摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋由于具有結(jié)構(gòu)輕盈、抗彎、抗扭性能優(yōu)良等眾多優(yōu)點(diǎn)，在橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但這些橋梁在修建過程中和運(yùn)營(yíng)過程中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)梁體不同部位出現(xiàn)橫向、縱向和斜向等裂縫。裂縫一旦出現(xiàn)，輕則影響結(jié)構(gòu)的耐久性，重則直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全。對(duì)此，應(yīng)予以重視，弄清裂縫產(chǎn)生的原因，采取措施預(yù)防裂縫發(fā)生。本文作者對(duì)連續(xù)梁箱梁橋裂縫成因進(jìn)行了分析總結(jié)，歸納研究出裂縫大致種類及形成因素，并針對(duì)性地提出了預(yù)防和控制裂縫的措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力 連續(xù)梁 裂縫分析 防治措施

一、頂?shù)装蹇v向裂縫

縱向裂縫是主要的裂縫類型。裂縫是由于頂板橫橋向拉應(yīng)力過大造成的。在恒載、活載和溫度荷載的作用下，都會(huì)產(chǎn)生橫橋向拉應(yīng)力。

1.沿后張法預(yù)應(yīng)力孔道的裂縫

這種裂縫一般都出現(xiàn)在頂?shù)装宀贾妙A(yù)應(yīng)力束最薄處及預(yù)應(yīng)力管道距混凝土表面最近的 預(yù)應(yīng)力束處。當(dāng)混凝土板受力彎曲時(shí)，就易產(chǎn)生縱向裂縫。

防治措施：合理地布置預(yù)應(yīng)力束，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)安設(shè)錨頭，減少施工誤差。要使預(yù)應(yīng)力管道盡量靠近腹板，有足夠的混凝土層，管道間的距離不能過小，至少應(yīng)保持18~20cm。從統(tǒng)計(jì)來看，板厚小于波紋管直徑3倍時(shí)常會(huì)出現(xiàn)劈裂縫。在混凝土板內(nèi)上下層鋼筋之間設(shè)置足夠的抗拉錨筋，可避免經(jīng)向崩裂，抗拉錨筋雖不屬結(jié)構(gòu)鋼筋但決不可忽視。

2.后澆帶縱向裂縫

這種裂縫往往沿后澆帶頂?shù)装灞∪醪课煌ㄩL(zhǎng)分布，在混凝土強(qiáng)度形成后就已經(jīng)產(chǎn)生。經(jīng)過對(duì)施工工藝、裂縫分布分析，這種裂縫主要是混凝土硬化期間由于溫度收縮作用引起的。后澆帶不設(shè)箱室而梁高通常在1.3~1.5m，混凝土體積大，水化熱根據(jù)水泥用量不同，可使構(gòu)件內(nèi)部升溫60℃~70℃，內(nèi)部混凝土體積膨脹，受兩端先 澆混凝土約束，使順橋向受壓，橫橋向受拉，當(dāng)橫橋向的拉應(yīng)力高于混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，則沿縱橋向產(chǎn)生裂縫。

防治措施：減少混凝土早期水化熱和早期收縮，選用低水化熱 的水泥，良好級(jí)配的集料，摻人適量的粉煤灰或外加劑，減少水泥用 量，可降低混凝土內(nèi)部升溫，減小內(nèi)外溫差， 同時(shí)加強(qiáng)縱橋向的勁性鋼筋骨架，有利于減小縱向溫度伸長(zhǎng)變形時(shí)混凝土的擠壓而減小混凝土橫向受拉應(yīng)力，減少或避免早期此類縱向裂縫出現(xiàn)。

3.橫向變形過大引起縱向裂縫

對(duì)于一些在縱向預(yù)留了大量的預(yù)應(yīng)力孔道的梁體，由于削弱了梁板的有效厚度，而橫橋向的端梁、隔梁只采用大直徑鋼筋骨架，不設(shè)預(yù)應(yīng)力，施工時(shí)大噸位縱向預(yù)力張拉引起橫向變形。較大的橫向變形就會(huì)導(dǎo)致頂?shù)装蹇v向裂縫。

防治措施：優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理地布設(shè)箱梁橫斷面，在規(guī)范允許范圍內(nèi)適當(dāng)增加頂?shù)装搴穸龋?彌補(bǔ)因縱向預(yù)應(yīng)力孔道造成有效面積的削弱。橫向盡可能布設(shè)預(yù)應(yīng)力束，可通過與縱向預(yù)應(yīng)力筋同步或提前張拉橫向筋，使頂板混凝土同時(shí)四面受力，以克服較多裂縫的出現(xiàn)。

二、翼緣板、腹板縱向水平裂縫

箱梁混凝土施工時(shí)，腹板、翼板采用二次澆筑工藝，為了外觀美觀，通常要在腹板頂部、翼板根部分層。先期澆筑完成的腹板混凝土強(qiáng)度較高，翼板混凝土成型時(shí)，水化熱引起的收縮變形向下受到腹板及底模限制轉(zhuǎn)而向上變形，引起沿翼板根部水平縱向裂縫。

防治措施：調(diào)整混凝土水泥用量，降低因水化熱而使混凝土內(nèi)部溫度的急劇升高而后又大幅降溫帶來的混凝土收縮應(yīng)變�，F(xiàn)澆箱梁混凝土的強(qiáng)度等級(jí)都能達(dá)到 C50以上，甚至 C60，施工單位的生產(chǎn)配比必須比設(shè)計(jì)強(qiáng)度的目標(biāo)配比有更多的混凝土強(qiáng)度多余量，才能保證滿足質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。但混凝土強(qiáng)度的增加，通常會(huì)采用增加水泥用量，混凝土強(qiáng)度越高，高標(biāo)號(hào)水泥用量越多，混凝土水化熱和收縮率都會(huì)增大。對(duì)此，要通過提高的粗細(xì)集料的質(zhì)量，將混凝土中的水泥用量降低，以解決此類裂縫的出現(xiàn)。

三、保護(hù)層不足引起的裂縫

如果混凝土質(zhì)量較差或混凝土鋼筋保護(hù)層不足而引起的裂縫，在混凝土拆模后養(yǎng)護(hù)不及時(shí)立即顯現(xiàn)，有的隨著混凝土的緩慢收縮而出現(xiàn)。這類裂縫通常出現(xiàn)在箱梁頂面，沿著表面鋼筋位置分布。由于頂層鋼筋較粗，如水灰比過大，表層混凝土粗骨料過少，混凝土收縮時(shí)在鋼筋頂部產(chǎn)生集中的收縮應(yīng)力，造成其位置與鋼筋完全重合的裂縫。當(dāng)水順著裂縫滲入， 鋼筋銹蝕后氧化物的體積可膨脹2～4倍以上，造成保護(hù)層的混凝土崩裂剝落。

防治措施：嚴(yán)格控制箱梁頂面混凝土保護(hù)層厚度，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。通過施工觀察表明，水灰比控制較好且保護(hù)層充分的較少沿鋼筋位置出現(xiàn)裂縫。另外，在設(shè)有防裂鋼筋網(wǎng)時(shí)，就不能簡(jiǎn)單地將防裂鋼筋網(wǎng)放在保護(hù)層中，防裂網(wǎng)必須也有20～30㎜以上的保護(hù)層，且盡量使用細(xì)而密的表層鋼筋，鋼筋直徑最好不超過16㎜。

四、收縮裂縫

收縮裂縫是混凝土施工現(xiàn)場(chǎng)最常見的一類裂縫，可能發(fā)生在構(gòu)件的很多部位，這類裂縫很細(xì)很小，但對(duì)鋼筋混凝土的耐久性危害較大。從混凝土收縮應(yīng)力產(chǎn)生的原因分析，主要是混凝土早期水泥水化作用引起溫度變化而使混凝土產(chǎn)生收縮變形。這種變形使沒有受到約束的混凝土表面，當(dāng)收縮拉應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)就產(chǎn)生裂縫。

防治措施：溫度收縮和水化收縮造成的裂縫往往是疊加的，應(yīng)從控制水泥用量、水化熱， 關(guān)注早晚晝夜天氣溫度變化，加強(qiáng)冬季混凝土表面保溫，減小混凝土內(nèi)外溫差等方面全方位采取措施控制產(chǎn)生裂縫的各種因素。此外，控制水灰比可有效地減少混凝土塑性收縮。通過摻加高效減水劑，在滿足施工需要的坍落度、和易性的同時(shí)，可將水灰比降至0.35—0.4 之間。另外提高振搗質(zhì)量，防止浮漿集中過厚，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)也是預(yù)防此類裂縫的主要措施。

五、曲線形底板：預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)內(nèi)側(cè)混凝土崩裂

對(duì)于一些半徑較小的圓形匝道橋，設(shè)置預(yù)應(yīng)力孔道時(shí)雖設(shè)置了“I”形抗拉筋，“U”形防崩筋及預(yù)應(yīng)力管道定位筋，但在施工時(shí)由于存在著安置偏失誤差，造成管道偏位，距離混凝土曲線表面過小，或由于骨架鋼筋過密，混凝土澆筑時(shí)振搗不密實(shí)，粗骨料難以均布，造成混凝土強(qiáng)度不足。當(dāng)大噸位張拉預(yù)應(yīng)力束時(shí)，曲線內(nèi)側(cè)的混凝土在徑向作用下，出現(xiàn)開裂或表面混凝土脫落崩裂。

防治措施：曲線設(shè)置足夠數(shù)量的“J”抗拉筋，按梅花形布置，沿波紋管道設(shè)置加強(qiáng)箍筋，箍束底板上下緣向鋼筋，設(shè)置“U”形防崩鋼筋，可152㎝設(shè)置一道。波紋管道盡可能避免距離板下表面過近，可按50㎝設(shè)一道定位鋼筋，優(yōu)化預(yù)應(yīng)力筋的位置。

六、結(jié)語(yǔ)

1.按照以往橋梁規(guī)范規(guī)定，預(yù)應(yīng)力梁體混凝土的縱向裂縫寬度不應(yīng)超0.2mm，在梁體的豎向裂縫則不允許出現(xiàn)。新修訂的公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范則對(duì)于一般環(huán)境下的預(yù)應(yīng)力梁體，規(guī)定其裂縫限值為0.1mm。而實(shí)際梁體一旦開裂，多數(shù)情況下裂縫寬度往往就已超過這些限值。所以，即使目前的裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)受力不會(huì)造成影響，單從保證結(jié)構(gòu)耐久性來講，也必須對(duì)其進(jìn)行處理。對(duì)于因橋上超載引起的裂縫，一般應(yīng)詳細(xì)分析超載的情況，并根據(jù)未來荷載的發(fā)展可能，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)影響等因素，決定是加固或?qū)α芽p進(jìn)行一般的處理，或者予以廢棄，重修新結(jié)構(gòu)。

2.如上所述，預(yù)應(yīng)力橋梁的開裂是一個(gè)復(fù)雜的問題，牽涉設(shè)計(jì)、施工、氣候、運(yùn)營(yíng)期的荷載及其運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)等方面，所以，要從根本上減少以至基本消除梁體開裂現(xiàn)象，需要各個(gè)方面的共同努力和配合，缺一不可。

3.近年來，有些設(shè)計(jì)和咨詢部門在對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，往往僅從理論出發(fā)，對(duì)一些結(jié)構(gòu)截面尺寸和布筋進(jìn)行了不適當(dāng)?shù)南麥p，而沒有綜合考慮施工誤差和工藝水平以及運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)的實(shí)際情況，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的實(shí)際安全度和耐久性降低。在一些其他因素的綜合影響下，極有可能導(dǎo)致混凝土開裂甚或造成事故。結(jié)果有的橋梁出事后的處理費(fèi)用非常之大，而且耽誤了工期，有的則對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性造成了隱患，這種情況應(yīng)該引起重視。

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因是受多種因素的影響，有其個(gè)別差異，也有共性。但隨著工程人員對(duì)混凝土裂縫認(rèn)識(shí)程度的不斷深人，并且從設(shè)計(jì)和施工技術(shù)兩方面加以提高改進(jìn)嚴(yán)格技術(shù)管理，混凝土裂縫是可以避免的。

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