現澆箱梁產生裂縫的原因分析及解決措施

　　摘要： 預應力混凝土現澆箱梁以其結構整體性好、跨度大、外形美觀，在高速公路和城市快速路等工程中得到廣泛應用。預應力混凝土現澆箱梁一般按照全預應力結構設計，在結構上不允許出現裂縫，一旦出現裂縫，無論從結構性能還是美觀方面都是有害的。筆者就預應力混凝土現澆箱梁施工中出現裂縫的問題，談一下其產生的原因及解決措施。
　　 關鍵詞： 預應力現澆箱梁 裂縫 原因分析及采取措施
　　中圖分類號: Ｕ４４５．７＋１ 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(c)-0000-00
　　
　　蘇州某快速路立交橋有一聯（30+35+35+ 30）m的預應力混凝土等截面現澆箱梁，采用滿堂支架法施工。現澆箱梁混凝土施工分兩次澆筑完成，第一次澆筑箱梁底、腹板，第二次澆筑箱梁頂板，頂板混凝土澆筑6天后，其混凝土強度達設計強度的95%，拆除翼緣板和腹板模板，結果在箱梁的腹板、翼緣板處發現裂紋。
　　一、箱梁腹板處的垂直裂縫
　　該聯現澆梁腹板、翼緣板拆模后，在邊墩頂處腹板兩側發現垂直于梁體的裂縫。裂縫開始于翼緣板懸臂處（第一次混凝土與第二次混凝土澆筑的交界處），終于腹板高度的約1/3處，裂縫上寬下窄。原因分析及解決的措施：
　　1、箱梁混凝土澆筑順序對產生以上裂縫有直接關系。實際施工中現澆箱梁按先澆筑墩頂橫隔梁處，澆筑完成后在澆筑箱梁底、腹板。過程中用兩臺汽車泵同時在墩頂處澆筑橫隔梁混凝土，該墩處滿堂支架下沉瞬時完成，而其它部位在混凝土澆筑中卻一直在下沉，導致混凝土開裂。
　　2、現澆箱梁地基的不均勻沉降造成。邊墩處支架大部分支撐在承臺上，支架彈性壓縮變形在澆筑混凝土后瞬時完成，而遠墩處為經過換填處理的軟土地基，混凝土澆筑10小時后發現地基還在一直下沉，而此時墩處位置已不再下沉，因此遠墩處混凝土下沉對墩頂處隔梁混凝土產生拉應力，導致墩頂處腹板兩側混凝土開裂。
　　綜上所述，地基處理不到位是腹板產生裂縫的主要原因，因此對于現澆箱梁采用滿堂支架法施工時，地基處理是重中之重。對于軟土地基，施工前必須提前對地基進行處理，讓地基有盡可能較長時間的沉降穩定；根據地質情況，制定合理的施工方案，可采用換填法（做好周圍挖排水設施）或不同類型的樁基礎進行地基處理，來保證地基承載力，減少后期地基下沉量；支架搭設前對地基承載力進行檢測，合格后進行滿堂支架搭，然后嚴格按預壓方法對支架進行預壓，過程中做好測量沉降觀測，通過對采集數據的分析，確定支架非彈性變形是否消除、地基沉降變形是否穩定和支架彈性變形數值。
　　澆筑混凝土時遵循先澆筑地基薄弱處和正彎矩最大處，使地基變形和支架變形在澆筑的混凝土初凝前即發生并穩定的原則。
　　二、箱梁翼緣板底部的橫向裂縫
　　現澆箱梁兩側翼緣板底部發現水平裂紋，縫寬為腹板裂縫寬度的1/4左右，裂縫深度較小（約4mm），且從懸臂端部向翼緣方向衰減。原因分析及解決的措施：
　　1、箱梁混凝土分兩次澆筑，底、腹板與頂板混凝土齡期相差至少7d。混凝土的干燥收縮率隨混凝土齡期的增長而衰減，頂板在底、腹板混凝土澆筑后7天后再澆筑，此時收縮率相差較大。因此頂板、尤其是長條翼緣板混凝土收縮受到腹板、底板和橫隔梁組成梁體的共同約束，故翼緣板處產生橫向裂縫。
　　2、一般來講，設計上考慮結構總體受力較多，對構造上的考慮較少。該現澆箱梁翼緣板底層縱向鋼筋布置為直徑12mm鋼筋、間距15cm，這從構造上講，配筋率還是偏低的。
　　總之，現澆箱梁施工中：若分兩次澆筑混凝土，盡量縮短兩次混凝土澆筑的時間差；現澆箱梁混凝土澆筑施工工藝也可調整為一次澆筑成型；過程中加強混凝土的養護。還有在設計時可考慮在翼板底部加鋪如直徑為8mm或10mm的防裂鋼筋網（特別在收縮受約束較大，而又無法釋放集中應力的中橫梁附近設置）或對類似翼緣板的部位，可多考慮一下構造方面設計而采取相應的措施。
　　三、箱梁翼緣板懸臂端部的縱向裂縫
　　該工程某橋一聯現澆梁同為等截面連續箱梁，橋跨結構為4×35m，翼緣板懸臂長度為2.5米，厚度為15-48cm。頂板混凝土澆筑35小時后，發現翼板懸臂端部出現縱向裂縫，裂縫長度不等，最長的有1.5米。混凝土澆筑6天后開始拆除翼緣板支架，發現裂縫長度和寬度均有發展趨勢（相鄰標段也發生類似問題）。
　　從施工角度考慮，翼板處支架下沉最大值10mm，而底、腹板處支架第二次澆筑混凝土后支架下沉最大7mm，這應該是裂縫產生的主要原因，因此施工中底、腹板和翼緣板范圍的地基處理均要按要求處理，同時箱梁整個橫向斷面都要預壓；但從設計角度考慮，筆者認為頂板橫向鋼筋配置不足，在提高施工水平的同時，在設計過程中對懸臂較大的梁應考慮加強鋼筋或配置橫向預應力，尤其在城市橋梁設計中，要考慮到結構美觀。
　　結束語：預應力現澆箱梁混凝土產生裂縫的原因很多，另外如溫度變化、混凝土原材料、配合比、振搗質量、保護層厚度、鋼筋銹蝕和混凝土養護等。筆者就該工程施工中遇到的以上3種裂縫形式進行簡單分析，若做到這些、雖然不可能完全避免裂縫，但是至少可以減少裂縫，可為今后同類型的橋梁施工提供一定參考。