浅谈预应力混凝土连续刚架桥中的若干问题

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摘要：简单论述目前预应力混凝土连续刚架桥的设计、施工中注意事项及容易产生裂缝的原因。

关键词：预应力混凝土连续桥设计施工 裂缝

Abstract: issues and cause cracks, discusses the design of prestressed concrete continuous rigid frame bridge construction.

Keywords: design and construction of prestressed concrete continuous bridge

中图分类号：TU528.571 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

预应力混凝土连续刚构桥梁属于超静定结构，不仅与设计有关，施工中还要有科学合理的施工工艺、方法和控制。由于箱梁施工时受混凝土自重、日照、温度变化、等因素影响所产生的竖向挠度和混凝土自身的收缩、徐变等因素均是预应力桥梁裂缝成因之一，也是我们设计施工中应多加关注。

一、设计中应注意问题

1、跨径比

为使边跨正弯矩和中支点负弯矩大致接近的原则，以使布束更趋合理，结构简单，当L1/ L2≤0.239~0.692是常见的边、主跨的跨径比范围，当L1/ L2≤0.419时，边跨则需压重，增加施工难度。

2、梁高

主跨箱梁跨中截面（一般不小于1.5m）的高跨比h0=（1/46.2~1/86）L2，大部分为1/18 L2左右。当采用2次抛物线的梁底变高曲线，但往往会在1/4× L2处和1/8×L2处的底板砼应力发生紧张，且在该截面附近的主拉应力也较紧张，因而，可将2次抛物线变更为1.5~1.8次方的抛物线更合理。 当设计中采用大于2次抛物线的幂级数设置底板曲线，跨中饶度一般较大，极易发生正弯矩裂缝和斜裂缝。

3、板顶厚度

以往通常采用32cm（跨中），逐渐向根部变厚，少数桥梁已开始采用28~25cm，其厚跨比通常为（1/140~1/160）L2，也有用到1/200× L2者，这主要是看箱宽和施工技术了。

4、腹板

一般为40~50cm，应特别注意主拉应力。浙江某桥，设计腹板厚度为35cm，后期运营过程中出现多条45°左右竖向裂缝且裂缝宽度大的达到了0.5mm，典型的腹板厚度不够造成的，在该桥梁病害维修过程中，腹板增加了竖向黏贴钢板和混凝土浇筑腹板加厚措施。

5、连续通长束不宜过长

根据连续结构的受力特点，截面上既有正弯矩也有负弯矩，个别设计中将连续通长束顺应弯矩包络图仅作简单布置是欠合理的尤其对于较小跨径的矮箱梁，其摩擦损失单项即可达40~60％σk之多。建议此时可采用两根交叉束布置，也可改用接长，分成多次张拉等。但接长器不宜集中在某一个段面上，以使截面的削弱过于集中。

6、普通钢筋是预应力砼结构中必须配置的材料

当混凝土立方体试块受压破坏时，可以清楚地看到混凝土立方体试块侧向受拉破坏的形态。也即预加力仅在某一方向上施加了预压应力，而在其正交方向却会产生相应的侧向拉应力。因此，在预应力混凝土结构中必须配置一定数量的非预应力钢筋，以保证预压应力的可靠建立。

二、关于扁波纹管及扁锚的采用

1、波纹管的尺寸高度太小不利于饱满灌浆，例如目前采用的M15-4，其相应的扁波纹管内径为70×19mm，一般常采用的钢绞线直径为φ15.24mm，因而可灌浆的间隙仅有3.76mm≤10.0mm（桥规要求，管道的内径应比预应力钢筋外径至少大10.0mm）。宽度方向：70-4×15.24=9.04mm＜10mm，其平均间隙为（70-4×15.24）/（4+1）=1.8mm。因此，很难保证灌浆的饱满度和可靠的握裹。且在施工中扁波纹管受力变形的可能性远大于圆波纹管。

施工过程中，扁波纹管在穿索是应特别注意：钢绞线穿索前应排齐扎紧，不能造成穿索过程中有绞缠现象。

三、其它应注意的问题

1、预应力超张拉

对于采用夹片锚时，不应进行超张拉工艺。但有时在图纸上仍有超张拉（3％~5％）σk的提法，其理由是补偿锚圈口损失（2.5％~3％）σk所要求。各个厂方所提供锚具时锚圈口损失是不同的，应通过试验后确定，并在张拉时进行调整。但在概念上决不能归属于“超张拉”的范畴中去，应属于一种损失补偿的性质。

2、灌浆、封锚

在张拉过程中出现滑丝、断丝、夹片碎裂、锚下砼开裂、反拱过大、反拱过小、构件侧弯、构件出现裂缝等等异常现象时，必须认真做好原始记录，应立即停工，进行专题研讨后再妥善处理。灌浆的时间越早越好，以免高应力下的钢丝锈蚀。封锚也应及早进行，防止锚固区生锈和积水。

3、预应力混凝土梁的正弯矩裂缝

主要是属于预应力不足性质，既可能是设计原因也可能是施工原因，或可能是营运多年后部分预应力已经失效。

4、预应力混凝土梁的斜裂缝

此类型缝也称主拉应力裂缝，也是PC梁桥中目前出现最多的一种裂缝。一般发生在支点和四分点附近，在梁轴线附近呈25°~50°方向开裂，并逐渐地向受压区发展（宽度）和延伸（长度），甚至逐渐地向跨中范围内扩展。

斜裂缝的产生原因复杂，属剪切、扭转性质产生的主拉应力不足而引起。从破坏性质而言属脆性性质，因而必须十分重视，应采取相应措施，注意检测和及时处理。

在施工中如出现“跑模”，导致腹板尺寸减少，会致使主拉应力增大而出现斜裂缝。

5、温差应力引起的顶板裂缝

我国《桥规》中对于温差应力仅考虑桥面板有5℃的温差，并计其产生的相应内力。当大跨径连续箱梁桥或连续刚架桥此项温差内力甚至可以接近活载应力，其控制截面常为跨中下缘和支点的上缘应力。

6、底板混凝土保护层劈裂

底板如果呈曲线形时，必须布置抵抗径向分力的“吊筋构造”，否则底板砼极易拉脱，对于弯桥梁设计时也具有相似的要求。当在底板中布置主束时，由于底板内上、下层均有纵、横向构造钢筋，为保证钢筋能构成骨架，故应布置“平衡钢筋”将上、下层横向钢筋联成整体，以防止底板的劈裂破坏。

7、波纹管位置的正确性

波纹管位置的正确性十分重要，其本质上是预加力偏心矩的正确性问题。施工过程中应加强波纹管的定位，以保证位置的准确性。

四、结束语

随着我国现阶段公路桥梁井喷式发展，预应力结构的各式桥型的出现，特别是连续钢构桥梁的普及，在桥梁设计的合理性和施工的规范性，决定着运营阶段的养护费用，也关乎着桥梁的耐久性问题。

参考文献：

JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范

JTG/T F50-2011 公路桥涵施工技术规范