(1)板底纵向裂缝
与普通的钢筋混凝土空心板梁桥相比,空心板桥底板的纵向裂缝(如图 1.9)一般多出现于预应力混凝土空心板,其特点是具有普遍性且数量较多。纵向裂缝在桥梁服役运营期间随时间增多、增长,并加宽。
图1.9 空心板桥底板裂缝
大量理论与工程研究表明,底板纵向裂缝出现的一般特点有:
①若在底板出现较严重的贯穿裂缝,一般是沿着底板预应力筋方向通贯整个主梁底板,且周围一般伴随析白、渗水、锈迹现象;
②若在底板未出现贯穿裂缝,而是不连续纵缝,则主要集中出现在跨中位置,呈现局部多,集中性高的特点;
③底板主筋锈蚀也是底板纵缝产生的原因之一,主筋锈蚀导致抗剪、抗拉效应不足,引起底板拉应力过大而形成开裂。
研究表明,预应力空心板梁桥底板纵向裂缝产生的原因如图1.10所示:
图1.10 预应力空心板梁桥板底纵向裂缝成因
(2)板底横向裂缝
板底横向裂缝主要出现在在普通空心板梁桥中,但预应力空心板梁桥也有出现。横向裂缝一般特点有:
①集中出现于底板跨中位置,并由跨中沿纵桥向两侧发展;
②裂缝宽度较小,一般不大于 0.2mm;
③横缝一般出现在板底,即使边板、底板出现横缝,也极少发展至腹板,且宽度较小。
1.11 空心板板底横缝
普通钢筋混凝土空心板板底横向裂缝产生的直接原因是强度不足。由温度、施工等原因引起的混凝土开裂造成主梁带缝工作,超过承载能力则裂缝发展,影响结构安全。
而预应力钢筋混凝土空心板板底的横向裂缝产生原因一般有以下两点:
① 空心板铰缝发生病害
空心板铰缝发生病害会削弱梁板间的横向联系,降低空心板的整体性和横向刚度,增大荷载作用下各板的横向分布系数。一旦铰缝发生失效破坏引起单板受力,主梁各板的承载力严重不足,抗弯能力大大下降,板底出现开裂,形成横缝。因此铰缝破坏是板底横缝产生的一大诱因。
(a)失效段布置
预应力空心板多采用先张法施工,需在空心板两端设置部分预应力筋失效段。若由于人为原因在施工时使失效段过长则极易造成该段预应力不足而引起两端混凝土开裂。或设置过多失效段钢束于同一平面,造成该平面预应力突然下降过大,也可能造成梁端 1~2m 范围内出现横向裂缝。
(b)放张顺序及工艺
放张过程中,钢绞线回缩对砼产生压应力,底板砼被压缩,使梁体起拱。若放张是采用短束先放的顺序,未放松的预应力束对梁体有约阻力,导致应力重分布而在预应力束较少的断面产生横向裂缝;放张时,因钢绞线瞬间解除约束向梁体方向回缩而形成冲击力,造成梁体内钢绞线预应力损失,此时,横向裂缝易出现在预应力损失最大的梁端部断面。
(c)底模平整度限制
放张时,梁体应在预应力筋作用下起拱。但为使支座处于水平受力状态,板端部底面2%的斜面必需配以混凝土楔形块,又出于底模平整度考量,底模两端各有台阶。起拱时楔形块及台阶共同作用阻碍了梁体的回缩,产生拉应力而形成横向裂缝。