關(guān)鍵詞：掛籃澆注施工；橋梁合攏段；縱向裂縫 

　　1引言 

　　掛籃是懸臂澆筑法施工作業(yè)的主要設(shè)備。它主要包括主桁架、懸吊系與平衡重、行走系統(tǒng)、工作平臺(tái)以及底模。采用掛籃施工法的橋梁合攏段在使用的過程中，會(huì)不同程度的產(chǎn)生縱向裂縫，本文從空間有限元分析的角度，對(duì)掛籃施工法橋梁合攏段縱向裂縫的成因進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。 

　　2掛籃施工法橋梁合攏段縱向裂縫成因分析-結(jié)構(gòu)受力分析 

　　2.1工程概況 

　　某主橋上部的結(jié)構(gòu)采用的是（60+90+60）m的三跨預(yù)應(yīng)力混凝土變截面單箱單室連續(xù)箱梁，主跨箱梁的中心高度跨中是2.3m，按照二次拋物線的變化至距主墩的中心1.5m處是5.2m。主橋箱梁在0號(hào)塊墩頂處設(shè)置一道厚度時(shí)3m的橫隔板，中跨跨中設(shè)置一個(gè)厚度是0.8m的橫隔板以及邊跨端部要設(shè)置厚度是1.5m的橫隔板。橋面2%橫坡是根據(jù)調(diào)整箱梁頂板的坡度形成的，箱梁地面與箱梁頂板平行，橋頂面形成單向是2%的橫坡。主橋箱梁部分運(yùn)用縱向的預(yù)應(yīng)力體系。 

　　主橋箱梁橫斷面使用單箱單室懸臂的結(jié)構(gòu)，直腹板，頂板的寬度是12m，底板的寬度是7m，橋面板懸臂的長(zhǎng)度是2.5m，懸臂板端部的厚度是20cm，根部的厚度是60cm。箱梁頂板的厚度是28cm。底板的厚度是由跨中的28cm按照二次拋物線的變化至距主墩中心1.5m處的80cm。 ；之外為8m厚的厚度過渡段，腹板厚度由80cm線性漸變至60cm，從距主墩中心32m處直至中跨跨中或邊跨支點(diǎn)腹板厚度為60cm。 

　　主橋連續(xù)箱梁采用掛籃懸臂澆筑法施工，0號(hào)塊采用支架現(xiàn)澆，1-11號(hào)塊采用對(duì)稱平衡懸臂逐段澆筑法施工，箱梁縱向懸臂澆注分段長(zhǎng)度為（6×3m+5×4m）。箱梁墩頂現(xiàn)澆塊件（即0號(hào)塊）總長(zhǎng)12m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)度為13.92m，中跨合攏段長(zhǎng)度為2.0m。懸臂澆筑梁段中最大重量為116噸，掛籃自重暫時(shí)按60噸考慮，中跨合攏段施工吊架自重按30噸考慮。 

　　根據(jù)位置及功能的不同，可將箱梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束分為腹板束、頂板束、中跨地板束、邊跨地板束和邊跨及中跨合攏束。縱向鋼束均采用兩端張拉。 

　　為加強(qiáng)箱梁整體性，承受橫向彎矩，中橫梁布置橫向預(yù)應(yīng)力和豎向預(yù)應(yīng)力。 

　　主橋下部結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土柱式橋墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。主墩墩身為圓端形截面，厚度為3.0m，寬度為7.0m。主墩采用矩形承臺(tái)，厚度為3.0m，基樁為8Ф1.5m的鉆孔灌注樁。 

　　主、引橋過渡墩為雙柱式橋墩，矩形1.6×1.6m墩身，墩頂設(shè)置蓋梁。下部采用4根直徑Ф1.5m鉆孔灌注樁，墩柱與樁基之間采用承臺(tái)過度，承臺(tái)厚度為2.5m。 

　　2.2空間分析計(jì)算 

　　通過該橋所具備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其在縱向以及橫向上都是對(duì)稱的，合攏預(yù)應(yīng)力束在縱、橫向可以采取對(duì)稱布置的方式，通過對(duì)稱性原理可以發(fā)現(xiàn)，空間計(jì)算的模型取箱梁的一半即可，縱向可選取5、6、7號(hào)和合攏塊。箱梁混凝土所使用的是Solid187單元，預(yù)應(yīng)力筋所使用的是Link8單元。預(yù)應(yīng)力鋼束使用降溫法進(jìn)行模擬，坐標(biāo)軸的方向按照順橋的方向?yàn)閦軸，橫橋的方向?yàn)閤軸，豎橋的方向?yàn)閥軸，系統(tǒng)坐標(biāo)的原點(diǎn)選取合攏塊頂板上方的中點(diǎn)位置，劃分網(wǎng)格單元要注意，須采用自動(dòng)劃分的形式，邊界條件則根據(jù)平面桿系全橋模型的成橋狀態(tài)，計(jì)算出相應(yīng)的位移施加，有限元模型如圖1所示。 

　　2.3計(jì)算結(jié)果及分析 

　　沿箱梁底板上、下邊緣的x=0.0 m， ，0.35 m， ，0.65 m， ， 0.95m， ，1.25 m， ，1.55 m， ，1.85 m， ，2.15 m處，即橫橋向正應(yīng)力的分布。 

　　2.3.1底板上方混凝土橫向正應(yīng)力的分布 

　　根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知：1）對(duì)于底板下表面，x=0～0.50 m，混凝土的橫橋向正應(yīng)力表現(xiàn)為壓應(yīng)力；2） x=0.65 m，拉應(yīng)力開始出現(xiàn)。x=0.95～1.85 m，混凝土的橫橋向正應(yīng)力則是較大程度的拉應(yīng)力，多數(shù)應(yīng)力值已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于強(qiáng)度等級(jí)為C50的混凝土抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)數(shù)值，此時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生縱向的裂縫；3）x=2.00 m，此處的拉應(yīng)力值比較小，混凝土在一定程度上處于受壓的狀態(tài)。 

　　2.3.2 底板下方混凝土的橫向正應(yīng)力分布 

　　通過計(jì)算結(jié)果可知：1）底板下表面，x=0～1.40 m處，混凝土的橫橋向正應(yīng)力表現(xiàn)為拉應(yīng)力，多數(shù)已經(jīng)大于2 MPa；2）x=1.55～1.70 m處，拉應(yīng)力呈現(xiàn)出降低的趨勢(shì)。這里只是一小部分混凝土的橫橋向拉應(yīng)力超過了2 MPa，此種現(xiàn)象的存在也會(huì)使縱向裂縫產(chǎn)生；3）x=1.85 m處以后，此時(shí)混凝土多數(shù)處于受壓的狀態(tài)。 

　　2.4縱向裂縫原因分析 

　　基于上述的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的裂縫狀態(tài)的勘察以及設(shè)計(jì)、施工圖紙的研究分析，預(yù)應(yīng)力在張拉時(shí)，混凝土本身的強(qiáng)度是能夠滿足施工要求的，預(yù)應(yīng)力管道的偏差也是包含在允許的范圍內(nèi)，因此，底板縱向裂縫的產(chǎn)生時(shí)間應(yīng)該是在合攏塊澆筑以后。因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力過大，箱梁的截面尺寸也較大，泊松比的效應(yīng)較為明顯，造成橫橋向拉應(yīng)力值越來越大，超過了混凝土抗拉強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值，從而使底板產(chǎn)生縱向的裂縫。另外，合攏段產(chǎn)生縱向裂縫的原因還可能是預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)應(yīng)力作用過大，或者是由于其它各種因素效應(yīng)產(chǎn)生的橫向拉應(yīng)力變大的緣故。當(dāng)?shù)装宓臋M向配筋不足或者是鋼筋的尺寸不夠時(shí)，整體結(jié)構(gòu)的抗彎能力將大大減弱，那么，底板必然會(huì)產(chǎn)生很大的橫向拉應(yīng)力，當(dāng)橫向拉應(yīng)力值大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，底板就會(huì)產(chǎn)生縱向的裂縫。

　　3掛籃施工法橋梁合攏段縱向裂縫成因分析-試驗(yàn)檢測(cè)分析 

　　橋跨結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力的偏心作用下，容易產(chǎn)生撓曲變形，預(yù)應(yīng)力筋在張力作用下可以保持直線的狀態(tài)，所以力筋對(duì)變形的橋梁產(chǎn)生了反向的作用力。反向的作用力 q 可通過荷載平衡法來進(jìn)行計(jì)算。 

　　在實(shí)驗(yàn)室制作一試驗(yàn)梁，然后對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行分級(jí)加載，試驗(yàn)梁在張拉階段和荷載試驗(yàn)階段，設(shè)置了大量的應(yīng)變片，這對(duì)構(gòu)件的變形、鋼筋的應(yīng)變、砼的應(yīng)變能力是個(gè)考驗(yàn)，特別在預(yù)應(yīng)力筋位置砼的上下兩表面，進(jìn)行全過程的測(cè)試，試驗(yàn)表明，試驗(yàn)梁在張拉過程中，底板上表面橫向拉應(yīng)變?yōu)橄卤砻娴?0%左右，但是理論橫向拉應(yīng)變僅為實(shí)測(cè)底板的一半，此種現(xiàn)象說明局部效應(yīng)十分明顯，極易產(chǎn)生縱向裂縫。 

　　4 結(jié)束語(yǔ) 

　　通過分析掛籃施工法橋梁合攏段縱向裂縫產(chǎn)生的原因，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論，希望可以對(duì)實(shí)際工程有所幫助。 

　�。�1） 在中跨底板合攏束的不利空間效應(yīng)作用下，跨中附近的箱梁底板則會(huì)產(chǎn)生較大的橫向拉應(yīng)力。關(guān)于大跨徑的連續(xù)箱梁底板合攏束的空間不良影響，設(shè)計(jì)人員在整個(gè)橋梁的整體平面計(jì)算中，是很容易忽略這方面的問題，因此，在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該應(yīng)逐段進(jìn)行驗(yàn)算。 

　�。�2） 根據(jù)對(duì)比隔震結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)在豎向地震波的激勵(lì)反應(yīng)能夠發(fā)現(xiàn)，隔震結(jié)構(gòu)在一定程度上能放大豎向地震波的作用，因此，設(shè)計(jì)隔震結(jié)構(gòu)時(shí)，一定要計(jì)算隔震結(jié)構(gòu)在豎向地震波的激勵(lì)反應(yīng)，以此判斷隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否能夠達(dá)到安全度以及穩(wěn)定性的要求。此時(shí)還要考慮到結(jié)構(gòu)在豎向地震波的作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力是如何發(fā)生變化的。從而對(duì)結(jié)構(gòu)的配筋以及截面積進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。 

　�。�3） 設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行底板合攏束布置時(shí)，必須要嚴(yán)格按照布置的原則，盡量地靠近腹板進(jìn)行布置，并根據(jù)實(shí)際的受力情況，對(duì)抗徑向力的吊筋構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則底板混凝土容易出現(xiàn)拉脫的現(xiàn)象；另外，由于底板內(nèi)上下兩層均有縱向以及橫向構(gòu)造的鋼筋，因此，為了確保鋼筋能夠形成構(gòu)成骨架，應(yīng)該布置“平衡鋼筋”，將上下兩層的橫向鋼筋連接成為一個(gè)整體，從而防止底板的縱向裂縫以及劈裂所產(chǎn)生的破壞；另外，底板較薄時(shí)，最好不要在底板進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋的設(shè)置，這樣可以確保波紋管下混凝土的質(zhì)量。 

　�。�4） 為了避免薄壁箱梁底板在張拉合攏束時(shí)產(chǎn)生的縱向開裂，必須保證其厚度和波紋管下方的混凝土最小保護(hù)層的厚度。 

　　（5） 對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的設(shè)計(jì)，須重視箱梁底板的尺寸擬定以及構(gòu)造鋼筋，底板的厚度尤為重要，先運(yùn)用平面程序進(jìn)行整體方面的計(jì)算，接下來運(yùn)用空間分析程序進(jìn)行局部的驗(yàn)算。 

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