預應力砼現澆箱梁腹板裂縫的成因與應對

摘要：箱梁腹板處開裂不僅會影響橋梁的外部感觀，而且會危及橋梁結構的安全性與耐久性，故而不得小覷。本文結合筆者既往現澆箱梁施工實踐經驗，全面分析了預應力砼現澆箱梁腹板裂縫的所致成因并提出了相應的應對措施，以供參考借鑒。

關鍵詞：現澆箱梁;腹板裂縫;所致成因;應對措施

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2021）01-0000-00

1現澆箱梁腹板裂縫的所致成因

由于預應力砼現澆箱梁設計、施工或養護方面的缺陷，往往會導致橋梁因超負荷運營而造成薄弱環節出現開裂，尤其是對于箱梁腹板的斜向裂縫而言，其通常會降低橋梁整體結構的抗扭、抗剪及承載能力，不僅會影響橋梁的外部觀感，而且還會影響橋梁結構的強度，降低橋梁工程的使用年限。導致現澆箱梁腹板裂縫的成因主要有以下幾點：

（1）現澆箱梁設計計算不當，以致箱梁結構的抗彎能力、抗剪能力較差而出現裂縫;或是前期設計時未考慮溫度應力的影響，從而導致腹板主拉應力受到影響而出現開裂;或是計算時未充分考慮箱梁結構的鋼束曲率對腹板造成的應力影響，從而導致腹板在鋼束應力的作用下出現開裂;或是結構尺寸如腹板厚度過薄，以致預應力筋保護層厚度不足而導致腹板開裂。（2）現澆箱梁腹板砼澆筑時的溫控措施不當，導致溫度應力集中超出腹板砼的抗拉強度而形成裂縫;或是腹板砼澆筑后因保溫、保濕養護不當，而導致腹板砼出現裂縫;或是砼在收縮、徐變等的影響下，引發應力過于集中、應力重新分析或預應力損失等，而造成腹板主拉應力增大而加大開裂幾率。（3）現澆箱梁腹板處的砼材料質量不達標或鋼筋存在生銹、夾渣等質量缺陷，以致腹板結構強度不達標，無法抵抗外部荷載作用而出現開裂。（4）橋梁基礎處理不當，從而導致基礎因不均勻沉降或局部受力不均，而導致橋梁結構受力與抗力作用存在差異，或是在多方因素的綜合影響下，使得支座處箱梁在彎應力與剪應力的綜合作用下，導致腹板主拉應力過大而造成該位置出現裂縫。（5）現場施工組織不合理，如砼澆筑先后順序不合理，或基礎不均勻沉降、分層澆筑間歇過長、腹板側模未及時拆除等，都在一定程度上加大了開裂幾率。（6）橋梁后期長時間超載運營，較大的荷載應力使得腹板主拉應力加大而形成開裂。[1]

2現澆箱梁腹板裂縫的應對措施

2.1設計方面

（1）科學計算受力模式。結合箱梁工程實際，通過整體與局部相結合的方式，利用桿系有限元進行箱梁整體受力分析，再通過三維有限元進行腹板局部受力分析，進而規避因局部預應力分析不當而導致的開裂。（2）合理設計腹板厚度。現澆箱梁兩側腹板的厚度變化直接影響著腹板的主拉應力，因此，腹板厚度的設計除了要滿足鋼筋及預應力筋保護層的厚度要求，還要確保厚度變化應盡量緩和。（3）考慮溫度應力影響。通過溫度場有限元分析，以及我國橋梁施工相關規范，明確現澆箱梁的溫度梯度模式，通過準確的溫度模擬，減少溫度應力而造成的開裂現象。（4）合理布置預應力筋。為顯著提升箱梁腹板斜截面的承載性，頂板縱向應根據設計要求布置適宜數量的預應力下彎鋼筋束;對于豎向預應力鋼筋可結合箱梁結構選擇U形豎向預應力鋼筋，間距應根據橋梁結構形式計算比較后確定，并按照單雙排的形式進行交錯布置，以有效增強豎向預應力筋的拉伸量。

2.2施工方面

（1）嚴把腹板砼材料質量。1）優先選擇低水化熱水泥，盡量減小砼水灰比，以最大限度規避因水化熱造成的砼內外溫差過大而引發的開裂;2）加強對砼用砂石骨料的控制，及時做好砂石骨料的質量檢驗，確保砂石骨料的含泥量、含水率等參數滿足相關標準要求，對于質量檢測不滿足要求的應及時退場不予接收;3）砼拌和作業前，應對砂石等原材料進行含水率檢測，結合檢測結果并嚴格依照設計及試驗確定的配比參數進行拌和作業，確保砼坍落度適宜，并具備良好的和易性、流動性;4）在夏季高溫環境下進行腹板砼澆筑作業時，應采取妥當的降溫措施，以做好砼入倉溫度的嚴格把控，具體如下：拌和用水加入冰塊降溫、箱梁模板通過灑水降溫、散裝水泥晾曬降溫后使用、砂石骨料灑水降溫、泵送砼用管道遮陽降溫等溫控措施。

（2）加強腹板砼施工控制。1）做好模板與支架施工控制。砼模板與支架施工前，應按要求做好基礎承載力檢驗，防止砼澆筑過程中基礎不均勻沉降而導致支架及模板發生變形，并按要求進行支架及模板的安裝作業，確保安裝精準、固定牢靠，以免砼澆筑過程中模板位移及變形而導致的裂縫。2）加強腹板砼澆筑施工控制。箱梁腹板砼采取分層澆筑，注意箱梁砼澆筑的閉合順序及時間，按照先澆筑底板、橫隔板、腹板及兩側頂板，然后澆筑其他部分頂板、翼緣板，新舊砼澆筑應嚴格控制間歇時間，確保先澆筑砼初凝前進行完成新混凝土的澆筑。3）嚴把腹板砼振搗施工控制。腹板砼振搗應采取高頻式+插入式振搗器相結合的方式實施振搗作業，在腹板兩側按照上下兩排對稱布置的方式，依次搭接向前實施振搗，每次振搗的時長控制在15～30s，然后通過插入式振搗器輔助補振，以確保腹板砼振搗均勻、密實，不欠振、不漏振，腹板砼振搗至無下沉、無氣泡生成且表面浮漿適宜后方可停止振搗。4）砼振搗作業完成后，應按要求及時予以保溫保濕養護，現澆箱梁施工可采取噴淋養護，在大風或高溫環境下，應加大養護頻率，以免腹板砼因養護不到位而出現的干縮裂縫。

（3）加強預應力施工控制。1）預應力損失控制。首先，加強預應力管道施工質量控制，確保孔道流暢無彎折，優先選擇管壁光滑的管道，防止摩擦系數過大的管道造成預應力束與管壁摩擦而導致的預應力損失;其次，針對砼彈性壓縮而導致的預應力損失，可通過適當增加張拉時長予以短時間超張拉，然后返回至設計張拉值，以確保砼彈性壓縮到位;此外，針對砼后期收縮、徐變而導致的預應力損失，一方面可通過嚴控砼配比質量，一方面可通過適當超張拉規避預應力損失。2）縱向預應力損失控制。在大噸位千斤頂完成箱梁的整體張拉后，通過單頂對群錨予以補張拉，確保補張拉后的各個鋼絞線受力一致、均勻，進而使完成張拉錨固后的錨下應力保持均勻。3）“兩平一直”與“三軸同心”控制。現澆箱梁張拉施工中，須對錨墊板傾角誤差進行嚴格控制，確保錨墊板面與豎直方向的預應力鋼束保持垂直，使千斤頂軸心、錨具軸心以及孔道軸心保持在一條水平線即“三軸同心”，對于校核未保持同一水平線的應調整后重新安裝。4）豎向預應力損失控制。完成豎向預應力的張拉作業后，經校核確保符合錨固要求后，將螺帽按要求使用扭矩扳手進行緊固，同時，通過適當的超張拉以減少鋼筋松弛及錨固扭矩而造成的預應力損失，但在超張拉時應注意控制好最大應力，確保在應力達標的基礎上避免發生屈服破壞。5）合理實施二次張拉。通過合理的二次張拉，規避因鋼筋松弛及砼徐變而導致的預應力損失，二次張拉時應控制好與一次張拉的時間間隔，以免腹板豎向應力不均勻分布而導致的腹板裂縫。[2]

3結語

腹板裂縫作為現澆箱梁較為常見的質量問題之一，如若控制不當即會導致箱梁使用過程中出現下撓度超限、承載力變差等問題。因此，務須要全面、深入分析致使腹板開裂的成因，并切實采取有效應對控制措施，把好源頭，加強管控，從而為現澆箱梁施工質量的有效確保夯實根基。

參考文獻

[1]李志強.預應力箱梁梁端腹板裂縫的成因與防控措施[J].工程技術研究，2020，5（2）：214-215.

[2]高新學.預應力混凝土箱梁腹板裂縫分析及控制措施[J].交通世界，2019（11）：94-95，103.

收稿日期：2020-12-05

作者簡介：鄭振頗（1973—），男，北京人，大專，研究方向：市政工程技術與管理。

Causes and Countermeasures of Cracks in Web of Prestressed Concrete Cast-in-place Box Girder

ZHENG Zhenpo

（Beijing Municipal Construction Co.，Ltd.，Beijing? 100032）

Abstract： The crack at the box girder web will not only affect the external perception of the bridge， but also endanger the safety and durability of the bridge structure， so it should not be underestimated. Based on the author's previous practical experience in the construction of cast-in-place box girder， this paper comprehensively analyzes the causes of the cracks in the web of prestressed concrete cast-in-place box girder and puts forward the corresponding countermeasures for reference.

Key words： cast-in-place box girder; Web crack; The cause of; response