[发明专利]一种独柱混凝土桥墩负弯矩拉力区竖向抗裂的方法

说明书

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。