 ,共 划 分 72 个 760个节 点 ,可 保证 计 算精 预 制空 心 板梁 存在 多处 裂 缝 ,纵 向裂缝 540 单 元 ,7 1 为最多, 纵向缝基本处在预应力束管道位置 , 度。该模型有关应力计算采用单位为国际单 即力为 N 长 度 为 m、 为 P 。 、 应力 a 最长 的有 近 1m,裂缝 宽度 主 要集 中在 01 位 制 , 6 . 0 至 05m . m之间, 4 局部宽度在 2 m左右 ; m 同时 2 计算结 果 . 2 参数选取及工况划分材料参数取值 : 弹 存在横向裂缝和不规则裂缝 ,横向裂缝处在 E . × 2 跨 中和 支点 附近 , 宽度 从 00 至 0 0 m 性 模 量 不 考 虑 其 发 展 过 程 , 取 3 5 裂缝 . 5 .m 2 1 1P 、 度 P取 2 5k/ 泊 松 比取 0 、 00 a 密 50g 、 m . 2 不等。
摘 要 : 文 以实例 工程 为背景 , 预应 力 简支 空心板 梁预 制阶段 出现底 板 纵向 裂缝 的 问题 , 用大型 有 限元分 析软 件 A S S对 本 围绕 利 NY 其进 行 了仿真 分析研 究, 分析 结果 与 实际裂缝 位置 吻合 ; 出结论是 裂缝 主要 是 由于 空心板 设 计 时为 了节 约而 采用较 低安 全 系数 以 得 及 施 工环 境导 致预 应 力钢 束与 混凝 土 的温差 较 大所 引起 的 。 关键 词 : 应 力 ; 向裂缝 ; 预 纵 混凝 土
现浇板裂缝分析论文
现浇板裂缝分析论文现浇板裂缝分析论文一、工程概况近年来,传统的预制板逐渐被现浇板所取代,由于使用了现浇楼板,房屋的整体性、抗不均匀沉降性和结构安全性均有很大提高,但也伴随产生了一些楼板裂缝的情况,不少住户担心这些裂缝起因房屋的基础沉降而向有关部门投诉。
某小区共建住宅楼14幢,建筑面积约8万m2,砖混结构,全部为现浇板,板厚100~120mm,混凝土强度等级C20,楼板与梁连接处均配负筋,房屋高5层,底层设架空层高2。
2m,房屋约长80m,无伸缩缝,基础采用混凝土灌注桩。
工程于1999年12月陆续竣工。
竣工验收时,尚未发现明显的裂缝现象,住户陆续购房进行装修时,发现楼板裂缝。
经现场勘察(包括尚未售出的房屋)发现,14幢房屋均存在裂缝,开裂户数达124户,占总户数450户的27。
56%(而投诉用户21户,占总户数的4。
64%),其中位于板角处的裂缝占绝大多数,约占总数的90%,其缝宽一般在0。
1~0。
2mm。
二、裂缝原因分析对用户反映的现浇板裂缝,经多次会同设计、监理、施工等部门进行实地查勘。
首先进行了沉降观测和图纸复查,均符合规范和标准。
因而根据上述裂缝状况并结合其成因作了如下分析。
(一)引起裂缝的首要原因是混凝土的收缩。
众所周知,混凝土在硬化过程中,由于水分蒸发,体积逐渐缩小,产生收缩,而板的四周由于受到支座的约束,不能自由伸展。
而当混凝土的收缩所引起板的约束应力超过一定程度时,必然引起现浇板的开裂,开裂的部位往往产生在应力相对集中的地方,所以板的裂缝绝大多数产生在板角处,其走向与板的对角线相垂直。
(二)温度裂缝。
因水泥具有快硬、高强、水化热大的特点,再加上该房屋的主体施工发生在夏季,混凝土浇捣后又未及时浇水养护,混凝土在较高温度下失水收缩,水化热释放量较大,而又未及时得到水分的补充,因而在硬化过程中,现浇板受到支座的约束,势必产生温度应力而出现裂缝,这些裂缝也首先产生在较薄弱的部位,即板角处。
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施现浇混凝土板梁结构裂缝可能出现的原因有很多,如施工过程中操作不当、混凝土的龄期不足、养护不当等。
裂缝的出现不仅会影响建筑结构的整体性能和美观度,更会导致建筑物的安全隐患,因此及时进行裂缝的分析及处理是非常必要的。
一、裂缝类型和表现特征混凝土结构裂缝的形式和原因各有不同,常见的有以下几种:1、收缩裂缝:又称为干缩裂缝或热裂缝,由于混凝土收缩或中心温度升高,产生内应力而引起的。
表现为呈一定角度的细缝,通常沿混凝土构件的边缘或角部发生。
2、弯曲裂缝:由于混凝土构件在荷载作用下发生弯曲变形,使其表面上出现裂缝。
此类裂缝通常呈弯曲向的规则细缝,多在梁、板、拱等构件上发生。
3、剪切裂缝:由于混凝土构件承受截面内部剪应力,使其在截面内相对滑动,引起裂缝。
表现为呈45度角的细缝。
二、裂缝的分析在进行裂缝处理前,需要先进行裂缝的分析。
通常包括以下几个方面:1、裂缝的位置、长度、密度及角度等特征。
2、建筑物的荷载状况、变形情况及结构危险性等。
3、混凝土质量的检测数据、养护情况等。
4、施工工艺及施工操作工艺的情况等。
通过以上分析,可以确定裂缝的性质和产生原因,从而采取相应的处理措施。
三、裂缝的处理措施裂缝的处理方法应根据裂缝的性质和原因进行分类。
以下是常见的处理措施:1、钢筋焊接:适用于裂缝较小、裂缝形状规则以及不影响建筑物整体结构安全的情况。
在混凝土构件两侧焊接钢筋,从而达到加固的效果。
3、碳纤维加固:适用于裂缝虽然不宽但较为严重的情况。
将碳纤维带粘贴在裂缝处,并涂抹上防水材料,加固效果显著。
4、注浆加固:适用于裂缝较宽、深度较大、且存在否水渗漏的情况。
将注浆材料压入裂缝中,形成均匀、厚度合适的加固层,可以达到很好的加固效果。
综上所述,现浇混凝土板梁结构裂缝是建筑物存在的一个不可避免的问题,但采取正确的分析和处理措施,不仅可以及时排除安全隐患,更可以提高建筑物的整体安全性和使用寿命,因此在施工中要严格执行工艺要求和规范,确保混凝土的质量和养护的有效性。
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施
现浇混凝土板梁结构裂缝的分析与处理措施混凝土板梁结构裂缝是建筑结构中常见的问题,其出现可能由于多种原因,如材料质量、设计缺陷、施工过程中的失误等。
为了保障建筑结构的安全性和使用寿命,对于板梁结构的裂缝问题,我们需要进行分析和采取相应的处理措施。
我们需要对混凝土板梁结构裂缝进行分析。
裂缝可以分为表面裂缝和深度裂缝两类。
表面裂缝主要是由于混凝土表面的温度和湿度变化引起的,通常不会导致严重的结构问题。
深度裂缝则可能是由于结构设计或施工中的问题引起的,需要重点关注。
分析深度裂缝时,首先需要对裂缝的位置、形态、长度、宽度以及变化情况进行记录和测量,并结合相关的设计和施工文件进行分析。
需要评估裂缝对结构的影响程度,包括是否影响结构的承载力、刚度和稳定性等。
需要对裂缝的成因进行分析,可能包括荷载超载、温度变化、材料质量问题、施工失误等。
在分析了混凝土板梁结构裂缝问题后,我们需要采取相应的处理措施,以确保结构的安全和稳定。
处理措施应根据裂缝的成因和影响程度进行选择,可以采取以下几个方面的措施:1. 加强结构的监测和维护:对裂缝进行定期观察和测量,及时记录和分析裂缝的变化情况,以便及时采取相应的措施。
2. 修复和加固裂缝:对于较小且不影响结构安全的裂缝,可以采取填充和修补的方法。
对于较大或影响结构安全的裂缝,需要采取加固措施,如安装钢筋加固、喷涂防水材料等。
3. 调整结构荷载和温度变化:若裂缝是由于荷载超载导致的,可以通过调整结构的荷载分配、增加支承点或加固结构等方式来减轻荷载对结构的影响。
若裂缝是由于温度变化引起的,可以考虑采取隔热措施或改变结构的温度变化方式等。
4. 优化施工过程和控制材料质量:对于裂缝是由于施工中的失误或材料质量问题导致的,需要加强施工过程中的质量控制,如加强现场管理、合理调配材料等。
5. 加强设计和施工的合作与沟通:设计人员和施工人员需要加强合作与沟通,确保设计方案的合理性和施工的准确性,以减少结构裂缝的发生。
现浇板梁底板裂缝成因分析及加固处治_secret
现浇板梁底板裂缝成因分析及加固处治1.桥梁概况山东省境内XX大桥全长644m,每联5×16m,共8联40孔。
上部结构为变截面整体现浇钢筋连续板,底板下缘为二次抛物线,横截面为12室薄壁箱,净宽12m,采用25号混凝土。
下部结构为双柱式桥墩,T形变截面盖梁。
基础采用钻孔灌注桩。
设计荷载汽-20级,挂-100。
该大桥于1985年建成通车,运营近二十年来,由于交通量大、超载车辆多,一些主要承重构件损坏严重,对桥梁的运营安全产生了不利影响。
板底面开裂严重,呈顺、横桥向的垂直交叉裂缝,主要分布在桥中轴线和跨中部位,个别桥孔板底面出现网状裂缝,顺桥向裂缝最大宽度为0.5mm,横桥向裂缝最大宽度为0.16mm,顺桥向裂缝宽度比横桥向裂缝大,混凝土成片脱落致使钢筋外露锈蚀。
桥面沥青混凝土铺装层破损严重,普遍存在网裂、龟裂等现象。
伸缩缝构件损坏较严重,引起伸缩缝两侧沥青面层破损。
2.裂缝成因分析根据裂缝分布和形态,经初步分析认为裂缝是由于顺桥向和横桥向在跨中位置弯矩在板底下缘产生过大拉应力引起的,为了更准确地判断裂缝的成因,分别建立平面和空间模型对其进行分析。
由于该构件为钢筋混凝土构件,允许带裂缝工作,因此根据平面计算内力,对其横桥向最大裂缝宽度进行了验算,在最不利荷载组合下:跨中:δfmax=0.22mm<[δfmax]=0.25mm,满足最大裂缝要求,但与允许值较接近。
支座处:δfmax=0.18mm<[δfmax]=0.25mm,所以在支座处负弯矩区的裂缝宽度也满足养护规范的要求。
空间计算结果表明,在最不利荷载挂-100的作用下,板底下缘横桥向最大拉应力达-2.47MPa,超过了25号混凝土标准抗拉强度-1.90MPa。
根据空间和平面分析结果,横桥向产生了裂缝,但在规范允许的范围内。
顺桥向裂缝是由于原桥宽跨比较大(3:4),在空间受力模式上为对边支撑的矩形板,在横桥向分配较大的弯矩,而原桥跨中虽设15道横隔,但没有布置受拉钢筋,因此在横桥向最不利受力状态下,顺桥向产生了较宽的裂缝,超过了规范允许值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
收稿日期:2012-12-21 作者简介:文瑜(1975-),男,重庆铜梁人,高级工程师,从事 市政道路与桥梁工程设计工作。
图 2 板梁底部纵向裂缝实景
112 桥梁结构
城市道桥与防洪
2013 年 4 月第 4 期
2 有限元模拟及结果分析
2.1 有限元模型建立 对于空心板梁横向分析,二维梁单元及壳单
4 结论
(1)本文通过对工程实例进行基于实体单元的 三维有限单元分析后发现,宽跨比较大的空心板 梁 桥 ,其 横 向 受 力 特 征 明 显 ,在 荷 载 作 用 下 ,板 梁 承受较大的横向弯矩。其底板拉应力在横桥向分 布并不均匀,底板拉应力峰值出现在跨中空腔位 置处。
(2)类似王家坝桥这类宽跨比较大的现浇钢筋 混凝土空心板梁桥,纵向开裂的原因是由于该桥横 向受力特征明显,而设计时仅按规范规定的最小配 筋率进行配筋,未对构件横向受力进行分析及验 算。建议在进行内饰桥梁设计时,不能忽视板梁的横 向受力特征。宜采用三维有限元方法对桥梁横向 进行受力分析,根据计算结果对空心板梁横桥向进 行配筋,以避免板梁底部纵向开裂的情况发生。
Maintenance Design of Concrete Deck Plate of Haimen Bridge in Tianjin !!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Deng Jinping, Yuan Youwei, Wang Yanning(102) Abstract: Haimen Bridge is a simple-supported through bolt welding truss bridge, and is a vertical lift highway bridge with the longest span and the highest lift height in the movable bridges early in China. The steel reinforced concrete deck plates used for its spans are seriously damaged after its years of use. The article introduces the maintenance design scheme of this bridge. Based on the characteristics of the lift-shaped movable bridge and referring the relative standards, the thickness of deck plate is properly increased and the perforated plates are used as the shear connectors to strengthen the connection of steel beam with the concrete deck plate. Keywords: steel truss movable bridge, concrete deck plate, connector of perforated plate
图 4 王家坝桥承受汽车 -20 级车辆荷载的有限元模型
2.2 计算结果与分析 由图 5 可见,空心板梁底板横向正应力分布
沿横桥向分布并不均匀,拉应力峰值出现在跨中 空腔位置处,底板横向拉应力沿跨中向支点处有 逐渐减弱的趋势。在承载能力极限状态组合Ⅰ下 跨中空腔位置处拉应力约为 1.53 MPa,跨中隔板 位置拉应力约为 0.56 MPa,相差约 3 倍左右。
本文通过工程实例,采用基于实体单元的三 维有限元法对现浇空心板梁进行横向受力分析, 并 将 计 算 结 果 与《桥 梁 检 测 报 告》相 比 较 ,分 析 裂 缝成因,并提出加固措施及防治建议。
图 1 1/2 空心板梁横断面一般构造图(单位:cm)
渗水的病害。为保证桥梁安全运营,故委托专业桥梁 检测单位对该桥进行检测评估。通过检测发现该 桥上部结构普遍存在沿板孔底部薄弱截面处纵向 裂缝,裂缝间距约 670 mm(与板孔间距相符合), 裂缝宽度 0.05 ̄0.25 mm,部分裂缝渗水,见图 2 所 示。该裂缝的宽度已超过《公路钢筋混凝土及预应 力混凝土桥涵设计规范》 对钢筋混凝土构件的裂 缝宽度不应超过 0.20 mm 的规定,对桥梁的正常 使用及结构的耐久性造成不利影响,需及时对该 桥上部结构板进行加固处理。
the interference of construction period on the current expressways, local traffic and economy. It should satisfy various requirements to the maximum extent. Keywords: expressway, interchange, reconstruction and extension technology
比 较 大ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的 空 心 板 梁 桥 ,其 横 向 受 力 特 征 明 显 ,在 荷 载 作 用 下 ,板 梁 承 受 较 大 的 横 向 弯 矩 。 并 根 据 裂 缝 的 位 置 与 成 因 提 出 了 相 应 的
加固措施与防治建议。
关键词:现浇空心板梁;纵向开裂;有限元分析;粘钢加固;王家坝桥;安岳县
1 工程概况
王家坝桥位于四川省安岳县城区,建于 1997 年,为 3×13.5 m 简支空心板梁桥,桥面宽 24 m, 宽跨比为 1.78。设计荷载为汽车 -20 级,挂 -100; 人群荷载 3.5 kN/m2。上部结构采用等截面钢筋混 凝土现浇空心板(桥面连续),空心板悬臂长 1.5 m, 底板宽 21 m,空腔直径 0.55 m,横截面挖空率为 47.9%,板梁高 0.7 m,采用 30 号混凝土现浇。空心 板梁横断面构造见图 1 所示。桥面铺装采用混凝 土铺装,厚 8 cm。下部结构为多柱式圆形桥墩,墩 顶设置盖梁,桥台采用重力式圬工桥台。基础除桥 台采用刚性扩大基础外,其余均采用嵌岩桩基础。
王家坝桥空心板板梁纵向开裂分析的三维有 限元分析,采用北京迈达斯公司编制的大型通用 有限元软件 Midas FEA 进行;利用 8 节点的 6 面 体单元对王家坝桥的一个简支跨进行网格划分, 模型共划分单元 16 524 个,节点 24 750 个。它能够 同时考虑桥梁弯曲及剪切效应。边界条件采用节 点弹性连接模拟实际的板式橡胶支座。图 3 即为 24 m 宽、跨度为 13.5 m 的王家坝桥现浇空心板梁 实体单元模型。由图 3 中可见,该模型能较完满的 考虑宽跨比较大的空心板梁的横向受力特征。
元均不能取得良好的效果。而基于实体单元的三 维有限单元法作为一种有力的分析工具,广泛应 用于各种简单和复杂的桥梁结构。它可以较为全 面地模拟各种桥梁结构复杂的几何特性,材料的 本构关系,以及荷载不同的加载路径。在合理建立 数值模型和网格划分的前提下,各种复杂结构分 析均能获得完满的解答。因此在王家坝桥板梁纵 向开裂分析中,就采用了基于实体单元的三维有 限单元法分析,为加固设计提供科学的依据。
2013 年 4 月第 4 期
城市道桥与防洪
桥梁结构 113
该桥横向受力特征明显,而设计时仅按规范规定 的最小配筋率进行配筋,未对构件横向受力进行 分析及验算。
3 加固措施与防治建议
3.1 加固措施 通过计算分析可知,该裂缝属于因截面承载
力不足而产生的结构性受力裂缝,需进行截面补 强。粘贴钢板加固方法是采用胶黏剂将薄钢板和 混凝土结构粘接在一起协同受力。以薄钢板代替 补强钢筋,使构件的缺陷得到修补和薄弱部位得 到加强,从而达到结构补强的目的。该加固方法具 有 技 术 可 靠 、工 艺 成 熟 、对 交 通 和 环 境 影 响 小 、加 固和后期维护费用低的优点。因此,采用了裂缝封 闭修补与梁底横向粘贴钢板加固方法对王家坝桥 空心板梁进行加固。
图 5 空心板梁底板承载能力极限状态组合Ⅰ横向 正应力云图(单位:MPa)
图 3 王家坝桥空心板梁三维有限元模型
结构自重利用输入的材料容重程序自动计 算。二期恒载则按照设计图计算并将计算值采用均 布面压力荷载加载在结构上。人群荷载按 3.5 kN/m2 的面压力荷载在人行道范围均匀加载。汽车荷载 按汽车 -20 级进行模拟。首先通过梁单元分析得 到的沿桥梁纵向的最不利加载位置,按规范规定 的车轮着地面积,采用面压力荷载将轮重加载在 模型上。需要值得注意的是,大型通用有限元程序 在汽车荷载加载时不能自动考虑车道横向折减系 数及冲击系数,需程序使用者根据《公路桥涵设计 通用规范》 的规定计算车道横向折减系数及冲击 系数,并对轮重进行换算后再加载在模型上。图 4 即为王家坝桥承受汽车 -20 级车辆荷载的有限元 模型。
对于宽跨比较大的现浇空心板梁桥,在荷载 作用下,板梁承受较大的横向弯矩,横向受力特征 明显。在设计时应对其横桥向配筋及分析引起重 视,不能一概按最小配筋率配筋,宜采用三维有限 元方法对桥梁横向进行受力分析,根据计算结果
图 6 空心板梁底板横向粘贴钢板平面布置图(单位:mm)
对空心板梁横桥向进行配筋,以避免板梁底部纵 向开裂的情况发生。
利 用 程 序 提 供 的 局 部 方 向 内 力 输 出 功 能 ,空 心板梁跨中处承载能力极限状态组合Ⅰ每延米板 宽横桥向弯矩为 71.80 kN·m。通过查阅《安岳县王 家坝桥竣工图》发现,该桥空心板梁横向钢筋配置 为 φ10@200,空腔处配筋率为 0.26%,满足《公路 钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 中对 构件最小配筋率的要求。经验算该桥空腔处横向抗 弯 承 载 力 为 41.40 kN·m, 裂 缝 宽 度 验 算 结 果 为 0.337 mm。其截面抗弯承载力及裂缝宽度均不满足 《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 的要求。