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摘要：預應力混凝土連續(xù)箱粱橋的開裂可以說是“多發(fā)病”，影響著構件的外觀、使用壽命，甚至結構安全；為此，預應力混凝土連續(xù)箱梁齒板錨固處的應力以及可能產生裂縫作了分析總結，以便為加強該處設計提供依據(jù)起到減少裂縫危害的作用。...

預應力混凝土橋箱梁齒板錨固裂縫成因分析

羅  銳

(西南交通大學土木工程學院，四川成都  610031)

1.問題的提出

    齒板錨頭局壓區(qū)，在其縱向長度大致相當于一倍粱高的梁端范圍內．由錨具局部壓力引起的應力是比較復雜的一在靠近墊板處產生橫向壓應力，在其他部位產生橫向拉應力。當錨具受力很大時，這種拉應力可達到很可觀的數(shù)值，有可能導致構件開裂(如圖l所示)。

2.模型的建立

    本模型中混凝土強度等級取c50．其彈性模量按照規(guī)范采用E=34.5 GPa，泊松比“，則根據(jù)規(guī)范采用0.2所選的單元為ANSYS中的常用的SOLID95單元(高階實體單元20節(jié)點)，將箱粱兩端的自由度全部約束。由于本文只考慮預應力通過齒板對腹板和底板的影響，所以加載時在垂直于齒板頭平面縱向方向施加3.74 MPa的均布壓力，相當于施加T1621kN的局部壓力(為0vMl57錨具7根鋪絞線施加0.8倍極限荷載1860 MPa時之和)。

    對整個模型分析進行網(wǎng)格劃分，其中齒板單元邊長為0.2。．箱梁體單元邊長為0.4 m．采用自由劃分網(wǎng)格．本模型一共劃分為92962個節(jié)點，劃分了50666g個單元，箱梁模型橫截面、透視圖及同格劃分如圖2～圖4所示。

    本模型H考慮箱梁在重力和預應力的作用下，箱梁腹板和底板各個方向的拉應力和主應力，這些應力的太小在一定程度上影響了箱梁腹板與底板裂縫的出現(xiàn)。

3.裂縫產生的原因分析

    3.1齒板錨固預應力筋對底板的影響

    由f預應力作用，齒板受到強大的壓力，齒板后面的混凝土將受到拉力，這種拉力大小直接影響到混凝土裂縫的出現(xiàn)與否。整個底板受拉分布情況如圖5所示。圖中可以看出由于受到重力和預應力作用，箱梁底板跨中受到正彎矩的作用，此段底板在縱向受到拉力的作用，其拉力低于0.7 MPa。隨著正彎矩值的減小，底板由跨中向邊跨的拉應力值也相應減小。這兩種作用使得底板沿著這個方向出現(xiàn)一段壓直力，在第一對齒板橫向兩個相鄰肯板周圍出現(xiàn)拉應力，這種拉應力貫穿整個底板橫截面，由于箱槳兩端自由度約束的原因，靠近邊跨的齒板周圍所受拉應力的范圍逐步減小，未形成底板全截面拉應力從箱梁底板縱向拉應力細部圖(圖6)可以看出，沿z軸方向的拉直力在每個齒板頭處向其周邊的混凝土輻射，越靠近齒板頭，該方同的拉應力就越大，最大壓應力達到了14.3 MPa，但是這種極限壓力影響的范圍非常小。齒板頭與底板交線處的應力值達到了5.6 MPa。隨著離齒板頭的距離的增大，拉應力的值逐漸變小，但這種逐漸變小的應力值分布的范圍越來越大，其中橫向相鄰齒板周圍的拉應力橫向貫通。齒板頭與底板相交處拉力值超過r混凝上的抗拉強度，是裂縫產生的直接原因。在設計上．這個部位應該加強鋼筋的配置。從圖6可以看出在箱梁梗腋處縱向拉應力相對箱梁底板的范圍鞍小，這主要是因為梗腋的橫截面積比底板處橫截面積大。從  圖6中還可“看出，縱向拉應力從底板逐漸延伸到腹板。

    3.2齒板錨固預應力筋對箱粱腹板的影響

    由于齒板與箱梁底扳和腹板邊界相交，齒板在強大的預應力的作用下，必然會影響到腹板的受力情況，主要悼現(xiàn)在同一側的齒板之間的腹板受到拉力。如圖7所示。這種拉應力在腹板上的丹布情況基本沿著齒板上表面方向傳遞，其影響面積很大。一直延伸到箱粱頂板，其值的大小在1.59 MPa上下，箱梁齒板頭處的縱向拉力更大，但面積較小箱梁中部的腹板在預應力的作用和箱梁自重的作用下大部分受到壓力，齒板后的箱梁梗腋則受到拉力，這充分說明，對齒板后的腹部加強構造筋的配置，對減少裂縫很有利、由拉力局部圖(圖8)可以看出，在齒板頭與腹板相交處，腹板拉力達到了4.77 MPa，超過了c50混凝土的抗拉強度在齒板頭的前方腹板和梗腋出觀了一小段壓應力，這是由于在同側齒板預應力對混凝土強大壓力作用造成的。

    通常由于齒板設計的原因，齒板頭的表面和齒板上表面基本垂直．這就連成新施加的預應力有一個豎直向下的分力。這也會對局部箱梁腹板造成拉應力，其影響如圖9所示，由圖9可以看出，離齒板頭越近的地方，這種豎直力向的拉應力越大，其較大值可以達到4.2 MPa,大致沿著預應力筋方向擴展，在連續(xù)粱橋的箱粱中，豎向拉應力通常不會對箱粱腹板縱向造成裂縫，因為腹板在豎向預應力作用下，縱向預應力對腹板的拉應力通常會被抵消一部分，因此增加豎向預直力可以減少箱梁腹板縱向裂縫產生的可能。

    由于齒板與腹板、底板梗腋的邊界相交，在對齒板頭截面施加壓力的時候，齒板相當于一個懸臂結構。必然會對腹板、底板、梗腋產生拉力的作用。以對腹扳橫向拉應力為例，這種對腥板拉應力在腹板一定范圍內可以達到，MPa(如圖10所示)，可對腹板內側局部產生裂縫。

4.結論

    綜上所述錨固預應力筋的齒板在預應力的強大作用下，會對愎板產生各個方向的拉應力，這些拉應力在一定程度上會影響到腹板的開裂狀況。有的只是在重力和預應力的組合情況下，直接超過混凝土的抗拉強度，有的在其他組臺下可能會出現(xiàn)裂縫，有的在其他組合下可能拉應力會被抵消，本文只對箱粱在重力和預應力作用下進行定性的應力分析。其他使用狀態(tài)下的組合需要在建模計算的時候考慮不同茼載變化。這種狀態(tài)下的應力情況更接近于實際情況，需要進一步研究。

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(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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