預應力砼連續箱梁體裂縫產生的原因與預防

摘要：本文針對預應力砼連續箱梁梁體常出現的裂縫問題、裂縫產生的原因、預防裂縫產生的有效措施等問題，進行了細致的分析和探討，并從實際工程管理的角度出發，提出了一些預防此類混凝土裂縫的獨特措施和見解。

關鍵詞：連續箱梁 預應力砼 裂縫成因 預防措施

1 概述

預應力砼連續箱梁屬主要的橋梁結構型式，也普遍的被用于工程項目中。因為設計具備較高的應用率，需要更加注重結構的質量。質量預控項目中裂縫比較多見，且發生頻率頗高。一旦出現混凝土裂縫，其內部的材料（如鋼筋等）就會腐蝕，從而使抗滲能力、承載能力和耐久性下降，對箱梁的使用壽命、外觀造成不利影響。所以，很大程度上箱梁的施工質量取決于有效的控制裂縫。箱梁較厚，且體積不小，加之外部環境等客觀因素的制約，箱梁施工工藝控制的重點就在于對裂縫的防治。若要杜絕裂縫現象的出現，避免潛在危害的發生，就必須認真分析其產生的主要原因，并實施有效控制措施，方可解決之。

2 箱梁裂縫產生的原因

一般來說，根據裂縫產生部位的不同，可將其分為兩種:腹板斜裂縫和翼緣板橫向裂縫。

支點到1/4跨之間常出現腹板斜裂縫。若是預應力或非預應力箱梁，在施工及運營環節腹板常有斜裂縫出現，其原因包括氣候條件、荷載工況、設計構造配筋、日常維護、施工工藝和設計計算等。造成橫向裂縫發生在翼緣板處一部分因素，也引起了腹板斜裂縫的出現。預應力損失太大，將造成較大的腹板主拉應力，加之存在的縱向預應力損失，預應力損失比設計計算值要高，很大程度上降低了截面抗彎承載力。

一般情況下，較大的箱梁受縱向彎矩處的受拉翼緣板常出現橫向裂縫，尤其在跨中底板翼緣較常見。作為連續箱梁，橫向裂縫還出現在支座負彎矩處的頂板翼緣，而且多數發生于距支點1/3的跨徑內。距離支點越近，裂縫的程度就越嚴重。此裂縫主要由混凝土徐變、在長期荷載作用影響等原因引起。箱梁經過6～7年的運營，跨中就會出現下撓，且程度不一。較大的形變促使箱梁應力重新分布，增加了結構的被動應力。結構所承載的外荷載相同，變化頻繁的附加彎矩增加了截面應力。隨著時間的推移，附加彎矩也在持續增長，只有混凝土停止了徐變，附加彎矩也就不再增加。此外，橫向裂縫發生的另一個原因就是預應力松弛。預應力混凝土結構，箱梁內部預應力在很大程度上影響著結構的應力狀態，預應力鋼束的松弛效應會隨橋梁運營時間的延長而越發明顯。施工時運用低松弛鋼絞線材料，嚴格按照工藝流程進行張拉作業，在實際的操作中不符合要求的問題也時有發生。力筋長時間持荷及混凝土發生收縮徐變，因此將造成重大的預應力損失。采用了不合適的鋼筋也可能發生橫向裂縫。普通鋼筋混凝土箱梁，混凝土和鋼筋之間的粘結力，影響著裂縫的發展及結構整體的剛度。因此，用于施工的鋼筋應具備較強的握裹力及化學吸附作用，且其表面要適度的粗糙。

3 預防裂縫產生的有效措施

3.1 支架地基處理。支架的地基應進行認真處理，以防支架不均勻。如果支架處屬軟基地區，其地基承載力不夠，首先一定要將部分底層及淤泥清除，再分層回填碾壓直到與承臺頂標高持平；如果運用較小跨徑的跨越式支架，橋梁墩臺基礎的承臺就能作為支架的基礎。另外還能通過臨時擴大基礎、樁基礎、混凝土護筒基礎的方式處理地基。

3.2 施工支架設計。若某些地段較平坦，則連續箱梁的施工可通過滿堂支架的方法進行，整體化處理支架底部，將剪刀撐布設于立柱之間。某些地段可使用跨越式支架，用來預留出行車通道或跨越河溝，但橫梁的剛度必須符合要求。枕木和混凝土預制塊可作為支架基礎。應將高度調節器布置于支架頂部，以對支架預防壓后的沉降值進行調節，使其與設計標高的要求。完成預壓結束后，應按箱梁底部的設計預拱度及承載施工荷載后出現的彈性變形等，對模板標高做出調整。

3.3 支架的全程預壓。承受施工荷載后的基礎和支架會出現塑性及彈性的變形，為消除這些變形，進行等荷預壓時，支架的重量一定要用等同于箱梁的重量。不要在箱梁底模上直接放置預壓荷載，最好先放置于支架頂部，以防對模板造成模版。加載和卸載前后，對支架的沉降量要定點、定時的檢測。通過雙控的方式進行支架預壓，即必須不間斷預壓至少5天，且要保持多于2天的穩定狀態（沉降穩定狀態標準為24小時沉降±1mm）。一些地段支架地基情況變化很大，一定要全程進行支架預壓，不要只完成一孔支架的預壓后就總結數據，應該置于全橋。沙袋可以作為支架預壓荷載進行預壓，需對預壓重量進行控制，均勻布置荷載，使支架均勻受力。

3.4 改進施工工藝。①選擇合適的添加劑。適量的添加劑，可避免混凝土早期徐變和收縮裂縫的出現，以防太多的氣孔出現。高效緩凝劑可使混凝土初凝時間比箱梁澆筑時間更長，防止混凝土澆筑時初凝開裂。②做好溫度控制。使用高強混凝土的連續箱梁，必須在施工過程中對混凝土的水化熱現象提起重視。使水化熱最高溫度降低，混凝土表面和內部不至于出現過大的溫差。因此，最好采用具備較低的水化熱的硅酸鹽水泥。在夏季的施工，先通過冷水對集料進行沖洗，再開始混凝土拌合，以使混凝土入模溫度及原材料溫度不至于過高。減少運輸時間，盡量在混凝土入模前，使其溫度不超過26℃。③合理安排澆筑時間。對混凝土施工工藝的安排要科學合理，一次完成腹板及底板混凝土的澆筑，同時以最短的時間完成內模和頂板鋼筋的制作，再進行頂板混凝土的澆筑。3-5天為新舊混凝土澆筑的時差，以避免先澆筑混凝土的基巖約束作用。不要在日照強烈的時段進行澆筑，對混凝土配合比進行計量時必須利用電子計量設備。此外，由于現澆連貫箱梁每次都有很大的澆筑量，往往需要不間斷地施工1-2天，因此，為防止裂紋的發生，在風、雨等不利天氣狀況下不易施工。溫度驟降也會造成混凝土表里的溫差太大，引發裂縫。

3.5 注重混凝土養生。為方便對混凝土進行養生，所以濕度及溫度要適中。現澆連續箱梁施工時，可灑水的方法進行養生，箱梁內模和立頂板底模等進行交叉拆除時，必須確保混凝土的養生的連續性，以免導致梁體產生裂紋。但是，采用薄膜法進行混凝土養生，能克服交叉作業給養生帶來的困難。

3.6 拆架時間與方法正確把握。施工支架的拆架程序應注意。如果工期足夠，應盡可能延長拆除時間。在控制拆除連續箱梁橋的時間時，應確保施工上模板能夠靈活周轉，同時也要使混凝土不出現較大的溫差（溫差包括表面溫度、內部中心溫度和外界氣溫之間的溫差）。實際的箱梁施工，要在混凝土溫差及強度不超出規定值的前提下對模板進行拆除，且保溫養護也要及時進行。為防止混凝土內外出現較大的溫差，拆除腹板外模后要安排保溫，不要直接噴灑冷水。拆架過程中，必須遵循先翼板、后底板，由跨中向兩邊對稱拆除的原則。分階段拆除支架，先由跨中向兩端對稱地松架，再由跨中向兩端對稱拆除（縱向對稱均衡卸落橫向應同時一起卸落）。

4 結論

根據以上的分析可知，諸多因素都會導致預應力砼連續箱梁出現裂縫，這就需要認真分析裂縫的類型及其產生的原因，按照工藝流程施工，嚴把質量關，加強管理可能引起裂縫的薄弱環節。總而言之，只有采用主動的、有效的控制措施，才能杜絕解決箱梁裂縫問題的發生，為確保施工質量奠定好基礎。

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