某預應力混凝土連續箱梁裂縫成因分析

郭曙光

（沈陽市市政工程設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015）

預應力混凝土連續箱梁是橋梁工程施工中常見的橋型，主要優點為整體的抗裂性較好、剛度大、能進行大跨度布置。但在實際施工過程中對施工質量要求較高，工藝較復雜，容易產生裂縫。文章就沈陽市某互通高架橋預應力混凝土連續箱梁裂縫的產生原因進行分析和總結，希望為類似工程提供一些參考。

1 工程概況

該工程位于沈陽市西南部，在現有匝道的基礎上改造成全苜蓿葉立交，實現兩條主干路全互通。A2匝道橋橫斷面寬7.5m，梁高2m，第4跨～第7跨為預應力混凝土現澆連續箱梁結構，位于緩和曲線和直線段上，跨徑組合為30m+31m+30.4m。設計荷載為城-A級汽車荷載。

2 預應力混凝土連續箱梁施工

預應力混凝土連續箱梁采用滿堂支架施工，施工前先對梁底地基進行處理：承臺基坑分層回填夯實，同時進行地面平整碾壓，在支架工程范圍內澆筑10cm厚素砼墊層，確保連續箱梁澆筑砼時，滿足上部立桿對地基承載力的要求。所有支架基礎外側設排水溝，保證排水通暢。支架采用碗扣式腳手架，支點處縱向步距為0.6m，跨中處縱向步距為0.9m。整聯支架通過橫聯桿和斜撐相互連接，形成一個整體，保證支架具有足夠的剛度和穩定性。預壓用袋裝砂石料作為壓重物（采用專用預壓袋，人工裝袋），采用1.1倍的上部結構標準荷載作為壓重荷載。

現場嚴格按照設計要求的混凝土齡期達到7d，強度達到設計強度的90%，張拉順序嚴格按照圖紙要求進行。預應力張拉采用伸長值與張拉應力雙控方式，張拉數值全部符合設計及規范要求。

3 預應力混凝土連續箱梁裂縫位置及原因分析

3.1 裂縫開展情況

經現場檢測，A2匝道橋箱梁底部共發現橫向裂縫3條，其中2條延伸至腹板。裂縫檢測詳細情況如表1所示，開展情況如圖1所示。

表1 預應力混凝土連續箱梁板底橫向裂縫結果統計表

由以上檢測結果可知，該聯每孔箱梁底各存在1條橫向裂縫，裂縫分布位置均位于A2匝道內側，距離橋墩4m位置，其中2條裂縫延伸至腹板。裂縫寬度為0.05～0.12mm，裂縫深度為65～124mm，裂縫處鋼筋凈保護層厚度為25mm，縱向主筋鋼筋保護層厚度為37mm，預應力鋼束保護層厚度為140～180mm。現場照片如圖2所示。

3.2 荷載試驗裂縫觀測結果

為掌握裂縫發展情況，判斷裂縫成因以及對橋梁承載能力的影響，對裂縫寬度、裂縫深度進行了詳細檢測，并在荷載試驗方案中增加了裂縫觀測測點。

荷載試驗選擇裂縫寬度較大的第5跨（0.12mm）和第6跨（0.1mm）進行荷載試驗，根據裂縫分布情況，在每孔箱梁梁底和腹板各設置1個裂縫寬度監測點。第5跨偏載試驗分4級加載、2級卸載，第6跨偏載分4級加載、2級卸載，5#墩負彎矩工況加載分6級加載、3級卸載。

圖1 預應力混凝土連續箱梁底橫向裂縫示意圖

圖2 現場裂縫圖

由監測結果可知，第6跨裂縫寬度在荷載試驗過程中試驗荷載作用下裂縫寬度沒有擴展，滿足規范要求，裂縫對橋梁結構承載能力影響較小；第5跨裂縫寬度在第5跨偏載荷載三級加載作用下裂縫開始擴展，四級加載時裂縫寬度突變擴展至0.03mm，卸載后裂縫完全閉合。表明裂縫的出現與結構受力有關，但裂縫卸載后閉合良好，結構承載能力滿足規范要求。

3.3 裂縫產生原因分析

經橋梁專家現場會診，認為本橋存在的裂縫經處理后，不會影響工程結構安全，不影響正常使用。從裂縫寬度、長度、深度以及分布區域，結合施工方案和設計圖進行綜合分析，認為裂縫由支架變形、混凝土溫度收縮、支座未放開等多種因素產生。其中溫度收縮、預應力張拉時支座未放開是產生裂縫的主要原因。

預應力混凝土連續箱梁混凝土采用C50商品混凝土，現場泵送，坍落度大，在硬化的過程中同時伴隨了高水化熱的產生、體積的快速收縮等現象。頂板混凝土澆筑歷經中午、夜晚等一天中溫度最高和最低峰時，早晚溫差大，水泥水化和環境溫度變化的共同作用使混凝土內外部產生溫差，混凝土內部不受或少受環境溫度變化影響，表面受環境溫度變化影響則產生裂縫。在混凝土澆筑后的4～5h，水泥的水化熱反應最為激烈，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，在下沉過程中若受到鋼筋阻擋便會形成沿鋼筋方向的裂縫，特別是在箱梁的腹板與頂、底板交接處，形成腹板方向的豎向裂縫。

預應力張拉的時候，支座限位未打開，預應力混凝土箱梁變形受到限制，產生次內力，在箱梁的腹板處形成腹板方向的豎向裂縫。

4 裂縫處理

根據專家意見，裂縫處理時應根據裂縫的寬度以0.1mm為準分別采取不同的處理方法。結合現場的實際施工情況，采取裂縫封閉或灌漿的處理措施。裂縫處理原則：所有寬度＞0.10mm的裂縫用環氧漿液壓力填充；對寬度≤0.10mm的裂縫用環氧樹脂膠泥進行封閉。

5 結束語

裂縫是橋梁使用過程中比較常見且突出的問題，與橋梁的使用壽命息息相關。文章以實際工程為例，對預應力混凝土連續箱梁裂縫產生的位置及原因進行分析，希望能為類似工程提供一些參考。