CN102561199A

CN102561199A - 一种独柱混凝土桥墩负弯矩拉力区竖向抗裂的方法

Info

Publication number: CN102561199A
Application number: CN2012100172615A
Authority: CN
Inventors: 项贻强; 刘成熹; 吴强强; 陈雪奖
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种独柱混凝土桥墩负弯矩拉力区竖向抗裂的方法。现有独柱混凝土桥墩裂缝的控制方法耐久性不强。本发明包括混凝土墩柱身、普通钢筋、横桥向预应力钢筋、纵桥向预应力钢筋、预应力管道、模板、临时支撑、锚固体系和封锚混凝土。在实施过程中首先预埋预应力管道，再浇注混凝土墩柱身，等混凝土墩柱身浇筑完毕达到28天强度后,将横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋贯穿预应力管道，然后按张拉控制应力张拉横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋，最后在横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋的锚固端，采用封锚混凝土密封锚固端。本发明调整了混凝土桥墩的内部应力和抗裂性能，改善提高混凝土桥墩的抗剪性能和抗局部劈裂的性能。

Description

一种独柱混凝土桥墩负弯矩拉力区竖向抗裂的方法

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种独柱混凝土桥墩负弯矩拉力区竖向抗裂的方法。

背景技术

目前，独柱式桥墩作为一种典型的桥梁下部结构形式，广泛应用于各类城市高架以及高等级公路桥梁中，其具有形式美观，占用桥下空间小等优点。关于独柱桥墩梁桥梁的设计，过去主要集中在上部构造钢筋混凝土或预应力混凝土箱形梁桥的受力分析，而对独柱桥墩梁的专门研究、尤其是空间受力及实用的设计方法研究较少。因此以往修建的独柱桥墩梁、尤其是墩顶纵桥向的竖向裂缝和支座附近的劈裂裂缝较多。事实上，墩顶纵桥向的竖向裂缝主要是在墩顶负弯矩的作用下，其混凝土抗拉强度不足导致，而支座附近的劈裂裂缝主要为独柱式桥墩斜截面剪应力或主拉应力超过混凝土抗拉强度限值导致的。因此，有必要从设计理念和方法上改善其受力，确保其结构的耐久与适用。

现有独柱混凝土桥墩裂缝的控制方法及不足之处为：

（1）普遍采用钢筋混凝土结构，用悬臂梁的平截面假定理论或深梁理论估算应力并进行裂缝宽度的控制，按梁理论或深梁理论计算应力和控制裂缝宽度时，易导致墩顶负弯矩区的拉应力估计不足，致使实际的混凝土裂缝常常比预估的要大得多，另作为钢筋混凝土，其在正常使用状态下墩顶负弯矩区将不可避免带裂缝工作，从而影响结构的耐久性。

（2）在负弯矩区增配抗裂钢筋是减少负弯矩区裂缝宽度的一种方法，虽然在一定程度上能控制墩顶竖向裂缝的开展，但无法控制这种独柱式桥墩在斜截面由主拉应力产生的裂缝。

（3）在支座附近，当上部传至钢筋混凝土桥墩的支反力较大,而支座锚垫板尺寸较小时，桥墩除易出现顺桥向的负弯矩区的裂缝外，还可能出现由泊松比效应产生的过大劈裂力的裂缝。

发明内容

本发明的目的是提出一种独柱混凝土桥墩负弯矩拉力区竖向抗裂的方法。

本发明包括混凝土墩柱身、普通钢筋、横桥向预应力钢筋、纵桥向预应力钢筋、预应力管道、模板、临时支撑、锚固体系和封锚混凝土。

本发明方法技术方案采用如下实施步骤：

步骤(1).在桥墩施工过程中，在临时支撑搭设完毕、普通钢筋绑扎完成、模板搭设完毕后，预埋预应力管道，布置的横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋的数量和形式由计算确定，计算控制条件：对于桥墩盖梁的负弯矩区控制截面，由钢筋混凝土构件调整成按全预应力或部分预应力A类构件进行控制。

步骤(2).在预应力管道预埋完毕后，浇注混凝土墩柱身，当混凝土墩柱身浇筑完毕达到28天强度后,将横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋贯穿预应力管道。

步骤(3).按张拉控制应力张拉横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋，张拉顺序依据对称原则，张拉完成后，将横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋的张拉端都用锚固体系锚紧，灌浆填满横桥向预应力钢筋和预应力管道、纵桥向预应力钢筋和预应力管道之间的空隙。

步骤(4).在横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋的锚固端，采用封锚混凝土密封锚固端，拆除模板。

所述的横桥向预应力钢筋和纵桥向预应力钢筋，为精轧螺纹钢或预应力钢绞线，其孔数或股数为多个对称布置或多排布置；

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

1、调整混凝土桥墩的内部应力和抗裂性能

本发明在原有钢筋混凝土桥墩的基础上增加了纵横向预应力束布置，当混凝土桥墩浇筑完毕达到28天强度后,张拉预应力束能有效调整混凝土桥墩的内部应力，防止墩顶负弯矩区的竖向裂缝的产生，提高混凝土桥墩的耐久性。

2、改善提高混凝土桥墩的抗剪性能

本发明中，在墩中施加的横桥向永久预应力索，可增加桥墩的横桥向混凝土的预压应力，提高桥墩的抗剪性能。

3、提高混凝土桥墩纵桥向抗局部劈裂的性能

本发明中，在墩中施加的纵桥向永久预应力索，可减小在局压劈力荷载作用下的纵桥向混凝土应力，防止帽梁混凝土沿横桥向因劈拉应力过大而开裂。

附图说明

图1是本发明的预应力体系立面布置图。

图2是本发明预应力体系纵断面布置图。

图3是预应力管道与普通钢筋立面布置图。

图4是本发明混凝土桥墩临时支架搭设立面布置图。

图5是本发明混凝土桥墩临时支架搭设纵断面布置图。

图6是本发明封锚后的混凝土桥墩普通钢筋与预应力筋的立面布置图。

图7是本发明封锚后的混凝土桥墩普通钢筋与预应力筋的纵断面布置图。

图中：混凝土墩柱身1、普通钢筋2、横桥向预应力钢筋3、纵桥向预应力钢筋4、预应力管道5、模板6、临时支撑7、锚固体系8、封锚混凝土9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明包括混凝土墩柱身1、普通钢筋2、横桥向预应力钢筋3、纵桥向预应力钢筋4、预应力管道5、模板6、临时支撑7、锚固体系8和封锚混凝土9。

本发明方法采用如下实施步骤：

步骤(1).在桥墩施工过程中，在临时支撑7搭设完毕、普通钢筋2绑扎完成、模板6搭设完毕后，预埋预应力管道5，布置的横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4的数量和形式由计算确定，计算控制条件：对于桥墩盖梁的负弯矩区控制截面，由钢筋混凝土构件调整成按全预应力或部分预应力A类构件进行控制。

步骤(2).在预应力管道5预埋完毕后，浇注混凝土墩柱身1，当混凝土墩柱身1浇筑完毕达到28天强度后,将横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4贯穿预应力管道5。

步骤(3).按张拉控制应力张拉横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4，张拉顺序依据对称原则，张拉完成后，将横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4的张拉端都用锚固体系8锚紧，灌浆填满横桥向预应力钢筋3和预应力管道5、纵桥向预应力钢筋4和预应力管道5之间的空隙。完成灌浆的混凝土墩柱身1的钢筋布置图如图4、图5所示。

步骤(4).在横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4的锚固端，采用封锚混凝土9密封锚固端，拆除模板6。此时，已加固完成的混凝土墩柱身1的钢筋布置图如图6、图7所示。

所述的横桥向预应力钢筋3和纵桥向预应力钢筋4，为精轧螺纹钢或预应力钢绞线，其孔数或股数为多个对称布置或多排布置。

实施例

如图1、2、3所示，本发明包括混凝土墩柱身1、普通钢筋2、横桥向预应力钢筋3、纵桥向预应力钢筋4、预应力管道5、模板6、临时支撑7、锚固体系8、封锚混凝土9。混凝土墩柱身1高7.455m，纵桥向厚2.2m，墩帽梁墩柱处梁高4m、挑臂外侧处梁高2m，纵桥向墩帽梁厚3.2m。墩帽梁的普通钢筋2布置如图3所示，其中盖梁上缘横桥向布置78Φ28的HRB355钢筋，其中22根为下弯起钢筋，支座底部增设钢筋网片，为加强墩帽梁的抗剪强度，除弯起钢筋外，还配置了10肢Φ12100箍筋，纵桥向预应力钢筋4布置采用12根细牙螺纹高强螺杆，水平布置4排，竖向布置2排，采用M30×2细牙螺纹高强螺杆,张拉控制应力463.5KN，使纵桥向混凝土拉应力得到控制。在横桥向，布置横桥向水平预应力钢绞线，盖梁共设置7束，共2排，上排4束，下排3束，每束13φ^s 15.20钢绞线，张拉控制应力2538.9KN，使横桥向混凝土拉应力得到控制。

按上述实施例要求，在临时支撑7搭设完毕，普通钢筋2绑扎完毕、模板6搭设完毕后预埋波纹管。在波纹管预埋完毕后，浇注混凝土墩柱身1，当混凝土桥墩浇筑完毕达到28天强度后, 将横桥向水平预应力钢绞线和纵桥向预应力细牙螺纹高强螺杆贯穿波纹管。按张拉控制应力先张拉纵桥向预应力细牙螺纹高强螺杆，张拉控制应力为463.5KN，张拉顺序依据对称原则，先张拉上排6根，再张拉下排6根。张拉完纵桥向预应力细牙螺纹高强螺杆后，张拉横桥向水平预应力钢绞线，张拉控制应力为2538.9KN，也按照对称张拉原则，先张拉上排4束，再张拉下排3束。张拉完成后，将横桥向水平预应力钢绞线和纵桥向预应力细牙螺纹高强螺杆的张拉端都用锚固体系8锚紧，灌浆填满横桥向水平预应力钢绞线和波纹管、纵桥向预应力细牙螺纹高强螺杆和波纹管之间的空隙。在横桥向水平预应力钢绞线和纵桥向预应力细牙螺纹高强螺杆的锚固端，采用封锚钢筋混凝土9进行封锚，封锚钢筋混凝土9的钢筋网采用直径12mm间距10×10cm的钢筋网。最后拆除模板6。

Claims

1.一种独柱混凝土桥墩负弯矩拉力区竖向抗裂的方法，其特征在于该方法包括混凝土墩柱身（1）、普通钢筋（2）、横桥向预应力钢筋（3）、纵桥向预应力钢筋（4）、预应力管道（5）、模板（6）、临时支撑（7）、锚固体系（8）和封锚混凝土（9）；其具体实施步骤如下：

步骤(1).在桥墩施工过程中，在临时支撑（7）搭设完毕、普通钢筋（2）绑扎完成、模板（6）搭设完毕后，预埋预应力管道（5），布置的横桥向预应力钢筋（3）和纵桥向预应力钢筋（4）的数量和形式由计算确定，计算控制条件：对于桥墩盖梁的负弯矩区控制截面，由钢筋混凝土构件调整成按全预应力或部分预应力A类构件进行控制；

步骤(2).在预应力管道（5）预埋完毕后，浇注混凝土墩柱身（1），当混凝土墩柱身（1）浇筑完毕达到28天强度后,将横桥向预应力钢筋（3）和纵桥向预应力钢筋（4）贯穿预应力管道（5）；

步骤(3).按张拉控制应力张拉横桥向预应力钢筋（3）和纵桥向预应力钢筋（4），张拉顺序依据对称原则，张拉完成后，将横桥向预应力钢筋（3）和纵桥向预应力钢筋（4）的张拉端都用锚固体系（8）锚紧，灌浆填满横桥向预应力钢筋（3）和预应力管道(5)、纵桥向预应力钢筋(4)和预应力管道（5）之间的空隙；

步骤(4).在横桥向预应力钢筋（3）和纵桥向预应力钢筋（4）的锚固端，采用封锚混凝土（9）密封锚固端，拆除模板（6）。