淺析空心板裂縫成因及預防措施

李 彪

(河北省交通規劃設計院試驗檢測室)

1 前 言

簡支板式橋是小跨徑橋梁常用的結構形式，鋼筋混凝土板式橋的跨徑通常為5～13 m，截面形式包括空心板和實心板，施工方法多為預制裝配和整體現澆。預應力板橋跨徑通常為10～20 m，一般為空心板，預制裝配的較多。

隨著橋梁運營時間的增長及交通量的增加，板式梁橋的上部梁板也隨之出現不同程度、不同類型的病害，在這些病害中，尤以梁板混凝土裂縫為主，主要針對在實際工程中梁板出現的裂縫，對其成因及預防措施進行了闡述。

2 成因分析及預防措施

2.1 空心板板底縱向裂縫

(1)病害概述

空心板板底縱向裂縫，該處縱向裂縫是與空心板梁空腔最低處相對應，或薄壁板底板與腹板轉角處。裂縫處有滲水痕跡，表明裂縫已貫通空心板底板厚度，裂縫寬度為0.1～0.5 mm 左右。

(2)病害成因分析

①空心板縱向一般配有較強的鋼筋或預應力筋約束了空心板橫向收縮開裂，而橫向箍筋較弱(舊規范設計的空心板箍筋采用φ8 光圓鋼筋較多)，因此裂縫沿縱向開裂。

②設計空心板底板的厚度較小，鋼筋密布，混凝土振搗不實，收縮下極易開裂。

③部分縱向裂縫有鋼筋銹跡滲出時應特別注意，此種縱向裂縫可能為板內積水，縱向主筋銹脹而產生縱向裂縫。

④部分較大跨徑的空心板橋，一般采用薄壁板結構，其板底出現有規律的縱向裂縫，目前有研究表明，運用薄壁結構理論對薄壁空心板進行畸變分析，結合能量法和有限條法計算活載作用下薄壁空心板的畸變應力，并對現行空心板標準圖的畸變進行了驗算，同時進行了現場荷載試驗，理論分析結果和試驗結果證明薄壁結構的畸變效應是導致空心板板底出現縱向裂縫的主要原因之一。此種裂縫一般為非荷載裂縫，不影響橋梁的承載能力，但裂縫超限后從橋梁使用性能來說應進行處理封閉，以滿足橋梁耐久性要求。

(3)病害預防措施

①設計方面

加強空心板箍筋設計。適當加大空心板底板鋼筋保護層厚度(部分空心板也可適當增加底板厚度)。薄壁板底板與腹板連接處增加倒角設計，是混凝土局部應力均勻過渡。

②施工方面

嚴格控制鋼筋保護層厚度，防止鋼筋走位。底板混凝土應振搗密實。混凝土材料、強度符合設計標準。

③養管方面

注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發現裂縫應及時處理。

2.2 空心板板底橫向裂縫

(1)病害概述

普通鋼筋混凝土板橋梁底分布長細不一的橫向裂縫，部分裂縫貫通板底，此種裂縫一般產生在單板受力或混凝土質量較差的板梁上。預應力空心板一般不存在板底橫向裂縫，若存在橫向裂縫則表明橋梁承載力不足，需要進行加固維修處理。

(2)病害成因分析

①空心板板底橫向裂縫一般會出現在普通鋼筋混凝土橋梁里，設計上一般為設計荷載等級小于目前超載車輛的荷載等級，較大荷載作用下板底混凝土開裂形成橫向裂縫，此類裂縫在重車通過時裂縫寬度會發生明顯的變化(通過裂縫放大鏡可以觀測到)。

②施工原因:預制板空心板混凝土頂板出現橫向裂縫的主要原因，一是水泥用量過大或溫差過大或養生不及時等易出現干縮裂縫，二是底座不牢，沉降不均勻出現橫向斷裂，三是吊裝或堆碼，受力支點不當出現斷裂，四是施工時板底厚度控制不準確偏小。

荷載原因產生的裂縫，對于普通混凝土板若發展穩定且沒有超過限值的話對結構無較大影響，若發展較快，則應采取加固措施。對于預應力空心板橋梁來說荷載裂縫應引起我們的重視，針對病害分析原因，并做出相應的加固處理措施。

(3)病害預防措施

①設計方面

嚴格按照國家相關規范進行設計。適當加大空心板底板鋼筋保護層厚度。合理布置受力鋼筋，不出現少筋超筋現象。

②施工方面

施工時注意混凝土的質量控制，做好混凝土的振搗、養生。預制吊裝、安置主梁時考慮施工內力狀態和重力加速度對結構的影響。混凝土材料、強度符合設計標準。嚴格按圖施工，發現疑問立刻找設計方協商解決。

③養管方面

注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發現裂縫應及時處理。

2.3 空心板板側豎向裂縫

(1)病害概述

空心板邊板(多為普通鋼筋混凝土板)板側常出現豎向裂縫，部分裂縫延伸至板底，嚴重的甚至貫穿整個板底。部分先張板中也有此種裂縫的分布。

(2)病害成因分析

①由混凝土收縮、碳化引起的裂縫。板側混凝土收縮時，由于板側上部受壓，下部有較強的縱向鋼筋約束較難開裂，因此此種原因產生的裂縫一般為兩頭窄中間寬，呈“棗核狀”。此類裂縫對結構承載力影響不大，進行封閉處理即可。

②空心板施工所致，由于邊板重心位置偏移，空心板吊點位置控制不理想，吊裝時空心板傾斜，中性軸偏移，造成底部受拉鋼筋驟減而產生裂縫。此裂縫在橋梁運營中對橋梁承載力也無較大影響，進行封閉即可。

③若裂縫從板側貫通至整個板底，且裂縫在重車作用下寬度發生變化(用裂縫放大鏡觀測即可)，該裂縫為荷載裂縫，引起原因多為:邊板單板受力、重車頻繁在超車道行駛、空心板設計承載力不足等。

荷載原因產生的裂縫，對于普通混凝土板若發展穩定且沒有超過限值的話對結構無較大影響，若發展較快，則應采取加固措施。對于預應力空心板橋梁來說荷載裂縫應引起我們的重視，針對病害分析原因，并做出相應的加固處理措施。

(3)病害預防措施

①設計方面

嚴格按照國家相關規范進行設計。適當加大空心板鋼筋保護層厚度。合理布置受力鋼筋，腹板鋼筋應適當增加。

②施工方面

施工時注意混凝土的質量控制，做好混凝土的振搗、養生。合理預留吊點位置，嚴禁空心板在預制、吊裝、安裝主梁時發生偏斜。混凝土材料、強度符合設計標準。嚴格按圖施工，發現疑問立刻找設計者協商解決。

③養管方面注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發現裂縫應及時處理，防止裂縫進一步發展。

3 空心板板側縱向裂縫

(1)病害概述

較小一部分空心板板側存在縱向裂縫，此類裂縫較長，一般位于空心板板側靠下緣位置處，寬度較大。病害照片如下所示。

(2)病害成因分析

①由混凝土收縮引起的裂縫。板側混凝土收縮時，底板與腹板轉角處厚度變化較大，收縮內力易在此處釋放。同時由于腹板箍筋配置較弱，豎向約束能力較差，也易造成板側縱向裂縫開裂。此類裂縫對結構承載力影響不大，進行封閉處理即可。

②對于較大跨徑空心板橋梁一般采用后張法預應力。預應力鋼束較多為腹板束，位于腹板中性軸下，較強的鋼束預加力傳遞給腹板混凝土，在混凝土保護層不夠，腹板較薄的情況下，混凝土產生開裂。此裂縫在橋梁運營中對橋梁承載力也無較大影響，但如果裂縫較嚴重的話應進行針對性的處理，包括進行裂縫封閉或粘貼鋼板加固等措施。

大部分此類裂縫均無滲水現象，對結構承載力也無較大影響，但從結構耐久性考慮應及時進行封閉，以防受力鋼筋受到外界環境侵蝕。

(3)病害預防措施

①設計方面

嚴格按照國家相關規范進行設計。適當加大空心板腹板厚度。加強腹板箍筋設計。

②施工方面

施工時注意混凝土的質量控制，做好混凝土的振搗、養生。混凝土材料、強度符合設計標準。預應力鋼束應在混凝土達到設計強度時張拉。嚴格按圖施工，發現疑問立刻找設計者協商解決。

③養管方面

注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發現裂縫應及時處理，防止裂縫進一步發展。

4 結 語

梁板是橋的主要承重構件，承受著車輛荷載，運營時間不短增長，混凝土梁板產生裂縫是不可避免的，對于產生裂縫的梁板，要結合現場情況，查找裂縫的產生原因，采用恰當方法進行加固、維修以保證橋梁的安全運營。

［1］趙文秀.橋梁檢測技術綜述［J］. 公路與汽運，2009，(3):148.

［2］王建華，孫勝江.橋涵工程試驗檢測技術［M］.北京:人民交通出版社，2004.