市政道橋施工中預應力混凝土連續箱梁裂縫的防治

王銘

歙縣經濟開發區招商中心 安徽 黃山 245200

引言

預應力混凝土連續箱梁施工技術之所以在市政道橋施工中得到廣泛化的應用，主要是因為其具有優良的抗裂能力、穩定性以及剛度，在市政道橋交通中的重要價值不容忽視。預應力混凝土連續箱梁優點眾多，但也存在一定的缺點，其中裂縫問題尤為突出，主要是因為受到生產以及使用多種環節的影響而出現梁體裂縫，這一問題的發生不僅會嚴重降低箱梁自身的強度，還會因為水分和空氣進入而引發鋼筋銹蝕問題，最終導致箱梁自身強度的嚴重下降[1]。由于預應力混凝土連續箱梁自身結構因素，箱梁裂縫的發生位置并不固定，可能分布在梁體的不同部位，因此，有必要深入研究預應力混凝土連續箱梁裂縫成因及相關的防治措施。

1 市政道橋施工中預應力混凝土連續箱梁主要優點及不足

市政道橋建設在現代交通行業中的扮演著重要角色，受到交通運輸量持續增大的影響，道橋建設規模也持續擴大，橋梁結構形式也變得更加多元化，其中最為典型的橋梁類型便是預應力混凝土連續箱梁。得益于市政道橋建設數量以及規模的不斷增大，預應力混凝土連續箱梁施工工藝以及施工技術也得到了不斷的發展，越來越成熟和完善。預應力混凝土連續箱梁屬于道橋結構體的重要組成部分，在荷載承受以及傳遞方面都發揮著重要作用，可以將其主要的優點歸納為整體抗裂性優良、剛度大、可進行大跨度布置等[2]。預應力混凝土連續箱梁實際施工過程對于施工質量具有較高的要求，之所以得到大范圍的應用，還有一部分原因為其經濟造價實惠，與其他市政道橋施工技術相比，其施工工藝相對來說比較簡單。現階段，我國市政道橋工程中，預應力混凝土連續箱梁發展勢態良好，極大地促進了我國交通工程的穩定發展以及后期技術的改良。混凝土屬于預應力混凝土連續箱梁的主要構成材料，混凝土性能的持續提升以及大噸位錨固構件的應用，都促進了預應力混凝土連續箱梁技術的良好發展。隨著預應力混凝土連續箱梁施工技術的不斷完善，其優勢更加凸顯，可以將其優點總結為結構重量小、強度大、材料應用少、工藝簡單以及性價比高等[3]。但是，預應力混凝土連續箱梁施工技術實際應用過程尚存在不足之處。工程施工技術后期維護以及理論體系方面的不完善以及不規范，引發結構裂縫等問題。另外，材料與之以及澆筑作業等方面的不足，再加上工程養護和施工中溫度控制所存在的問題，都加劇了預應力混凝土連續箱梁裂縫等問題。

2 市政道橋施工中預應力混凝土連續箱梁裂縫主要成因

預應力混凝土連續箱梁裂縫問題較為常見，主要是由于設計施工以及后期等方面存在不可抗力因素，可以從裂縫發生位置的角度將其裂縫主要成因歸納為以下幾點：

預應力混凝土連續箱梁頂板裂縫原因。預應力混凝土連續箱梁不同部位均可能產生裂縫，但是不同部位產生裂縫問題的原因不盡相同，并且裂縫情況也具有明顯差異。在箱梁頂板位置，頂板與腹板交界處以及其他接縫位置都屬于箱梁裂縫高發區域。頂板裂縫的發生主要與接縫部位和連接處承受的荷載和箱梁其他部位所承受的荷載表現出不均勻的狀態，長期作用下逐漸產生裂縫[4]。另外，箱梁頂板和腹板連接部位的邊角處更易發生混凝土表面水分流失的問題，其流失速度相對來說也更快，箱梁內部則處于相反的情況，進而逐漸導致干縮裂縫的形成。在預應力的施加作用下，也會引起箱梁頂板產生橫向裂縫。因此，預應力混凝土連續箱梁頂板裂縫的發生，與多種因素都具有緊密聯系，在進行裂縫防治工作時，應當從箱梁制作的各環節入手進行嚴格質量把控。

預應力混凝土連續箱梁腹板裂縫原因。箱梁腹板裂縫屬于預應力現澆連續箱梁中最為常見的裂縫類型，主要是因為箱梁腹板長期處于受力狀態，橋梁上部的荷載是加到箱梁腹板，會引起箱梁腹板發生形變，當其形變至一定程度時將會形成裂縫。箱梁腹板裂縫的發生具有明顯的規律性，大部分裂縫都集中在支座等承重部位的附近區域。橋梁上部的荷載一般處于長期存在的狀態，因此箱梁腹板裂縫呈現出逐漸發展的狀態，一般表現為從箱梁腹板的底部逐漸向上擴展，逐漸向受壓區域靠攏，在對此類裂縫進行防治時，主要是在施工時要注意正確的方法和后期養護中要得當。

預應力混凝土連續箱梁底板裂縫原因。箱梁底板裂縫的發生主要是因為底板預應力的施加，為了增強預應力混凝土連續箱梁的承載能力，需要在箱梁底板施加預應力。但是，箱梁底板預應力的施加過程，會因為操作不當或者預應力筋位置產生移動等問題，引發箱梁底板出現裂縫[5]。另外，箱梁底板預應力的施加還會引發預應力混凝土連續箱梁底板逐漸發生形變，形變的逐漸加劇會進一步引發混凝土崩碎以及加劇裂縫的發展等問題。當箱梁底板逐漸出現彎曲等形變，再存在底板混凝土保護層厚度不足的問題時，空氣中的二氧化碳將會腐蝕外層混凝土保護層，導致箱梁底板結構表層逐漸出現碳化，混凝土本身的堿性也會逐漸降低。另外，空氣中的氯化物同樣會與箱梁結構中的鋼筋表層發生反應，逐漸破壞鋼筋表面的氧化膜，進而引發混凝土脹裂甚至裂縫。

3 市政道橋施工中預應力混凝土連續箱梁裂縫防治措施

3.1 注重混凝土保護層厚度的合理設置

對混凝土保護層厚度進行合理設置主要是為了向鋼筋與混凝土之間的協同作用提供保障。在進行預應力混凝土連續箱梁結構設計工作時，應當以相關規范要求以及混凝土結構物實際要求作為依據，為其設置足夠厚度的混凝土保護層，以此來為箱梁底板提供保護，避免底板受拉時由于保護層過薄，引發箱梁底板發生脹裂等問題，同時也可以為內部鋼筋提供保護，極大地降低內部鋼筋出現銹蝕的概率。在設置預應力混凝土連續箱梁混凝土保護層厚度時，應當嚴格遵守JTG 3362—2018《公路混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》中的相關要求。在對箱梁梁外側混凝土厚度進行設置時，可以參考表1。

表1 預應力混凝土連續箱梁混凝土保護層最小厚度（mm）

3.2 注重預應力鋼絞線的安裝和張拉

在預應力混凝土連續箱梁眾多構件當中，預應力鋼絞線發揮著重要作用，在設置預應力管道時，應當對預應力管道的曲率半徑的設計值進行嚴格控制，在對預應力鋼筋的彎曲曲率以及線形進行控制時，應當嚴格參照相關的設計以及計算要求。另外，還需要在一定位置對底板厚度進行適當增加，也可以對其截面尺寸進行適當加大，這樣可以達到有效預防箱梁結構產生縱向裂縫。預應力張拉工程至關重要，應當嚴格遵照張拉工藝進行張拉，確保伸長率與箱梁結構實際要求相符，在這一過程應當避免過度張拉問題的發生。如果箱梁同一截面的預應力管道比較多，應當進行分批次進行預應力張拉。在完成預應力張拉工作之后，還應當對整個張拉效果進行嚴格檢查，確保預應力張拉合格之后再對管道進行注漿，避免過早注漿問題的發生，否則將會對鋼絞線的彈性模量產生明顯的負面影響，逐漸會影響到后期箱梁結構出現變形以及混凝土出現開裂問題。

3.3 注重基礎及支架模板施工質量的把控

在預應力混凝土連續箱梁施工過程，應當對基礎施工質量進行嚴格把控，引起其屬于主要的承力結構，可以利用多元化的方式加固處理預應力混凝土連續箱梁基礎。另外，在實際的施工過程，還應當嚴格檢測地基以及基礎結構層，確保這部分施工與設計保持一致，確保地基以及基礎結構的承載力優良，可以有效避免地基不均勻沉降問題的發生。如果沒有對其進行嚴格的質量把控，引發地基不均勻沉降問題，將會導致預應力混凝土連續箱梁出現大量的裂縫，在嚴重情況下甚至會導致箱梁斷裂問題的發生。現澆結構屬于預應力混凝土連續箱梁的主要結構類型，這也是其需要進行大規模支架搭設的主要原因。支架屬于混凝土澆筑不可或缺的結構物，支架質量與混凝土澆筑質量呈明顯的正相關關系，其會對橋梁裂縫的發生產生側面的促進作用。因此在搭設支架的過程，不僅要對支架質量進行嚴格檢查，還應當嚴格檢測支架的強度以及承載能力，避免支架使用過程出現變形、另外，搭設完支架之后，還應當進行必要的預壓以此來對地基和支架之間的非彈性變形問題進行有效消除，為結構的安全性以及穩定性提供保障。

3.4 注重施工材料質量的嚴格把控

混凝土性能與預應力混凝土連續箱梁裂縫的產生具有緊密聯系，并且混凝土質量還會受到骨料、水泥以及外加劑等原料的明顯影響，這些材料的質量與原材料產地也具有明顯的關聯性。在不同的施工地區往往環境具有較大差異，進而導致材料性能以及酸堿等方面的差異。在進行混凝土拌和時，材料堿活性高低會腐蝕到箱梁的鋼筋骨架，當鋼筋出現損傷之后，會對箱梁整體承載能力產生減弱作用，進而導致箱梁逐漸出現變形問題，逐漸加重將會引發裂縫。因此，在對原材料進行選擇時，應當對其成分進行嚴格控制，對堿活性較小的材料應當進行減量。另外，材料集配同樣與混凝土品質具有密切關聯性。在生產高品質混凝土的過程，應當避免天然砂的使用，主要是因為難以有效把控天然砂質量，應當優先選擇與要求相符的機制砂。利用合理級配可以為混凝土質量提供保證，進而對預應力混凝土連續箱梁裂縫進行有效防治。混凝土外加劑同樣會對混凝土性能產生明顯的影響，為了確保混凝土性能可以得到合理優化，應當對外加劑進行科學使用，確保可以達到降低箱梁裂縫的效果。在完成混凝土澆筑之后，還應當依據混凝土養護規范，并結合施工現場環境以及氣候等因素制定科學合理的養護方案，確保混凝土養護期以及強度達標之后在投入使用[6]。

4 結束語

綜上所述，預應力混凝土連續箱梁主要具有結構重量小、強度大、材料應用少、工藝簡單、施工技術成熟以及性價比高等突出優點，因此其在市政道橋工程中特別是大中橋施工中得到廣泛應用。預應力混凝土連續箱梁裂縫問題的存在，嚴重影響到其承載力以及使用年限，其裂縫主要發生在頂板、腹板、底板以及支座等位置。在對箱梁裂縫進行防治時，應當注重混凝土保護層厚度的合理設置、預應力鋼絞線的安裝和張拉、基礎及支架模板施工質量的把控、施工材料質量的嚴格把控。