淺析公路橋梁主墩聯系墻混凝土裂縫

郭皆煥

浙江中交通力工程設計有限公司 浙江 杭州 310000

正文：

引言

對于混凝土墩身出現裂縫的情況是一種常見的工程問題，按照混凝土裂縫寬度的不同可簡單的分為三種情況：①表面裂縫問題，使用過程中橋體表面出現的細微裂縫；②深層裂縫問題，相對與表層細微裂縫要嚴重，必須采取相應的維修加固措施；③貫穿裂縫是指穿透了整個混凝土結構層，會破壞結構的整體性，改變混凝土的受力條件，從而有使局部甚至整體結構發生破壞的可能，嚴重影響建筑物的質量和運行安全。裂縫的存在將直接影響橋梁結構的美觀性，其次更加會導致結構的穩定性和實際使用性能，這種危害以貫穿裂縫最為凸出。

1、公路橋梁概述

白溪大橋上跨白溪。橋梁全長3 4 0 m，跨徑布置為4×25+35+60+35+4×25m，單幅橋面全寬22m=0.5m（護欄）+12.5m（行車道）+1.5m（綠化帶）+3.5m（非機動車道）+3.5m（人行道）+0.5m（護欄）。

上部結構：引橋為預應力鋼筋混凝土現澆箱梁，主橋為預應力變截面箱梁。

下部結構：引橋為柱式墩、臺，鉆孔灌注樁基礎，主橋為樁接承臺墩，主墩設置了橫橋向聯系墻。

主橋主墩豎向裂縫出現在墩身中間聯系墻部位，墻頂和側面都有，部分裂縫已經貫穿至對面，豎向裂縫共10條，計36.5m，其中超限裂縫4條，計26m，Dmax=1.57mm。

圖1.1 墩身豎向超限裂縫

圖1.2 主墩墩身裂縫位置示意圖

圖1.3 主墩立面、平面圖

2、 主墩墩身驗算

（1） 結構離散圖

橋墩靜力計算以空間桿系理論為基礎，采用MIDAS/Civil進行結構分析。結構離散圖見圖7.1。

圖2.1 結構離散圖

（2）計算參數

①鋼筋混凝土重力密度：26kN/m3

②二期恒載：包括欄桿、人行道、防撞護欄、側分帶和橋面鋪裝。

③橋梁結構局部加載采用車輛荷載，車輛荷載沖擊系數＝0.3。

④基礎不均勻沉降：1mm。

（3）施工階段劃分

施工階段劃分見表2.1。

表2.1 施工階段劃分表

（4）正常使用極限狀態驗算

墩身縫寬度驗算，在短期效應荷載作用下，各單元裂縫寬度如下圖所示，最大裂縫寬度為0.44mm出現在墩身頂部大于0.2mm，不滿足規范要求。產生裂縫的主要荷載為基礎的不均勻沉降。

圖2.2 裂縫寬度圖（單位：mm）

產生裂縫的主要荷載為基礎的不均勻沉降。由下圖可知，在基礎不均勻沉降的作用下墩身頂部會出現5.1MPa的拉應力。

圖2.3 基礎不均勻沉降1m墩身應力圖

圖2.4 基礎不均勻沉降1m墩身應力圖（含變形示意圖）

3、成因分析

1）主橋主墩樁基平面布置不合理，上部結構荷載通過支座傳遞到墩身和基礎時，橫橋向主墩邊樁豎向力大于中樁，邊樁的豎向位移略大于中樁，主墩承臺會因邊樁和中樁的豎向位移差而發生豎向彎曲變形，導致墩身聯系墻頂面橫橋向受拉，當邊樁和中樁的豎向位移差超過一定限值，裂縫就會首先從墩身聯系墻頂面產生，然后向聯系墻側面延伸，形成倒U形裂縫。圖2.2是邊樁豎向位移比中樁大1mm情況下，墩身聯系墻的應力示意圖，墩身聯系墻的裂縫寬度為0.44mm。

2）混凝土本身的收縮徐變和使用過程中車輛荷載對墩身的沖擊，裂縫寬度會進一步加大。

4、結論

在樁基不均勻沉降的作用下墩身橫橋向抗裂驗算不滿足規范要求。同一橋墩內會產生樁基不均勻沉降的主要原因是本橋群樁基礎樁基平面布置不合理，橫橋向邊樁與中樁受力較為不均勻。由此可見在設計過程中結合結構受力情況，合理設置橋梁構造顯得尤為重要，有利于提高結構的耐久性。