空心板端部底板裂縫成因分析

賴苑林

（廣東省冶金建筑設計研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

某高速公路，線上20m 空心板橋梁底板端部出現大量“八字形”斜向裂縫，裂縫由兩側支座向梁體邊緣兩側部分延伸，如圖1 所示。現對其成因進行分析。本文根據設計圖紙，采用Midas Civil 建立中板單梁實體模型，施加恒載和設計活載進行計算。根據模型計算結果，分析底板端部裂縫成因。

圖1 空心板底板端部裂縫

1 模型建立

空心板中板和邊板均出現類似病害，由于篇幅限制，本次只針對空心板中板進行分析，中板截面如圖2 所示，預應力平面布置端部節段如圖3 所示。

圖2 空心板橫斷面（單位：cm）

圖3 預應力平面布置節段

C50 混凝土采用實體單元模擬，預應力鋼絞線采用梁單元模擬，施加一期和二期恒載、預應力荷載和活載[1]，對空心板施加簡支約束。空心板實體模型如圖4 所示，整個模型共5535 個節點，4180 個單元。

2 模型分析

對實體模型進行計算后，截取端部區域進行分析發現，在荷載基本組合作用下，空心板端部底板部分區域出現較大拉應力，如圖5 所示，其最大拉應力達到3.7MPa，超過了C50 混凝土的拉應力標準值2.65MPa[2]。同時可以看出，出現拉應力的區域走向為由兩側支座指向梁體中間，與裂縫從支座兩側指向梁體邊緣外側走向對應。

圖4 空心板中板實體模型

圖5 端部拉應力區域示意

3 結語

根據模型分析結果可知，此種預應力筋平面布置形式不利于空心板受力，應在以后的設計中避免使用，以防止類似病害發生。

進一步分析預應力平面布置圖發現：預應力鋼筋在此處空缺，難以為混凝土提供預壓力，加上支座處應力集中，使得局部混凝土拉應力過大，最終導致混凝土開裂。