淺談先張法預應力空心梁底板裂縫的防治措施

摘要：文章主要闡述了先張法預應力混凝土空心板橋梁空心板梁底裂縫形成的原因及防治措施，供同行參考及借鑒。

關鍵詞：先張法；預應力；混凝土空心板；裂縫成因；防治措施

中圖分類號：U445.71 文獻標識碼：A 文章編號：1006—8937（2012）23—0157—02

我國橋梁科技的日益發展以及施工裝備技術水平的提高，使預應力混凝土橋梁施工技術得到了普及，先張法混凝土空心板橋梁建設也日益的增加，空心板的生產也朝著規模化、工廠化生產了。但在施工過程中，由于各種環節的控制沒有嚴格的到位等其他方面的原因，使得預應力鋼筋混凝土橋梁的缺陷也一并暴露出來了，其中危害最大而又最常見的質量缺陷就是裂縫，而混凝土最主要的缺點就是抗拉能力差，容易開裂，很多的工程實踐及理論研究結果得出，很多混凝土結構都是帶裂縫工作的。有些裂縫在使用中或因各種物理化學因素的作用使裂縫不斷產生，發展擴大從而引起混凝土碳化，鋼筋保護層剝落，鋼筋、鋼絞線腐蝕，導致預應力損失，使混凝土強度和剛度受到削弱，耐久性降低，結構物使用壽命縮短，給人民群眾的生命安全帶來隱患。

下面筆者就在工作中整理的監理經驗淺談一下在先張法預應力鋼筋混凝土空心板橋梁中空心板底板部位出現裂縫的成因和防治，以供橋梁工程技術人員同行參考。

1 設計原因及防治措施

①設計斷面不足，寬度尺寸偏大。如一般薄壁式空心板底板寬度設計為1.0～1.2 m，底板厚為0.12 m。而有的年輕設計人員往往是從大學畢業就直接分到設計單位，搞的是純理論化的設計，往往不考慮工程施工過程當中的可行性和可操作性。例如某省道二級公路大橋中20 m先張法預應力鋼筋混凝土空心板的設計，在施工當中就往往使底板混凝土難以從兩邊振搗到底板中部。

②設計計算當中的結構計算時漏算或部分沒有計算。計算的模型，結構受力假設理論與實際受力不一致，荷載少算或漏算，結構安全系數不夠，內力分配筋計算錯誤，鋼筋布置錯誤或設置偏少也既是相應的鋼筋間距過大，結構剛度不足，構造處理欠妥，設計圖紙技術交底不清。又例如某省道二級公路大橋高架橋當中的空心板中間部位的箍筋間距為0.2 m有點偏大，而往往同類型空心板橋梁中部箍筋間距一般為0.15 m。又如某省有一座20 m先張法預應力鋼筋混凝土空心板橋梁在經業主請省內知名橋梁專家會診部分空心板底板縱向裂縫質量缺陷時，專家組都認為該橋設計圖紙為八十年代淘汰的設計圖紙，到現在還在套用，而我們的交通主管部門一直都在提倡采用新方案、新材料、新技術，我們施工單位所拿到手上的設計圖紙卻都還沒有緊跟時代步伐，與時俱進。這樣一來，還讓施工單位如何去采用新方案、新材料、新技術，施工單位又如何建設出精品工程、樣板工程，我想施工單位也最多只能做出合格的工程了。

當然了，以上兩種情況也是極少數現象，現在大多數設計單位還是采用新技術如CAD制圖等，也考慮了施工過程當中的可操作性，如果設計當中沒考慮到施工的操作性的可能，那么施工單位就肯定也會出現馬虎施工、偷工減料、應付了事，與監理發生爭執的情況，這樣也就會出現質量缺陷。總之，在設計計算時應全面考慮空心板的受力情況，包括施工荷載作用下的受力計算。在梁板配筋時，注意剪力筋的布設，并要做到增加鋼筋根數，減小鋼筋截面，對薄弱位置應做特殊設計。

2 施工原因及防治措施

①預制臺座平整度，強度。先張法預應力鋼筋混凝土空心板施工一般為大批量預制生產，那么就要先建預制臺座，臺座必須保證有一定的強度和平整度，臺座表面的質量相應影響空心板底板的質量。

②施工當中鋼筋的安放位置。一定要按設計圖紙的要求，間距不能偏大也不能不均勻，否則會出現放張后空心板底板混凝土受力不均勻而出現開裂現象。

③空心板底板鋼筋的保護層。保護層要嚴格按照設計圖紙的要求設置放好墊塊，保護層不能太薄也不能太厚，鋼筋混凝土空心板底板鋼筋的混凝土保護層過厚或過薄也同樣會使底板混凝土在放張后產生不同的內應力，從而使空心板底板出現縱向裂縫的質量缺陷。

④預應力鋼絞線的張拉。預應力鋼筋混凝土空心板橋梁中預應力的作用是最主要的，因此與預應力張拉工作相聯系的預應力鋼絞線、工具夾片、工具錨、張拉千斤頂、張拉機具設備、張拉油表，張拉臺座的穩固性、抗傾覆性、抗滑移性、張拉臺座的強度和剛度等都有關系。預應力鋼絞線要采用設計圖紙規定的型號規格，必須符合有關技術標準規定。工具夾片和工具錨必須要嚴格配套使用，否則會使夾片嚴重刮傷鋼絞線從而會引起在張拉時產生斷、滑絲現象，使鋼絞線的伸長值沒有在控制伸長值范圍內，這樣產生的后果會導致在鋼絞線放張時產生的預應力不均勻，相應的使空心板底板的混凝土產生不均勻內應力而出現破壞，產生局部沿鋼絞線方向的縱向裂縫。因此預應力鋼絞線錨具、夾片和連接器必須符合規范要求且具有可靠的錨固性能。同理，張拉千斤頂，張拉油表要嚴格按《公路橋涵施工技術規范》要求進行標定，張拉機具也應經常檢查并加好液壓油。張拉臺座張拉端和固定端必須具有一定的剛度，千斤頂的限位尺寸應在把工具夾片敲緊、敲平齊后量得的外露量的基礎上加上1～2 mm，以保證鋼絞線工具夾片、錨具的回縮量在施工技術規范規定的范圍內，且也不會損傷刮壞鋼絞線，這樣才能使鋼絞線的預應力不會產生過大的不均勻損失，從而保證空心板混凝土在鋼絞線放張時均勻受力而不致開裂。預應力鋼絞線的安裝應嚴格按照設計圖紙要求對稱安放，且空心板兩端鋼絞線的失效長度應按圖紙要求對稱相等設置。預應力鋼絞線的張拉一定要對稱張拉，以防止局部變形過大，這樣才能充分保證發揮預應力鋼絞線的作用，安全地實現預應力的張拉作業，使預應力鋼絞線受力均勻。預應力鋼絞線的放張必須要等空心板混凝土強度達到設計要求的混凝土強度后，如設計沒有規定時，不得低于設計混凝土強度等級值的75%且不低于4個晝夜，冬季放張施工則還要視氣溫情況而定，一般不得低于8個晝夜后才能放張，且放張必須按設計要求的順序放張，如設計未規定時，應分階段、對稱，相互交錯的放張。在放張之前應將限制位移的側模、翼緣模板或內模拆除，多跟整批預應力筋的放張可采用砂箱法或千斤頂法，用砂箱放張時，放砂速度應均勻一致，用千斤頂放張時，放張宜分數次完成，單根鋼絞線放張時，宜先兩側后中間，并不得一次將一根鋼絞線放張完，這樣才能使空心板底板混凝土在放張時均勻受力，不致產生扭曲、裂變進而引起縱向裂縫。

⑤預應力混凝土的組成材料和配合比。混凝土的組成材料一般為碎石、砂、水泥、水及外加劑。碎石的壓碎值、含泥量、針片狀必須符合規范要求，級配良好，在滿足鋼筋間距要求的條件下，盡可能的選用較大粒徑的碎石，但也不可過大。砂應采用含泥量小于1.5%、級配良好、細度模數為2.6～3.2的中、粗砂，砂率應為35%～40%左右。水泥應選用水化熱較低，水化速度較慢的礦渣或粉煤灰等低水化熱的水泥。外加劑應在試配前做好各項檢測，防止對鋼絞線及鋼筋的銹、腐蝕，而影響混凝土對鋼絞線的不均勻握裹力。另外還要防止骨料間產生的堿—集料反應。水應采用干凈的經檢測合格的水，水灰比應能滿足施工澆注的流動性、和易性，水灰比不可過大，否則會使混凝土的強度降低，也會使混凝土的后期收縮增加，從而產生裂縫。在滿足施工要求的混凝土的工作性的前提下，應盡可能的采用偏小的水灰比，應在施工現場檢測各種砂石材料的含水量后，扣除集料水份，按設計配合比準確地調整好實際施工配合比。另外設計配合比一定要試驗工程師精心看懂圖紙，理解透徹混凝土配合比設計中各項技術參數的應用范圍，真正做到設計出最佳的設計配合比，最優的施工配合比，用來正確的指導空心板混凝土的施工生產。

⑥混凝土的溫度變化。由于溫度的變化而引起混凝土開裂的情況也是存在的，關鍵是要防止混凝土在施工、養護當中的溫度變化速度。因鋼筋、鋼絞線和混凝土的熱脹系數不一致，因此不能使混凝土空心板在澆注施工和養護中受到驟然升溫和降溫，否則混凝土會產生裂縫。這就要求對預應力混凝土的養護一定要到位，養生時間按規范要求7～14 d以上，因為預應力混凝土比普通混凝土要“嬌貴”些。

⑦預應力混凝土的施工技術情況。預應力混凝土的施工千萬要選擇有一定經驗的橋梁專業隊伍施工，不能隨便拉支隊伍就開始橋梁建設，否則會走很多彎路的。一個專業化施工隊伍選的好，各種環節的施工也就能夠管理很好，搭接的順利。例如鋼筋加工制作、綁扎，鋼絞線安裝、張拉，模板的拼裝，混凝土的拌和、澆注和振搗成型、養生，預應力的放張，每個環節每道工序都有可能產生使底板縱向開裂的因素，關鍵是如何避免。混凝土的澆注特別是腹板和底板的振搗成型，振搗的方式、方法、結果如何都要把握好。空心板混凝土的施工可采用先澆底板混凝土再裝芯模方法施工，先張法空心板底板的振搗也可采用固定于底板上的附著式平板振搗器，且間距不能超過80～100 cm，腹板可用手提式振動棒，特別要交代操作人員不能漏振，也不要過振，漏振會使底板混凝土不夠密實，產生蜂窩、麻面、氣孔多等松散表面現象，過振也會使底板混凝土產生離析，使底板也出現蜂窩，這樣會使底板混凝土強度不均勻，強度降低，達不到設計要求。在放張時會使空心板底板產生縱向裂縫等其他形式的裂縫，因此混凝土的振搗對空心板混凝土的強度的影響也是重要的。如果振搗方式方法和振搗效果越不理想，那么混凝土的收縮、徐變變形也就越大，空心板底板開裂的情況也就越容易出現。因此應嚴格控制好混凝土施工當中的澆注、振搗及成型，混凝土的養生也應及時且符合規范要求，使空心板混凝土保持在良好的養生狀態，空心板內部也應注意養生。空心板在吊移出預制底座時，混凝土的強度不得低于設計所要求的吊裝強度。另外現場施工員、橋梁工程師、試驗工程師、質檢工程師等技術人員也應技術交底到各班組民工當中并盡職負責、精心施工、管理到位。

3 結 語

總之，預應力混凝土空心板橋梁產生裂縫的原因很多，為了保證空心板滿足設計和規范要求，從設計、施工、監理等各個環節都要層層嚴格把關，設計單位按設計規范和技術標準進行優化設計，施工單位嚴格按圖操作施工，監理單位按監理規范嚴格監理，要對混凝土裂縫進行認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，并在施工中采取各種有效的預防措施來預防裂縫的出現和發展，保證建筑物和構件安全、穩定地工作，這樣才能避免預應力混凝土空心板裂縫的產生，施工單位也才能交出業主滿意的橋梁工程。

參考文獻：

[1] JTG/TF50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2] JTGD60—2004，公路橋涵設計通用規范[S].