預應力箱梁開裂及預防措施研究

宗懷慧 高國瑞

(蘭州交通大學 甘肅 蘭州 730070)

預應力箱梁開裂及預防措施研究

宗懷慧 高國瑞

(蘭州交通大學 甘肅 蘭州 730070)

通過對預應力混凝土箱梁的開裂原因進行分析，提出預防裂縫產生及發展的措施，為以后相應箱梁施工提供一定技術參考。

箱梁；裂縫；施工

0 引言

隨著科技的飛速發展和人們生活水平的日益提高，為滿足人們的出行需求，高速鐵路、多數新建公路路橋及市政路橋中多數采用預應力鋼筋混凝土箱梁。預應力鋼筋混凝土箱梁具有質輕、承載力高和造價相對較低的優勢，因此被廣泛應用。但由于預應力混凝土箱梁具有跨度大、需在工廠預制之后運輸至施工現場進行吊裝等工序，因此施工完成后箱梁底部及側面經常易出現各種類型的裂縫，這些裂縫多數不影響箱梁的承載力，但易引起公眾的恐慌，因此為解決上述問題，本文對預應力混凝土箱梁中存在的裂縫原因及預防措施等提出自己的見解，以解決上述問題。

在箱梁施工中，施工工藝、技術設備以及自然條件等因素都會對橋梁的質量產生一定的影響。即使橋梁的穩定性極佳，但是隨著時間的流逝，都會或多或少出現一些質量的問題，主要表現為橋身的開裂。但是在對橋梁裂縫的防止過程中，國內很少有指導性的系統化和實用性的技術手段， 通過對這一技術的研究，一些防止橋梁開裂的規定得以出臺，經過專項性預防工作的開展，在橋梁防裂等方面起到了明顯的成效。

1 預應力混凝土橋梁裂縫問題

隨著我國社會經濟的不斷發展，路橋施工工程也在逐漸增多。但是根據相關信息數據調查發現，大多數橋梁結構在長期使用以后，其預應力混凝土橋梁結構都會出現明顯的開裂現象，這不僅對預應力混凝土橋梁結構的耐久性有著一定的影響，還破壞了混凝土橋梁的穩定性和強度，使其存在著一定的安全隱患。因此我們就要采用相應的防治措施對其進行相應的控制處理。而在對橋梁結構開發進行處理的過程中發現，在我國橋梁工程施工的過程中，導致預應力混凝土橋梁裂縫出現的主要原因就是人們在對橋梁工程進行施工的過程中，缺乏科學的指導設計思想，而且其施工系統也不夠完善，施工技術也存在著一定的局限性。因此在對其預應力混凝土橋梁裂縫施工處理的過程中，我們就要從施工設計和技術這兩個方面進行控制。

目前，為了防止預應力混凝土橋梁結構出現開裂的現象，我國在2002年頒布并實施了《預應力混凝土箱梁設計、施工防裂控制要點》。因此施工人員在對預應力混凝土箱梁橋設計施工的過程中，一定要根據該規范的相關要求，進行防裂這種處理。從當前橋梁工程項目的施工應用隋況來看，我國在預應力混凝土橋梁裂縫防治措施施工的過程中已經取得了初步的成就。

2 常見的裂縫狀況

當前我們在預應力混凝土橋梁工程施工中，預應力混凝土橋梁結構中出現的裂縫狀況有很多中，其中常見的幾種主要有：節段間端口裂縫、底板縱向裂縫、翼緣板裂縫和腹板裂縫等這幾種。

而導致這些裂縫產生的主要原因就是三種，它們分別是施工設計方面的問題、施工技術方面的問題以及施工設計和施工技術都存在著問題。因此，為了保障預應力橋梁結構的質量，避免橋梁結構的裂縫狀況的出現。施工人員在預應力橋工程施工的過程中，一定要按照相應規則制度對其進行相應的施工處理。

3 支架變形引起的裂縫和預防

3.1 箱梁懸澆剛度不足

在對預應力混凝土橋結構進行施工的時候，如果施工人員沒有根據工程施工的實際情況，對箱梁懸澆剛度結構進行嚴格的要求，那么很容易出現箱梁懸澆剛度不足的情況。從而導致預應力橋梁支架結構在長期荷載的作用下出現變形，使得橋梁預應力混凝土結構出現裂縫。

3.2 現澆支架的變形

懸臂施工的支架或整跨現澆的支架，在混凝土澆注過程中產生的過大變形會導致己初凝的混凝土開裂。一般表現為頂板或底板的橫橋向裂縫。控制對策一是確保支架本身的剛度，設計彈性變形應小于跨徑的1/400；二是對混凝土采取緩凝措施，使其初凝時問長于澆注時問。

4 收縮裂縫

4.1 裂縫特性

收縮裂縫可能發生在結構的任何部位，是施工現場最常見的一類裂縫。它雖然不會立即影響結構的安全運行，但對耐久性有很大危害。在已經通車運營數年的橋梁中，一些構件己出現滲水、鋼筋銹蝕、混凝土剝落現象，從而花費不少資金進行修補。從我們統計的情況來看，引起收縮裂縫的因素主要有混凝土特性(水灰比和水泥用量)、溫度和約束條件。

混凝土收縮應力的產生來自于兩個原因：一是水泥水化作用產生的水化收縮變形，二是溫度降低引起的收縮變形。如受到約束，則在結構內部或表面產生拉應力。由于這兩種變形的大部分都發生在混凝土強度形成的早期階段，收縮拉應力極易超過混凝土抗拉強度而產生裂縫。

4.2 溫度變化的控制

溫度變化引起的收縮有兩種情形。一種是混凝土在硬化早期，由于水化熱大量產生導致結構的溫度升高，到硬化后期水化熱產生的熱量小于散熱量，結構的溫度下降。這種溫降既可引起結構的整體收縮，又可在結構內部引起局部的收縮應力。在結構中，混凝土內部的溫度高于表面溫度，散熱降溫遲于表面；厚壁部分的溫度高于薄壁部分。且散熱降溫也遲于薄壁部分，而這時混凝土已具備了一定的強度，于是，箱梁表面的和薄壁部分的混凝土產生收縮，同時又受到內部的和厚壁部分的混凝土的約束，產生拉應力。另一種情形是環境降溫，同樣也是表面比內部冷卻得快，薄部位比厚部位冷卻得快，在混凝土硬化的初期也易造成薄部位的收縮裂縫。這兩種溫降隋形作用的位置和應變力一向往往是疊加的，加劇了拉應力的增長。

消除溫降因素的辦法有兩個：一是降低水泥用量，以減少水化熱升溫量；二是做好養護過程中的保溫工作，特別是冬季施工時的保溫。

嚴密的覆蓋措施是必不可少的。在冬季還有另一種情況值得注意，那就是大風降溫的當天如有新拆模的混凝土結構，其開裂的幾率較大。產生這種現象的原因是由于施工人員常在混凝土澆注后20d拆模，此時正是混凝土水化熱導致溫度上升的高峰時期，裸露的混凝土表面遭遇急劇的降溫，且表面的水分在大風中加速揮發，造成十縮效應，更加劇了收縮。

4.3 水灰比的控制

工程中較普遍的是局部水灰比過大引起的局部收縮裂縫，多出現在每次澆注的混凝土頂面，如橋面鋪裝層或整體化層、梁和柱的頂部，這是混凝土振搗后浮漿集中區域。由于水灰比過大的情況一般只是局部出現且與養生有關，因而裂縫形態一般較淺較短，無明顯規律。提高混凝土振搗質量和防止施工水灰比失控是預防此類裂縫的主要措施。

有研究表明，對于質量均勻的混凝土來說，塑性收縮的量并不完全隨水灰比的增加而加大。而且混凝土塑性收縮面積最大值(峰值)對應的水灰比為0.5。在實際施工中，正常的混凝土配合比的水灰比小于0.5。我們在指導施工現場配合比設計時，為了減少收縮量，要求水灰比直控制在0.35～0.45之間，并采取摻減水劑等措施盡量減小用水量。

5 結論

由此可見，在預應力混凝土箱梁橋工程施工的過程中，預應力橋梁結構的裂縫問題不僅影響了橋梁的正常通行，還對縮短了橋梁結構的使用壽命，從而對我國社會經濟的發展有著嚴重的影響，因此為了很好的解決在橋梁工程施工中存在的問題，施工人員就要根據相關的施工規范，對預應力橋梁結構的施工設計以及施工技術進行嚴格的要求，以確保橋梁結構的質量符合工程設計的要求。

[1]胡瑞光. 先簡支后連續小箱梁開裂問題及解決措施[J]. 建材與裝飾,2015,49∶261-263.

[2]孫金更. 鐵路箱梁靜載試驗開裂原因分析及控制措施[J]. 鐵道標準設計,2015,07∶84-88.

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1007-6344（2017）01-0337-01

宗懷慧(1988.11- )，男，蘭州交通大學在讀研究生。