淺析預應力混凝土連續(xù)箱梁裂縫成因分析及加固措施

【摘要】預應力連續(xù)箱梁橋以其外形簡潔、受力合理、施工工藝成熟、行車舒適等獨特優(yōu)勢在近年來得到了迅速發(fā)展。預應力混凝土連續(xù)箱梁橋懸臂施工過程中，已澆筑完梁段的線形在后期施工中是不可調節(jié)的，為了保證大橋的順利合攏及成橋線形滿足設計要求，同時使成橋內力控制在設計容許范圍內，必須在橋梁施工過程中進行施工控制。本文針對預應力混凝土連續(xù)箱梁底板及腹板出現(xiàn)較多超限裂縫，從結構的強度、剛度以及抗裂性計算分析，找出橋梁的病害成因，并有針對性地進行加固處理。

【關鍵詞】預應力連續(xù)箱梁；裂縫成因分析；加固措施

【中圖分類號】TU528.571

【文獻標識碼】A

1、引言

隨著高速公路的迅速發(fā)展，預應力混凝土連續(xù)梁橋開始迅速發(fā)展和廣泛應用。目前我國已建和在建的大部分橋梁為預應力混凝土梁橋，其中尤以預應力混凝土連續(xù)箱梁的發(fā)展和應用最引人注目。但由于設計人員設計驗算考慮的不周詳或者施工單位的施工不精，導致預應力連續(xù)箱梁出現(xiàn)不同程度的病害。

2、施工分段及施工縫處理

2.1 施工分段

由于連續(xù)箱梁的連續(xù)長度很長，為避免在施工中因溫度變化而產(chǎn)生額外的應力及施工上的不便，需要將其分段施工，分段長度約85m左右。在設計交底時，設計單位要求整座橋分段施工完成后，才能一起澆灌施工縫，然后才能一次落架。由于受到拆遷的影響，有的匝道橋只有一部分可以施工。為加快施工進度，同時也為了加快支架和模板的周轉，我們提出了分段施工分別拆除支架的施工方案。我們通過對連續(xù)梁的受力原理以及分段施工過程中和體系轉換后等工況的受力進行了認真的分析，并請設計單位對幾種工況的受力進行了計算，最后得到的結論是分段施工分別拆除支架與整橋合攏后拆除支架的受力情況對比出入很小，只是在混凝土徐變過程中有一點小的變化，在分段懸臂端旁橋墩頂部頂板處其拉應力略有增加，對橋梁的安全性無影響。最后設計單位同意了我們的施工方案，但為了確保安全，在每一段梁懸端墩頂板處拉應力最大的地方增加10%的受拉鋼筋。

2.2 施工縫

施工縫設置在橋跨四分點處，因普通鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的鋼筋較多，因此未設施工縫分布加強鋼筋。施工縫兩端在主梁體施工時以木板或泡沫板與主梁隔開，并留出主筋通過的孔洞。為保證梁體主筋焊接點不超過規(guī)范要求并方便操作，施工縫長度考慮為2m。施工縫采用一次澆注，澆注前將原梁體混凝土鑿毛。澆注時頂、底板同時進行。底板混凝土用人工從梁體頂板開口處通過箱梁體內運輸。施工縫澆注時間選擇在一天氣溫最低的凌晨。為防止施工縫混凝土在未達到強度前因氣溫變化而出現(xiàn)收縮裂縫，故在施工縫施工中采取鎖梁措施：一是球形支座的頂、底板連續(xù)螺栓不松開，在全橋完成后再予以剪斷。二是用18kg小鋼軌頂住兩端的梁體。每道腹板設上中下三根小鋼軌，鋼軌端頭以鋼楔片楔緊。

3、施工過程中的加固處理方案

混凝土采用泵送混凝土，用強制式拌和機拌和。在泵送混凝土前先壓水檢查并濕潤管道，再泵2～3盤砂漿，然后再泵送混凝土。在混凝土拌和過程中嚴格按配合比施工，以免出現(xiàn)堵管現(xiàn)象。原材料采用檢測合格材料。減水劑根據(jù)氣候選用，炎熱季節(jié)采用緩凝型的木質素磺酸鈣，其它季節(jié)采用早強型GM減水劑。混凝土的坍落度采用12～14cm，太小不宜泵送，太大在灌注腹板時混凝土會從底肋漏到底板上而無法進行。混凝土灌注時從低處向高處進行，以防止砂漿流失。在底板、腹板混凝土施工時，先澆注底板，以免在底板混凝土振搗時，底肋處會出現(xiàn)空洞露筋現(xiàn)象。

混凝土澆筑順序由遠而近，即每個節(jié)段從遠離橋墩方向開始，逐漸與已澆筑好的節(jié)段端合攏，采用分層澆筑，這樣可使底模的預加高度在新老混凝土合攏之前消失，減少出現(xiàn)裂縫的機會。若終盤時對掛籃吊桿高程有調整，則應對新老混凝土接縫處及時彌合處理（如二次插振搗等）以防止裂紋出現(xiàn)。插入式振搗是懸澆梁段混凝土內部振搗的主要振搗方式，要加強插振工作，即要防止漏振，也要防止過振現(xiàn)象的發(fā)生，確保箱梁段混凝土內實外光。在振搗過程中，不準振壞波紋管及接頭，也不準直接在波紋管上進行振搗。同時內側模和內腹板模上可開小小窗口，即方便觀察也可插振。采用掛籃懸澆施工時，梁段自重誤差控制在 3%以內，各對稱梁段澆筑混凝土時應盡量同步進行，最大澆筑重量差不得超過設計允許值。

3.1箱梁腹板豎向預應力筋補張拉。腹板豎向預應力可以有效地降低箱梁的主拉應力，現(xiàn)有腹板裂縫出現(xiàn)的很大一部分原因是豎向預應力損失。對豎向預應力鋼筋補張拉，并對豎向預應力筋管道補壓漿。

3.2底板增加橫向預應力筋。

箱梁底板由于過寬出現(xiàn)了較多縱向裂縫，雖不是主要受力裂縫，但極大地影響了箱梁的耐久性，對底板采用增加橫向預應力筋法加固。該法屬于主動加固措施，可有效地抑制裂縫的發(fā)展，并且可對裂縫情況進行持續(xù)觀測。

4、施工中主要工藝要點

在每段箱梁施工時，將其分為兩次施工。第一次澆注底板與腹板（腹板混凝土應比腹板與頂板的結合處略高1～3cm，以防止第二次施工后出現(xiàn)兩道施工縫，影響混凝土的外觀）。第二次澆注翼板與頂板。

4.1門式腳手架：門式腳手架具有施工簡便、快捷、受力大、加工方便等特點，特別適合這種現(xiàn)澆梁施工。在門式腳手架上鋪縱橫向方木，為防止底模板之間的錯臺，方木在加工時應做到尺寸一致且無撓曲，頂層的橫向方木的間距應盡量小。在墩頂實心段支架受力較大的地方，支架及方木特殊加強。支架基底若為松軟土，則予以夯實，并做好排水，在夯實的土上放置大方木、枕木或石塊作基礎。

4.2萬能桿件支墩式支架：由于鋼軌撓度較大，因此在梁式支架上采取扣軌，尤其在腹板處受力較大的部位增加扣軌數(shù)量。規(guī)范中規(guī)定在現(xiàn)澆支架中有較大跨度的梁式結構時，為防止支架的不均勻沉降而使梁部產(chǎn)生裂縫，需在該梁兩端支點處設置臨時工作縫，考慮到我們混凝土澆注速度很快，故我們在實際施工中，盡管梁式支架的跨度最大達到9m，但在支架兩端未設置臨時工作縫。事后檢查梁部，無任何裂縫，受力良好。

4.3滑絲的原因

錨板錐孔與夾片間的雜物；預應力筋上有油污，錨下墊板喇叭口內有混凝土或其它殘渣；錨具質量低下，錨具夾片或硬度不配套或安裝不正確；回油卸載過快；力筋銹蝕或粗強細不一致，限位深度不合理。

4.4斷絲的原因

鋼材材質不均勻，錨環(huán)、預應力筋和夾片硬度不能緊配合或嚴重銹蝕；外力損傷力筋表面出現(xiàn)應力集中；力筋過度的彎折、孔道、錨具、千斤頂不對中；油壓表失靈造成張拉力過大，千斤頂未按規(guī)定校驗。

4.5滑絲、斷絲的處理原則

預應力筋滑絲、斷絲數(shù)量超過設計規(guī)定或前述質量標準應予以處理外，并可參照《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定，對于后張構件鋼鋼絲、鋼絞線或鋼筋斷裂或滑脫的數(shù)量。嚴禁超過同一截面預應力鋼材總根數(shù)的3%，且一束鋼絲只允許一根。

結語：

橋梁工程是我國國民基礎經(jīng)濟的主要支柱之一，也是構建全國交通運輸網(wǎng)的基礎要素。為了避免在橋梁工程施工過程中出現(xiàn)嚴重的質量問題，應采取有效的施工措施來切實提高橋梁工程的質量。總之，監(jiān)理人員應具有足夠的施工管理知識，必須熟知國家頒發(fā)的建設法規(guī)以及相應的規(guī)章制度，必須具有豐富的工程建設管理知識和經(jīng)驗。監(jiān)理對于縮短建設工期、提高工程質量、控制工程投資起到了非常重要的作用。同時，監(jiān)理人員要具有一定水平的行政管理知識和和管理經(jīng)驗，學會合同管理、經(jīng)濟管理，熟悉工程建設合同文件與設計文件，熟悉技術規(guī)程、規(guī)范和質量檢驗標準，熟悉監(jiān)理管理規(guī)范和監(jiān)理文件，熟悉施工環(huán)境和條件。在今后的工程監(jiān)理工作中，才能更好地對建設過程及參與各方的行為進行監(jiān)督、協(xié)調和控制，最優(yōu)實現(xiàn)項目建設。

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作者簡介：

況立民（1990-），男，漢族，籍貫：江西省上高縣，安質部長/助理工程師，本科，單位：中鐵十一局集團第二工程有限公司，研究方向：工程管理。