预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治与研究

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发布时间：2021-09-04

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预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治与研究
钟新谷
(湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭411201)
摘要：根据预应力混凝土连续箱梁桥的特点，在分析调查裂缝产生的原因基础上提出了该类桥的裂缝可分为9种类型。
基于连续介质力学的理论，推导了考虑翘曲，横向弯曲，畸变引起的二次应力的预应力变截面混凝土箱梁的空间分析的
u．L．列式，编制了计算程序，可方便进行混凝土多室箱梁线性与非线性分析；对具体工程桥梁进行分析，其计算的拉应力区
域和开裂区域与实际观测结果一致；提出了预应力混凝土连续箱梁桥在今后的研究中应解决的几个基本问题。
关键词：混凝土箱梁；裂缝类型；空间分析；非线性分析
中图分类号：U448．21 3 文献标识码：A 文章编号：1672—7O29(2006)o3一OOO7—08
Analysis and prevention of the crocks in continuous
prestressed co ncrete box——girder bridges
ZHONG Xin-gu
(School of Civil Engineering，Hunan University of Sci~ce and Technology，Xiangtan 411201，China)
Abstract：In this paper．based on the characters of continuous prestressed concrete box—girder bridges and the rea-
8on$of cracking，cracks in them are classified into 9 types．Then a U．L formula of space analysis for variable cross—
section beams is derived ，based on the theory of continuous medium，which can generally consider the secondary stress
caused by distortion，lateral load distribution and warping．A program is also edited to do the liner and nonlinear analysis
for concrete multi—cell box beams conveniently，the tension and the cracking regions deduced by which is consistent
with that of survey on Huangpenxi Bridge．
Key words：concrete box beam；type of crack；space analysis；nonlinear analysis
1 概况
我国从2O世纪70年代修建北京复兴门立交
桥(1973年)起，预应力混凝土连续梁箱梁桥开始
迅速发展和广泛应用。目前，我国已建和在建的很
大一部分桥梁为预应力混凝土连续箱梁桥。预应
力混凝土连续箱梁桥以其结构刚度大、行车平顺舒
适、伸缩缝少和养护简单等一系列优点，备受欢迎。
目前在40M150 m范围内，预应力混凝土连续箱梁
已成为最主要的桥型之一。
然而，随着预应力混凝土连续箱梁桥在我国各
地的广泛应用，有关该桥型在营运过程中出现病害
的情况也越来越多。例如湖南省交通有关部门
1998年底对20世纪8O年末期在湘江所建的几座
连续箱梁进行检查时，发现混凝土箱梁腹板大面积
开裂，最大裂缝宽度达1．6 Fllln，最长达1 400 cm；预
应力混凝土连续箱梁桥在其他省份均存在不同程
度的开裂【卜 J，调查表明箱梁的腹板裂缝最为常
见。江西省这种情况也同样存在。超出设计许可
的裂缝对箱梁桥的耐久性和营运的安全构成了很
大的威胁，同时箱梁桥腹板裂缝的存在具有一定的
普遍性，使得工程界对箱梁桥的应用开始产生不
收稿日期：2006—03一O1
基金项目：湖南省自然科学基金资助项且(O1JJY2049)
作者简介：钟新谷(1962一)，男，湖南宁乡人，教授，从事桥梁结构工程研究
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铁道科学与工程学 2006年6月
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安，甚至怀疑，因而影响预应力混凝土连续箱梁桥
在公路建设中的进一步推广和应用。
我国高速公路的跨江、跨河的桥梁，在理论上
和设计上没有完全解决混凝土箱梁桥腹板开裂问
题的情况下，目前大多数仍采用预应力混凝土连续
箱梁。这给高速公路今后的正常运营留下了重大
安全隐患。
1．1 现代混凝土箱梁桥的基本特点
近20多年来，混凝土箱梁的发展具有如下几
个方面的特点：
1)截面形式多样(图1)；2)跨度变化大；3)采
用多向预应力；4)适用多种结构形式结构形式有三
跨至多跨连续梁(包括V形墩，双支薄壁墩等)以
及连续刚构和T形刚构等墩梁固结连续体系。
5)适用于多种施工方法；6)采用高性能泵送混凝土
(参有几种外加剂)浇注，且混凝土强度高，大多在
C40以上。
单箱单童
单箱多室
宽翼缘倒梯形
图1 箱形梁截面类型
Fig．1 Type of box beam ~otiorl
预应力混凝土连续箱梁桥裂缝产生的原因是
多方面的，涉及设计计算、设计的构造配筋、施工工
艺、气候条件、日常养护等各个方面，通过对多座预
应力混凝土箱梁裂缝形式和状态的调查，其裂缝的
形式和发生的位置均具有一定的规律性，预应力混
凝土箱梁裂缝的分布和腹板的裂缝分布大致分为
9种情况：1)边跨斜裂缝，主要发生在支座附近，斜
裂缝的倾角为45。左右，如图2所示；2)边跨水平裂
缝，主要发生在边端支座附近、腹板的上缘，如图3
所示；3)中跨斜裂缝，主要发生在支座附近，斜裂缝
的倾角为450左右，如图4所示；4)中跨水平裂缝，
主要发生在1／4 3／4跨之间，靠近腹板的上缘，如
图5所示；5)边跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生，水
平裂缝靠近腹板上缘，少数情况在腹板的下缘也有
水平裂缝产生，如图6所示；6)中跨的水平裂缝、斜
裂缝同时发生，水平裂缝靠近腹板上缘，少数情况
在腹板的下缘也有水平裂缝产生，如图7所示