預應力混凝土連續箱梁橋裂縫研究分析

顏佩勛

摘要：對預應力混凝土連續箱梁橋裂縫現象進行分析，結合工程施工的基本狀況，總結分析裂縫產生的原因，并構建針對性的處理策略，旨在通過箱梁頂板裂縫的控制及處理，提高城市道路橋梁工程施工的穩定性，為預應力混凝土連續箱梁橋的施工質量控制提供支持。

【關鍵詞】箱梁砼裂縫原因分析；裂縫處理；砼質量控制

在城市道路建設發展中，預應力混凝土連續箱梁橋得到了廣泛應用，通過這種結構設計，既滿足道路跨越或立交通行的使用功能又體型較小節約工程造價。然而，在大跨度預應力砼連續箱梁橋澆筑施工過程中，尤其是高溫季節常出現高標號混凝土裂縫問題，若這種裂縫問題不能得到及時處理，將會影響橋梁工程的質量及安全，給道路的正常交通通行帶來隱患。因此，結合瀏陽市西北環線跨線橋左幅第三聯箱梁二次澆注頂板、翼板裂縫問題具體處理的過程，針對砼裂縫進行具體分析，優化施工組織和施工方案，在原材料及配合比、澆注振搗及養護等方面采取措施，裂縫問題得到了有效控制解決，為預應力混凝土連續箱梁橋裂縫預防及工程處理提供參考。

1.工程概況

瀏陽市西北環線（李畋路-瀏陽大道）建設項目位于瀏陽市關口街道辦事處境內，西起瀏陽大道，東至李畋路。項目建設道路全長1270米，建設內容包括道路、橋涵、交通、排水、綠化、亮化等工程。其中主要包括兩座橋梁工程，一座是跨瀏陽大道分離式立交橋，全長331.5米，左幅跨徑布置為：3×31.5m（等截面預應力砼連續箱梁橋）+57m（等截面鋼箱梁橋）+3×30m（等截面預應力砼連續箱梁橋）+3×30m；另一座是跨渭川河橋，全長97米。跨線橋標準段橋寬13m，孔跨布置以3跨一聯，主梁采用單箱雙室箱型斷面，梁高1.8m，頂寬13m，底寬7.8m；頂板厚250mm，底板厚220～400mm，腹板厚500～750mm。外腹板與頂板間采用半徑1.5m圓弧過渡，外腹板與底板間設置半徑0.6m的圓弧倒角。端橫梁、中橫梁厚度分別為1.5m、2.2m。監理與建設方人員巡查時發現，左幅第三聯箱梁頂板及翼緣板出現橫向裂縫（部分為貫穿裂縫），遂召開專家論證會并要求施工單位進行整改，專家認定造成裂縫的原因屬于非結構性干縮裂縫，對橋梁結構影響有限，對橋梁的使用壽命和耐久性可能會產生一定的影響，要求調整混凝土配合比降低水泥用量加強混凝土養護，對已經出現的裂縫進行畢可法（固德邦環氧系列密封膠材料）灌漿封閉處理，同時后續加強橋面防水層施工處理。

2.裂縫產生原因分析

2.1原材料及配合比

在混凝土裂縫原因分析中，存在著原材料以及配合比控制不合理的問題，首先，混凝土是由砂石骨料、水泥、水、外加劑等物質拌合而成的。混凝土中的水泥與水形成水泥漿，實現對砂礫表面間隙的填充。水泥混凝土中的膠質材料，其性能可以保證混凝土的強度以及耐久性，當混凝土原材料的性能發生轉變，會出現微小裂縫。其次，混凝土配合比不合理也是出現裂縫的原因。例如，在用水量一定的狀況下，當水泥用量增大時，水化熱就越大；在水灰比一定的狀況下，混凝土的收縮狀況會隨著水灰比增大而增大。再次，減水劑的選擇及其與水泥的相容性，對混泥土和易性的影響至關重要。因此，在高標號高性能預應力混凝土連續箱梁施工中，這些問題都是造成砼裂縫的重要原因。

2.2溫度應力

通過對預應力混凝土連續箱梁橋工程項目的分析，當脆性混凝土結構受到溫度應力影響時，會出現砼拉裂問題。對于預應力砼結構而言，在表面溫度小于或等于工程表面溫度時，當受到靜載以及預應力的影響時，部分區域中的壓應力儲備會逐漸降低。而且，在預應力混凝土連續箱梁橋施工的過程中，夏季施工水化熱大，砼表面溫度與砼內部溫度、與環境溫度溫差過大（大于20℃），水泥漿分布不均，混凝土終凝前熱效應不均產生拉裂作用，也會出現裂縫現象。

2.3約束變形

在工程項目施工的過程中，當預應力混凝土連續箱梁橋混凝土沒有達到規定的程度，會直接造成混凝土樓板彈性形變，使砼早期強度過低或是無強度時，工程承受的彎力、壓力、拉力等都會造成工程內傷，嚴重的會出現斷裂可能，而且，在施工中，當施工人員沒有注意到鋼筋的保護強度將板面負筋踩彎時，會出現制作負彎矩，從而出現工程裂縫。

3.裂縫處理

本項目箱梁砼裂縫采用固特邦畢可法灌注化學材料處理封閉裂縫，經有橋梁專項檢測資質的單位試試驗檢測表明結構穩定，取得了較好效果，處理方法如下：

3.1裂縫調查

結合預應力混凝土連續箱梁橋工程特點，全面分析工程裂縫的性質、長度、寬度以及走向等情況。

3.2裂縫處理

在裂縫處理的過程中，使用鋼絲刷等工具清除裂縫中的灰塵、松散層等物質，刷出混凝土上的浮灰，然后通過角磨機切“V”形槽的使用，進行裂縫的擴大處理，然后將裂縫中灌入漿液，提高裂縫處理的有效性。

3.3紙質膠帶隔離

對裂縫切出的6-8㎜寬“V”形槽在其表面采用紙質膠帶隔離，紙質膠帶的寬度應大于“V”形槽寬度5㎜。

3.4設置灌膠嘴

在紙質膠帶的外表面安裝灌膠嘴，間距為30-50cm，在一條裂縫上必須設置有進漿、排氣或出漿口。

3.5封縫

使用JN-F（低粘度灌縫膠）封口膠，用油灰刀均勻涂抹在紙質膠帶隔離層的外面，厚約1-3mm、寬20-30㎜的膠泥，注意防止小氣泡。

3.6灌注

使用專用的注膠器，注膠壓力0.2MPa，在一條裂縫上的灌膠應由一端到另一端。在保證灌注順暢的情況下，采用較低的灌注壓力和較長的灌注時間低壓慢注[2]。

3.7膠液固化

在JN-L使用的過程中，應該在溫度為5℃以環境中進行固化處理，其中，固化時間應該結合溫度的狀況進行調整，通常狀況下，在溫度為25℃的狀況下，可以將固化的時間控制在2-3d。

3.8灌膠效果

低粘度灌縫膠JN-L注入裂縫固化后，能很好的修復、粘結開裂的混凝土，有效的解決混凝土構件的滲水問題，消除病害隱患，提高結構的耐久性。

4.工程裂縫的原因分析

在瀏陽市西北環線瀏陽大道跨線橋工程中，對工程裂縫的原因進行分析，出現裂縫的具體原因如下：第一，通過對現場裂縫的檢查，左幅第三聯箱梁底板、腹板均未發現裂縫，頂板、翼緣板在澆筑第2天后開始陸續發現出現橫橋向裂縫，每跨基本均勻分布。從現場可知，出現裂縫的橋聯（左幅第三聯）落地支架及模板尚未拆除，且預應力尚未張拉，連續箱梁整體未受力，可以判斷箱梁頂板裂縫為非受力裂縫。第二，箱梁為現澆的預應力混凝土結構，澆筑面積較大，且分兩次澆筑，第一次澆筑箱梁底板及腹板，第二次澆筑箱梁頂板及翼緣板，兩次澆筑時間間隔約12天，新老混凝土的熱膨脹系數不同（萬分之一），中跨產生了約6mm的膨脹，與統計的裂縫數量寬度近似相等。根據當時8月氣溫可知，箱梁頂板澆筑時，箱梁底板及腹板混凝土強度可以達到設計強度的80%左右、設計強度為C50，此時澆筑箱梁頂板及翼緣板混凝土，會受到底板及腹板在縱橋向較大的約束。另外箱梁頂板澆筑時，距離地面較高，頂板風速較大，外緣早期冷卻較快，其拉應力會進一步加大，當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，極易導致混凝土開裂。

5.預應力混凝土連續箱梁橋裂縫處理的優化措施

5.1高標號高性能混凝土的質量控制

在預應力混凝土連續箱梁橋裂縫處理的過程中，施工人員應該結合工程項目的設計狀況，加強工程質量控制，通常狀況下，在高標號混凝土質量控制中應該做到：第一，進行工程結構尺寸的嚴格控制，當出現結構自重與理論值不符的狀況下，應該進行重新的檢驗及計算。第二，工程質量控制中，需要保證混凝土強度、彈性模量等達到工程項目的設計需求。第三，在混凝土配合比設計、添加劑控制中，應該結合工程項目的施工特點，進行材料的振搗及養護，有效防治工程裂縫現象的發生。

5.2工程預應力的質量控制

在工程項目預應力控制中，應該將預應力筋以及張拉工藝進行設計，將偏差控制在規定范圍內，充分保證工程的張拉力達到設計要求。而且，在整個預應力控制的過程中，相關人員也應該結合工程的特點，改進預應力的張拉工藝，有效避免工程裂縫的出現。

5.3施工材質的控制

通過對預應力混凝土連續箱梁橋裂縫現象的分析，為了在工程中避免裂縫的出現，應該結合工程項目的施工特點，進行材質的控制，控制及檢測方法如表一。

表1 橋梁材質特性檢查方法

6.結束語

在預應力混凝土連續箱梁橋非受力性裂縫處理中，施工重點應該針對工程裂縫的特點，進行裂縫原因的分析，綜合原材料及配合比、溫度以及約束變形影響因素，對工程裂縫（不考慮沉降結構性裂縫）進行預防控制，及時消除安全隱患，為預應力混凝土連續箱梁橋裂縫處理方案的完善提供支持。

【參考文獻】

[1]吳文清，翟建勛，張嫻，趙昊，張慧.三向預應力混凝土連續箱梁橋橫向加勁肋拓寬研究[J].現代交通技術，2018，15（02）：22-29.

[2]王凱.支架現澆預應力混凝土連續箱梁橋施工控制技術探討[J].山東農業工程學院學報，2017，34（9）：34-38.