預應力混凝土箱梁橋裂縫分析及防護

【摘要】

預應力混凝土箱梁因為具有良好的受力性能，在橋梁工程中得到了廣泛的應用。箱梁橋的抗裂在工程施工、設計等方面吸引了多方的關注。本文將裂縫的分裂、成因進行了簡要的介紹，并且提出了箱梁橋裂縫的一些防護措施。為今后能夠進一步研究預應力混凝土箱梁橋的抗裂提供了新思路。

關鍵詞： 混凝土裂縫；防護措施；抗裂

1、概述

20世紀70年代以來，預應力結構混凝土箱梁橋成為現代橋梁建筑的發展主流，但是在橋梁施工和使用過程中，很多部位都出現了開裂問題，直接影響到了橋梁建筑的性能和壽命，很有可能產生橋梁崩塌斷裂事故，不僅造成嚴重的經濟損失，還會威脅人們的生命安全。因此，對于此類預應力混凝土箱梁橋的裂縫的產生原因和防護措施進行分析研究當是首要。

2、預應力混凝土箱梁橋的裂縫及成因

2.1典型裂縫分析

對預應力混凝土連續箱梁橋的裂縫進行了調查，可以發現，裂縫產生的形態各異，產生位置也不盡相同，總的來說，裂縫形態表現為：頂板、底板橫向裂縫；頂板、地板縱向裂縫；腹板豎向裂縫；腹板斜向裂縫；橫隔板裂縫；預應力鋼束錨固區裂縫；沿預應力鋼束的順筋裂縫。

其中箱梁橋建筑常見的裂縫病害有腹板斜裂縫，其特征是位于L/3附近，與水平面大致成45度角度，在跨中兩邊成八字形；頂板縱向裂縫，其特征是在頂板上沿順橋向分布，離開腹板一定距離；橫隔板發散裂縫，其特征是在橫隔板上以過人孔為中心，呈發散狀；地板橫向裂縫，其特征是通常位于跨中附近地板，豎橋向分布；頂板橫向裂縫，其特征是通常在橋墩墩頂附近，豎橋向分布。

2.2裂縫狀況分析

按照受力載荷，裂縫總體可以分為幾種：原生裂縫；干縮裂縫；受力引起的裂縫；變形引起的裂縫。而變形裂縫在所有的產生裂縫比例最高，因此應當對此類裂縫多加重視。

2.3裂縫成因分析

預應力混凝土箱梁橋的裂縫產生原因涉及到多個方面，例如結構設計、施工工藝、氣候條件、日常養護等。為了對裂縫的產生原因進行歸類分析，我們可以將裂縫分為荷載裂縫和非荷載裂縫，進一步分析這兩種裂縫的成因。

2.1.1荷載裂縫

預應力混凝土箱梁橋裂縫按照引起的內力類型不同，可以分為受彎裂縫、受剪裂縫、受扭裂縫，而且還可能產生受拉裂縫、受壓裂縫。

（1）受彎裂縫和受剪裂縫

預應力混凝土箱型橋有簡支粱橋、連續梁橋兩類。對于簡支梁橋來說，在多荷載引起彎矩作用下，跨跨中附近截面底部拉應力超過了混凝土的抗拉強度，就會產生受彎裂縫；在剪力的作用下，支座腹板中性軸附近的剪應力引起微元體的主拉應力超過混凝土抗拉強度時，就會產生腹剪斜裂縫；在彎矩和剪力共同作用下，剪跨區的受彎裂縫就會演變成為彎剪斜裂縫。對于連續梁橋來說，各跨的正彎矩區段、負彎矩區段都會產生受彎和受剪裂縫。

（2）受扭裂縫

預應力混凝土箱型橋會受到橋面的各種荷載，這些荷載很容易偏離橋梁縱軸線，因此就會產生扭力。箱梁橋的兩翼部分均會收到荷載，對于邊緣來說只是收到彎矩和剪力，但是對箱梁主體而言，邊緣的剪力部分是沿梁縱軸線分布的線性荷載，而邊緣的彎矩則是沿箱梁縱軸分布的線扭矩，這些荷載是的箱梁同時受到彎矩、剪力、扭矩。扭矩作用通常會引起螺旋式的斜裂縫。

2.1.2非荷載裂縫

（1）收縮裂縫

收縮裂縫是在橋梁施工階段一級成橋以后都非常常見的一種裂縫，可能發生在任何部位。收縮裂縫不會立即影響橋梁建筑結構的安全運行，但嚴重影響了結構的耐久性，可能造成鋼筋銹蝕、混凝土剝落現象。混凝土收縮變形一般由兩個部分組成：1、混凝土硬化過程中容易產生水化收縮變形；2、混凝土溫度降低引起了收縮變形。當收縮變形收到約束，且產生的收縮應力大于混凝土抗拉強度時，就會產生收縮裂縫。

（2）溫度裂縫

預應力混凝土箱梁橋建筑在施工階段，如果沒有采取有效措施降低工程水化熱，混凝土內部的溫度會達到很高的數值，這樣內外溫差相差極大，就會因為溫度問題而產生裂縫，即溫度裂縫。產生溫度裂縫的原因主要有：溫差、日照、驟然降溫。

（3）其他裂縫

裂縫的引起原因有很多，例如預應力鋼筋布置不當、邊界約束條件不合理、施工或設計不滿足要求等都會引起各種各樣的裂縫。

3、預應力混凝土箱梁橋的裂縫防護措施

預應力混凝土箱梁橋在國內外都得到了迅速的發展，而且是設計和施工方面都有了很豐富的經驗，綜合考慮多種因素，從施工、設計和維護三方面，對箱梁橋的裂縫產生進行了防護研究，提出以下的一些建議。

3.1設計方面

(1)利用最新的結構設計軟件，考慮到多種因素，分析橋梁空間受力特性，進一步優化橋梁結構參數，保證橋梁建筑的可靠性。

(2)在對箱梁橋進行結構分析計算時，應當考慮兩種或兩種以上的原因同時出現，同時考慮到恒載、活載、溫度驟降和基礎不均勻沉降等載荷因素的影響。

(3)根據裂縫的實際情況，進行結構的抗疲勞、抗裂驗算。彎曲或剪切引起的裂縫進行分析研究時，應當考慮其耐疲勞問題。

(4)加強與施工單位的合作聯系，充分考慮施工過程中的突發情況，準確把握施工和設計的實際情況，如果實際條件和原設計要求存在差距時，應該按照實際情況進行修改。

(5)在設計方面建立監理制度。為了保證設計質量．對設計圖的選擇和驗算進行準確的計算，保證設計可靠性

3.2施工方面

施工過程中，務必使張拉預應力、施工方法和構件強度等都滿足設計要求。

（1）嚴格監督施工工藝，嚴格控制施工程序。

（2）對掛籃做加載試驗。

（3）對梁段的結合面、腹板與頂板等部位的鑿毛、模板接縫、混凝土級配等重要工藝進行嚴格的檢查。

（4）對張拉預應力的設備要求事先標定，操作準確。

3.3維護方面

(1)箱梁腹板裂縫有水漬現象，因為雨水漫蝕，通過裂縫造成鋼筋及預應力筋的銹蝕，應當盡快修補裂縫和泄水管。

(2)密切監測箱梁橋的裂縫寬度及其發展狀況，加強支座及伸縮縫的養護工作，加大狀態監測力度，降低可能產生的溫度應力。

(3)對已經出現的裂縫要及時地檢修和進行加固。

結語

我國通過近年來橋梁防護工作的實踐，橋梁損壞現象得到了較好的改善，對于常見的裂縫都能夠及時地采取措施補救。 但是由于施工單位的不負責和橋梁裂縫的不可救等原因，仍然有很多的橋梁查因為裂縫原因造成了經濟和生命的損失，可見想要將橋梁裂縫問題完全解決，不僅需要先進的技術知識做基礎，還需要施工和監理單位的認真負責，只有這樣，預應力混凝土箱梁橋的發展建設工作才能更好地實行。

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