導航：安全管理網>> 安全論文>> 建筑安全論文>>正文

某預應力混凝土連續(xù)箱梁病害成因及其安全性分析

文檔作者：田青文檔來源：中鐵工程設計咨詢集團有限公司橋梁院		點擊數：	更新時間： 2024年02月22日
下載地址：點擊這里	文件大?。?261.21 KB 共4頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共4頁]

本文件共4頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大?。?61.21 KB 共4頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

下一篇：跨鐵路預應力鋼筋混凝土梁轉體施工安全風…

上一篇：淺析混凝土檢測對建筑使用功能及安全性的…

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

· 橋 梁·
某預應力混凝土連續(xù)箱梁病害成因及其安全性分析
田 青
(中鐵工程設計咨詢集團有限公司橋梁院，北京 100055)
摘要：針對某橋預應力混凝土連續(xù)梁出現的開裂情況，從設計、施工和運營等環(huán)節(jié)進行裂縫成因分析，并按照開
裂后的截面對結構的安全可靠性進行分析評價。分析表明，梁體結構設計合理；運營階段超載是導致開裂的主要
原因；開裂截面檢算表明梁體仍滿足規(guī)范規(guī)定的B類部分預應力結構的要求；限制超載，并對裂縫進行封堵后，梁
體結構可滿足正常運營要求。
關鍵詞：預應力混凝土；連續(xù)梁；病害；分析
中圖分類號：U448．21 3 文獻標識碼：A 文章編號：1004—2954(2013)05—0076—03
Disease Causes and Safety Analysis for a Prestressed
Concrete Continuous BOX Girder
TIAN Qing
(Bridge Engineering Design and Research Institute，China Railway Engineering
Consuhing Group Co．，Ltd．，Beijing 100055，China)
Abstract：As for a prestressed concrete continuous box girder，the causes of cracks were analyzed from
design，construction，operation and other aspects by the author．And then the safety and reliability of this
structure after cross-section cracking were analyzed and assessed． Analysis results show that，the design
of this girder structure is reasonable，while the overloading in the operation stage may be the leading
cause of the cracks． Further，the results from calculation on the cracked cross-section show that the
girder structure can still meet the requirements of the Class—B partially prestressed structure in current
standards；and the girder structure will meet the requirements of normal operation if the overloading is
restricted and the cracks are sealed．
Key words：prestressed concrete；continuous girder；disease；analysis
1 概述
本工程為一公路匝道橋梁，設計為單向2車道，設
計荷載為汽一超20，驗算荷載為掛一120，梁跨布置為
(39+45+39)m 的預應力混凝土連續(xù)梁。開通運營
5年后在日常檢查中發(fā)現箱梁底板出現橫向裂縫，經
專業(yè)機構檢測，實測裂縫長度為1．1～2．5 m，縫寬為
0．08—0．10 mm，最大深度為31．5 mm¨ 。結構體系
為按照《公路鋼筋?昆凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)
范》(JTJ023—85)設計的預應力混凝土(A類)單箱單
室等高度連續(xù)箱梁，梁頂寬9．5 m，梁底寬5 m，梁高
2．2 m，箱梁腹板厚50 cm，頂板厚25 cm，底板厚20
cm。梁體跨中截面見圖1。梁體混凝土強度等級采用
收稿日期：2012—10—15；修回日期：2012—12—14
作者簡介：田青(1966一)，女，高級工程師，1987年畢業(yè)于上海鐵道學
院土木工程系，工學學士，E-mail：tq—tdb@tom．corn。
76
C50，預應力筋采用R =1 860 MPa高強低松弛預應力
鋼絞線，其布置方式為腹板縱向通長布置2×6根
12—7+5 mm 鋼絞線，跨中區(qū)段底板布置8根7—
7+5 mm鋼絞線。該梁按A類預應力結構設計，在正
常的施工和運營條件下，梁體混凝土會出現拉應力，但
不應該開裂。本文擬針對實測中發(fā)現的裂縫，進行裂
縫成因分析，并對開裂后的結構安全性進行檢算。
8
0 )uU 0
：2 0 I 1
_ — —
8 8 8
。。 ∞
一
．g J 。
2 500 ；0d 1 7 j 1 750 o( i 2 5O0
圖1 跨中截面(單位：mm)
2 正常狀態(tài)下的結構計算
2．1 荷載及其組合 。·
(1)結構自重取混凝土容重為26．0 kN／m ，二期
鐵道標準設計RAILWAY STANDARD DESIGN 2013(05)
田 青一某預應力混凝土連續(xù)箱梁病害成因及其安全性分析
恒載為40．5 kN／m
(2)活載：汽一超20，掛一120
(3)基礎不均勻沉降1．5 cm
(4)混凝土收縮徐變：按《公路鋼筋混凝土與預
應力々昆凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJ023-85)計算
(5)溫度差：① 頂底板溫差5℃ ；② 頂板升溫5 cI二
(6)荷載組合
組合I 恒載+活載+基礎沉降
組合II一1 恒載+活載+基礎沉降+溫度①
組合Ⅱ一2 恒載+活載+基礎沉降+溫度②
組合Ⅲ 恒載+掛車
2．2 主要計算參數
(1)預應力計算參數
錨下張拉控制應力：1 357 MPa；
預應力管道摩阻系數：0．35；
管道偏差系數：0．003；
計算混凝土收縮徐變影響時的階段劃分見表1。
表1 計算階段劃分
(2)計算截面
計算內力時按毛截面考慮取全截面；
計算應力時，按凈截面(管道壓漿前)和換算截面
(管道壓漿后)，上緣計算寬度取8．5 m，下緣計算寬度
取全寬；換算截面時未考慮普通鋼筋。
2．3 運營階段各跨計算應力
(1)截面正應力計算(表2)
表2 運營階段梁體正應力 MPa
根據《公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計
規(guī)范》(JTJ023-85)，在使用荷載作用下，部分預應力
混凝土A類受彎構件法向應力應符合下列規(guī)定：
組合I ?！?．8R =2．4 MPa ≤0．5R =
鐵道標準設計RAILWAY STANDARD DESIGN 2013(05)
· 橋 梁·
l 7．5 MPa
組合Ⅱ、組合Ⅲ hl≤0．9R =2．7 MPa Orh ≤
0．6R =21．0 MPa
由表2可以看出，梁體正應力計算結果均能滿足
《公路鋼筋混凝土與預應力 昆凝土橋涵設計規(guī)范》
(JTJ023—85)要求。
(2)運營階段主梁最大主應力
運營階段，主梁的最大主壓應力為8．73 MPa，工
況類型為恒載+汽車(最小剪力)，位于邊支座位置處，
最大主拉應力為一0．951 MPa，工況類型為恒載+掛車
(最小剪力)，位于主跨跨中處。
根據《公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計
規(guī)范》(JTJ023-85)，在使用荷載作用下，預應力混凝
土受彎構件主應力應符合下列規(guī)定：
組合I l≤0．8R =2．4 MPa ： ≤0．6R =
21．0 MPa
組合Ⅱ、組合111 l≤0．9R =2．7 MPa ： ≤
0．65R =22．75 MPa
計算結果表明運營階段主拉應力滿足《公路鋼筋
混凝土與預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》(JTJO23—85)
要求。
以上計算結果表明梁體在正常的使用狀態(tài)最不利
荷載工況下梁體下緣最大拉應力為1．0 MPa，小于規(guī)
范規(guī)定的0．8R ，結構處于安全狀態(tài)，不應出現多處位
置開裂。
3 裂縫成因分析
根據梁體受力特點，導致產生裂縫的原因有以下
幾個方面 。’ 。
梁體自身因素：預應力儲備不足，其原因可能是，
施工時預應力張拉不到位，摩阻損失或混凝土收縮徐
變損失大于設計值。
外部因素：結構使用階段實際應力超出設計計算
的最大應力，達到和超過混凝土抗拉強度。主要因素
有：摩阻損失、超載、溫度變化、基礎沉降等。
針對上述可能的幾種因素，計算結果見表3。
表3 主要印象因素下的下緣應力增量計算MPa
與設計的正常受力狀態(tài)下的應力疊加后，跨中截
面下緣混凝土拉應力為3．2 MPa，大于R =3．0 MPa。
根據上述計算結果分析，導致梁體混凝土開裂的原因
可能是摩阻損失、超載及上下緣溫差等因素中一個或
77
·
橋 梁· 田 青一某預應力混凝土連續(xù)箱梁病害成因及其安全性分析
幾個的組合，其中超載運營可能是主要因素。不考慮
超載因素時，梁體下緣最大拉應力為1．9 MPa，小
于0．8R 。
4 開裂截面的應力分析
根據對本橋梁體設計資料的分析，梁體縱向普通
鋼筋配置可滿足部分預應力混凝土梁鋼筋配置要求。
因此，對于開裂截面，如果在不計受拉區(qū)混凝土作用的
情況下，受壓區(qū)混凝土應力、預應力筋應力滿足規(guī)范要
求，即可認為該結構滿足B類部分預應力的要求。下
面按照開裂截面對跨中截面進行應力分析 。
跨中截面預應力筋布置：2×6束12—7+5 mm，8束
5-74)5 mm，A =0．025 76 m
預應力筋有效應力取平均值
預應力筋與混凝土彈模比?。?t =5．714
開裂前的截面特性：
換算截面面積A。=A +(n 一1)·A
換算截面慣性矩，n
換算截面回轉半徑r
換算截面重心距梁底e
預應力筋重心距截面重心e
預應力筋重心距截面上緣h
預應力筋有效預壓力N =4 ·
截面消壓時預應力筋應力增量or 。=nyN (1+
e2 ／r )／A0
消壓時截面預壓力N 。=A ·( + )
正常使用荷載作用下截面偏壓力作用點距截面上
緣距離e =M／N 一h
為便于分析，將截面簡化等效為耵形截面(圖2)。
圖2 簡化后的等效截面(單位：mm)
根據《公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設計
規(guī)范》(JTJ023-85)附錄10，可試算得到開裂截面受
壓區(qū)高度X=0．777 I13，由此可得不計受拉區(qū)混凝土時
的截面特性(圖3)。
圖3 開裂截面計算圖式(單位：mm)
A0l=3．024 m ，Iol=0．573 m ，C ：0．297 7 m ，。0=
0．395 m
78
開裂后正常運營荷載作用下截面上緣混凝土應力
or h =N l／Ao1+Ⅳ l·e0 ·C／Iol
14．02 MPa<0．5R =17．5 MPa
開裂后的預應力筋應力增量
2=n (N 1 ·e0· (h 一C)／，0l～Ⅳ l／A01)：
132．54 MP
開裂后預應力筋總應力
：= +or 1+or 2=1 147．97 MPa<0．65R?=
1 209 MPa
上述計算中忽略了普通鋼筋的作用，實際梁體預
應力筋總應力應略小于上述計算值。計算表明在正常
運營條件下，即使梁體開裂，混凝土和預應力筋應力均
滿足規(guī)范關于B類預應力結構的要求。
如果按照超載50％計算，開裂截面混凝土應力和
預應力筋應力分別為
h =15．84 MPa<0．5Ra
江1273．17 MPa>0．65R?
即超載作用下，梁體預應力筋應力超過容許值。
超載50％ 導致開裂截面上緣}昆凝土應力增量為
1．82 MPa，預應力筋應力增量為125．2 MPa。
5 結論
以上分析計算表明，正常運營條件下梁體應力小于
規(guī)范容許值；運營階段多種不利因素疊加會使梁體混凝
土應力超過其抗拉強度，超載運輸可能是導致梁體開裂
的主要原因；梁體開裂后，受拉區(qū)配置適量普通鋼筋的
條件下，梁體?昆凝土和預應力筋應力可滿足正常運營條
件下B類預應力混凝土的要求。截面開裂后，由于受拉
區(qū)混凝土不再發(fā)揮作用，超載荷載拉應力將由預應力筋
承擔。超載導致的預應力筋應力增量比較明顯，當超載
較大時，開裂截面預應力筋應力超過規(guī)范容許值，表明
在長期超載作用下，梁體會因預應力鋼筋疲勞而破壞，
即超載運輸將減少橋梁使用壽命。因此，在加強管理和
維護，嚴格限制超載運營的情況下，對既有裂縫妥善封
堵后，結構的運營安全性是有保證的。
參考文獻：
[1] 中國公路工程咨詢總公司．寧波大榭公鐵兩用大橋檢測報告
[R]．北京：中國公路工程咨詢總公司，2007．
[2] 中咨橋隧設計研究院有限公司．寧波大榭公鐵兩用大橋檢測報告
[R]．武漢：中咨橋隧設計研究院有限公司，2007．
[3] 中華人民共和國交通部．公路橋涵設計通用規(guī)范[S]．北京：人民
交通出版社，1989．
[4] 中華人民共和國交通部．公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設
計規(guī)范[s]．北京：人民交通出版社，1989．
[5] 中華人民共和國交通部．公路橋涵加固設計規(guī)范[S]．北京：人民
交通出版社，2008．
[6] 范立礎．預應力混凝土連續(xù)梁橋[M]．北京：人民交通出版
社，2001．
鐵道標準設計RAILWAY STANDARD DESIGN 2013(05)
中美公路橋梁設計規(guī)范對比研究
魯玉忠，于劍麗，宋銀平
(黃河勘測規(guī)劃設計有限公司，鄭州450003)
· 橋 梁·
摘 要：在承擔南美洲一些國家橋梁工程設計中，一般都使用美國規(guī)范。因此，首先要對當事國使用的設計規(guī)范進
行深入研究和分析，找出設計方法、設計參數取值、設計荷載及荷載組合等方面的不同；在相同跨徑、截面及受力條
件下，比較美國規(guī)范與我國規(guī)范鋼筋混凝土梁的配筋計算結果，以此熟悉國外工程設計特點，了解與我國設計規(guī)范
的不同點．提高設計質量，為其他國外工程設計提供參考，同時也為我國規(guī)范的改進和修訂提供參考。
關鍵詞：中關公路；混凝土橋梁設計規(guī)范；極限狀態(tài)受力；荷載抗力設計
中圖分類號：U442．5 l 文獻標識碼：A 文章編號：1004—2954(2013)05—0079—04
Comparative Study on
Standards between
Highway B ridge Design
China and Am erica
LU Yu—zhong，YU Jian—li，SONG Yin—ping
(Yellow River Engineering Consulting Co．，Ltd．，Zhengzhou 450003，China)
Abstract：American standards are usually asked to be adopted in the bridge design in some South
American countries．Firstly，in order to find out the differences existed in design method， parameter，
load，load combination and other factors，the statutory design standards in the country—concerned should
be studied and analyzed deeply．And then，the reinforcement result of reinforced concrete girder should
be compared between using American standard and using Chinese standard under the same span，same
cross-section and the same load．Based on these，the design features of foreign project can be known a
great deal，the difference of design standards between China and foreign country can be acquainted，
therefore the design quality can be promoted．Moreover，the comparative study can be referenced not only
by the designers of other foreign projects，but also by those writers of Chinese standards when necessary
to be revised．
Key words： Chinese and American highways； design standard of concrete bridge； ultimate bearing
capacity；resistance design against load
目前中國建筑行業(yè)進入國際市場的份額日漸增
多，近幾年國內公司在南美國家相繼承攬了一些大型
水利水電、公路橋梁工程項目，在合同中都明確寫明采
用美國規(guī)范，我公司在承接厄瓜多爾CCS項目工程設
收稿日期：2012—10—11；修回日期：2012—12一Ol
作者簡介：魯玉忠(1981一)，男，工程師，E—mail：luyuzhongl121@
126．COB。
[7] 劉來君，趙小星．橋梁加固設計與施工技術[M]．北京：人民交通
出版社，2004．
[8] 李輝．大跨度連續(xù)剛構橋的病害原因分析及加固設計[J]．鐵道標
準設計，2011(4)：52—54．
[9] 張力超，趙煜澄．預應力混凝土連續(xù)箱梁的加固設計與施工監(jiān)測
[J]．橋梁建設，2005(2)：59—62．
[10]中國土木工程學會，等．部分預應力混凝土結構設計建議[M]．北
鐵道標準設計RAILWAY STANDARD DESIGN 2013(D5)
計中也是如此。筆者參加了厄瓜多爾CCS項目中的
公路橋梁設計，在設計過程中對中美兩國橋梁規(guī)范進
行了一些研究工作，對中國《公路橋涵設計通用規(guī)范》
(JTG D60-2004)¨ 、《公路鋼筋混凝土及預應力混凝
土橋涵設計規(guī)范》(JTG D62-2004) (以下簡稱中國
橋梁規(guī)范)和美國公路橋梁設計規(guī)范 (以下簡稱美
國橋梁規(guī)范)進行對比，找出兩國規(guī)范的差異。中美
橋梁規(guī)范主要區(qū)別是：(1)設計方法不同；(2)汽車荷
京：中國鐵道出版社，1985．
[11]交通部公路規(guī)劃設計院．公路橋涵設計通用規(guī)范條文說明[s]．
北京：人民交通出版社．
[12]施順濤．淺議預應力混凝土連續(xù)剛構加固方法[J]．鐵道標準設
計，2007(8)：64—65．
[13]交通部公路規(guī)劃設計院．公路鋼筋混凝土與預應力混凝土橋涵設
計規(guī)范條文說明[s]．北京：人民交通出版社，1989．
79

網友評論 more

建筑安全論文最新內容

03-05