２０１６年０５月第０５期 ＤＯＩ：１０．１６７９９￣．ｃｎｋｉ．ｃｓｄｑｙｆｈ．２０１ ６．０５．０２７ 城市道桥与防洪 桥梁结构 ９９ 预应力混凝土连续箱梁后浇段裂缝成因分析及 三维有限元模拟 张春雷 （上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市２０００９２） 摘 要：采用分段浇注施工的预应力混凝土梁后浇段，由于受力情况复杂，在使用过程中出现开裂现象。针对裂缝病害产生的 原因，提出从设计、施工和运营三个方面分析开裂原因的方法，并以一座采用分段浇筑施工的三跨连续粱为例进行分析。通过建 立三维实体单元模型模拟该连续梁，分析发现，后浇段配束方案可能是导致该区域开裂的原因，施工过程中支架对结构的作用 也可能导致该结构底板出现裂缝，而运营过程中的超载对结构影响较小。 关键词：混凝土连续梁；分段浇筑；混凝土开裂；实体单元；有限元分析 中图分类号：Ｕ４４５．７ ｌ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００９—７７１６（２０１６）０５—００９９—０４ ０引言 预应力混凝土桥梁在预应力作用下混凝土处 于受压状态，被认为具有良好的耐久性，已建的众 多预应力混凝土桥梁已安全服役多年。然而，国内 亦有关于预应力混凝土连续梁出现裂缝等病害的 报道［”。 混凝土桥梁开裂后，截面发生削弱，空气中的水 分和二氧化碳更容易侵入混凝土内部从而引起钢筋 锈蚀，钢筋锈蚀膨胀又加剧了裂缝开裂程度。这些 采取分段浇注再合拢的施工方法。这种施工方法 可以减少大体量混凝土浇注产生的水化热导致的 裂缝，提高施工效率和施工质量。然而，由于合拢 段处存在新老混凝土交界面，不同龄期和不同应 力历史的混凝土在此处交界，预应力钢束也经常 设计为在该界面上锚固，从而导致该局部区域混 凝土受力情况复杂，准确分析其受力状态比较困 难。分析已建的该类型桥梁可以发现，施工完成和 服役若干年后在后浇段处经常发现局部开裂，严 重影响了结构使用性能，有些甚至危害到桥梁承 载能力。如图１所示，某三跨连续梁后浇段附近箱 梁底板裂缝分布情况，在后浇段边跨侧底板存在４ 条斜裂缝①～④。 共同导致了构件承载能力和使用性能的降低圈。因 此，分析预应力混凝土连续梁开裂原因，对病害处 理及结构构件维护，甚至指导设计都具有重要意 义。研究人员和工程设计人员在这方面做了较多工 作ｐ＿卅。然而，已有的研究主要关注于诸如大跨径的 宽翼缘薄腹板箱梁等空间受力复杂的结构形式『】Ｏｌ， 而对于较为常见的采用分段浇注的混凝土箱梁后 浇段裂缝问题，现有的研究还较少。 本文将针对预应力混凝土连续箱梁中较为常 见的后浇段裂缝进行分析，从设计、施工和运营各 个阶段分析裂缝产生的原因，并通过建立三维有 限元模型的方法对其进行分析验证。 图１连续箱梁后浇段底板裂缝分布（单位：ｃｍ） 学者们针对裂缝成因分析，提出了多种病害 诊断方法。本文提出可以从桥梁建造过程考虑，通 过设计、施工和运营情况三个方面对裂缝成因进 １现浇连续梁分段浇筑施工方法及病害诊断 对于多跨现浇连续梁，当跨径较大或者跨数 较多时，考虑到混凝土浇注和振捣的便利性，一般 收稿日期：２０１６—０２—１８ 作者简介：张春雷（１９８７一），男，山东莒县人，博士，工程师 从事桥梁设计工作。 行诊断分析。 设计方面，为了预应力钢束张拉的便利性，设 计方案中往往将钢束在混凝土交界面处锚固，没 有或只有少量钢束通过后浇段。虽然后浇段一般 位于结构恒载弯矩较小的位置，但由于结构形式 不同，承受的荷载各异，该区域受力情况一般比较