橋梁單板受力原因及預(yù)防措施淺析
關(guān)鍵詞:橋梁;單板受力;原因;措施
隨著我國經(jīng)濟技術(shù)水平的不斷提高,我國的橋梁事業(yè)得到了飛速發(fā)展,文章就橋梁單板受力原因及預(yù)防措施等方面作一下淺析。
一、分析的橋梁單板受力的一般規(guī)律
1. 由于重車車速慢,很少占用超車道,使行車道部分的開裂頻率遠大于超車道部分。
2. 重輪直接作用在梁板導(dǎo)致位于行車道輪跡部位的梁板更容易產(chǎn)生單板受力。
3. 實心板比空心板更容易出現(xiàn)單板受力。這是由于實心板的梁高通常比空心板小,鉸紋受剪面積也小,在輪載相同的情況下,剪切作用更為明顯。
4. 跨徑小的橋梁發(fā)生單板受力的幾率更高。因為跨徑小,梁高小,鉸縫受剪面積小,故剪切效應(yīng)更為顯著。
5. 橋面滲水者不不滲水者更容易發(fā)生。這是水分和除雪滲鹽對混凝土的腐蝕作用所致,尤其使冬季的凍融作用,也有些情況是先剪裂以后才引起滲水的。
6. 橋面鋪裝層較厚者單板受力較少,它得益于輪載傳力面積的擴散效果。
7. 水泥混凝土的抗剪能力遠大雨瀝青混凝土,對應(yīng)敵的擴散作用較大,在橋面厚度相同的情況下,水泥混凝土鋪裝比瀝青混凝土要好些。
8. 支座頂為濕接頭(即現(xiàn)澆混凝土)的優(yōu)于預(yù)制梁板直接壓設(shè)在橡膠支座上的。每塊預(yù)制板通常都設(shè)四個支座,施工中很難保證四個支座受力完全一致。橡膠支座上有一個較大的接觸面,施工時即使是同一支座,也難以保證接觸面全面與梁板底面緊密接觸,造成受力不勻,給梁端受剪留下隱患。
二、形成單板受力的原因分析
從根本上說,是由于板間絞縫被剪斷所致。其產(chǎn)生的原因可以從設(shè)計、施工和使用三個方面來分析。其中使用方面的原因即車輛等的荷載超過設(shè)計值,尤其是集中荷載(例如車輛的單側(cè)輪組)嚴(yán)重超過設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。下面著重從設(shè)計和施工方面進行分析:
1. 設(shè)計方面的原因:車輛超載是產(chǎn)生單板受力的主要原因所在,但從設(shè)計角度來看,為什么在已出現(xiàn)單板受力的橋梁中,預(yù)制空心板頂板被壓碎的情況卻極少發(fā)生?這至少說明絞縫部位在設(shè)計方面的安全儲備遠低于頂板的設(shè)計。目前常用的預(yù)制板設(shè)計,一般都存在以下缺憾:(1)絞縫的形式不夠合理。例如梁端一定范圍的絞縫寬度只用1cm,如果再加上梁板預(yù)制和安裝就位時的誤差,使得絞縫的澆注質(zhì)量難以保障。另外,在跨中部位的絞縫形式也不盡合理,其抗剪效率不夠理想。(2)設(shè)計中沒有慮及絞縫混凝土自身的收縮作用,沒有足夠重視新舊混凝土間粘結(jié)力的弱化作用。(3)絞縫鋼筋布置太少,頂板連接鋼板抗力不足。(4)絞縫設(shè)計理論不夠完善,難以真實體現(xiàn)梁板間的實際受力狀況。從荷載的橫向分配理論可知,設(shè)計理論是按鉸接形式對單個荷載進行合格鄉(xiāng)分配的,但實際受力卻介于鉸接與剛接只,制約因素與絞縫的斷面形式和施工質(zhì)量有關(guān)。
2. 施工方面的原因:預(yù)制梁板的單板受力與施工質(zhì)量有著密切的關(guān)系,因為在同一條路線、同一種結(jié)構(gòu)形式的橋梁,有地發(fā)生單板受力,有的卻沒有發(fā)生,便足以說明這一問題。在施工時一般應(yīng)注意如下幾個問題:(1)預(yù)制板側(cè)面應(yīng)認真鑿毛,并仔細清除由于鑿毛而產(chǎn)生的松動混凝土塊,以增強新舊混凝土間的粘結(jié)和抗剪能力。(2)絞縫混凝土澆注前,應(yīng)對梁體側(cè)面進行灑水濕潤,以保證新舊混凝土間的良好結(jié)合。(3)絞縫混凝土務(wù)必灌滿震實,并進行必的養(yǎng)護。(4)最好能夠使用防收縮或微膨脹水泥澆注絞縫混凝土。(5)梁板吊裝時,要密切關(guān)注支座受力的均衡性,切忌支座懸空。(6)絞縫混凝土未達到設(shè)計強度前,嚴(yán)禁在橋上行駛車輛等重型荷載,以免使絞縫產(chǎn)生內(nèi)傷。
三、預(yù)防單板受力的措施
解決問題的宗旨應(yīng)在于防患于未然,因此應(yīng)從設(shè)計方面入手,采取必要的預(yù)防措施。作者認為,除了規(guī)范運輸以外,從以下三方面考慮,便可基本消除單板受力的弊端:1、對于小跨徑的橋梁,盡量設(shè)計成整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。2、在預(yù)制板的跨中和兩端設(shè)計橫隔暗梁,以加強相鄰梁體間的聯(lián)結(jié)作用。絞縫響應(yīng)部位的鋼筋也須予以加強。3、對預(yù)制板橫向預(yù)應(yīng)力筋。因為預(yù)制板(多數(shù)為空心板)的跨徑一般讀在20m以下,所以橫向預(yù)應(yīng)力筋的設(shè)置一般只在跨中和兩端共設(shè)三道即可。其中兩端的橫向預(yù)應(yīng)力筋,除了加強絞縫的抗剪能力外,尚有克服支座不均勻變形方面的的作用。但對于現(xiàn)澆接頭的一端,因為支座受力基本一致,如果不會出現(xiàn)支座本身質(zhì)量問題的話,不設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力筋也可以。絞縫的抗剪強度除了混凝土質(zhì)量以外,在很大程度上取決于新舊混凝土間的粘結(jié)力和摩阻力,,其中摩阻力=垂直力×摩阻力系數(shù),由此可見,設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力(即上式中的垂直力)可以大大增強絞縫的抗剪強度。另外,橫向預(yù)應(yīng)力的作用還有助于提高絞縫混凝土本身的抗剪能力,對絞縫混凝土本身的收縮也極為有利(預(yù)應(yīng)力筋本身也具有一定的抗剪能力)。因此,設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力即抓住了問題的關(guān)鍵。增加橫向預(yù)應(yīng)力后,可能會改變活載的橫向分布模式,但這種改變是向固結(jié)方向的偏移,即有利于提高橋梁的總體承載能力。
四、設(shè)置預(yù)應(yīng)力應(yīng)注意的事項
1. 設(shè)計應(yīng)注意的事項:(1)設(shè)計位置宜選在跨中,伸縮縫兩側(cè)是否設(shè)置應(yīng)酌情考慮。(2)對于斜交角度不大的橋梁,預(yù)應(yīng)力軸線宜垂直于跨中線。但對于斜交較大的橋梁(例如斜交300~450),則預(yù)應(yīng)力方向應(yīng)服從于伸縮縫方向(即與伸縮縫年平行),封錨突塊就會變的較大。(3)在預(yù)應(yīng)力位置,空心板的內(nèi)腔必須設(shè)置橫隔板,用于承受預(yù)應(yīng)力,并向相鄰板塊傳遞預(yù)應(yīng)力,防止側(cè)板在錨頭處被壓破。(4)預(yù)應(yīng)力的預(yù)留孔道應(yīng)適當(dāng)放大,以便施工操作。(5)空心板的側(cè)面在絞縫處不必進行特殊設(shè)計,也沒有比喲設(shè)置孔道連接件。
2. 施工應(yīng)注意的事項:(1)管道定位必須準(zhǔn)確,以防穿束困難。(2)由于空心板的內(nèi)腔被預(yù)應(yīng)力隔板隔斷,故如果采用充氣膠囊做內(nèi)模,則每片梁必須用兩個膠囊,并應(yīng)在端隔板預(yù)留一個孔洞,用于放氣抽出膠囊。(3)澆筑絞縫混凝土前,應(yīng)有凝固在絞縫處形成孔道的可靠措施,例如使用小型充氣膠囊。(4)預(yù)應(yīng)力張拉采用單端張拉。由于預(yù)應(yīng)力筋較短,故務(wù)必保證張拉質(zhì)量,防止出現(xiàn)假錨現(xiàn)象。(5)由于橫向預(yù)應(yīng)力為后張法而錨頭外露,故應(yīng)采取嚴(yán)密措施保證封錨頭外露,故應(yīng)采取嚴(yán)密措施保證錨混凝土的外觀質(zhì)量。
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