連續(xù)剛構(gòu)箱梁裂縫分析及處理方案

周東輝

（廣東省路橋建設(shè)發(fā)展有限公司，廣東 廣州 510000）

引言

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁具有混凝土橋梁的所有優(yōu)點，其耐久性較強，與鋼筋混凝土相比較輕，節(jié)約了大量的鋼材。隨著預(yù)應(yīng)力工藝的不斷發(fā)展，連續(xù)箱梁的跨徑也不斷的加大。隨著跨徑的增大，連續(xù)剛構(gòu)的應(yīng)用比較廣泛?，F(xiàn)澆連續(xù)剛構(gòu)箱梁在設(shè)計階段一般都為全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件（即混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力），但在施工過程中受養(yǎng)護條件、養(yǎng)生時間等因素的影響難免會出現(xiàn)程度不一樣的裂縫。這些裂縫對箱梁的耐久性等有一定的影響，需在通車前進行處理，確保橋梁結(jié)構(gòu)安全，保障通車安全[1-5]。通過對某大橋主橋裂縫進行檢測，并對產(chǎn)生的原因進行分析，并給出了這些裂縫對應(yīng)的處理方案。

1 工程概況

某大橋主橋是項目工程的控制性節(jié)點，跨越了鐵路、省道和河流，主橋為全預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)箱梁，其跨徑組合為（76+128+76）m，主梁采用變截面箱梁，墩頂梁高為7.8 m，跨中梁高為3.2 m，橋?qū)?2.5 m，高跨比為1：16.4。小樁號側(cè)邊跨跨越省道，大樁號跨越鐵路，主橋跨二類水體。某大橋主跨通航孔凈寬≥115 m（垂直水流方向投影的凈寬≥104 m），凈高≥10 m，上底寬≥100m，側(cè)高≥6m。主橋下部結(jié)構(gòu)主墩采用雙薄壁墩，分離式承臺；過度墩采用單薄壁墩。其中墩頂截面見圖1，跨中截面見圖2。

圖1 墩頂截面

圖2 跨中截面

2 計算模型及結(jié)果

某大橋采用midas 進行建模計算，其模型見圖3。

圖3 Midas 模型

某大橋主橋節(jié)段分配見圖4。

圖4 節(jié)段分配示意圖

某大橋連續(xù)剛構(gòu)截面尺寸見表1。

表1 連續(xù)剛構(gòu)截面尺寸表

本橋是全預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)箱梁（即在全部荷載及預(yù)應(yīng)力共同作用下不出現(xiàn)拉應(yīng)力的連續(xù)剛構(gòu)橋），其具有以下特點：（1） 抗裂性能好，全預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所施加的預(yù)應(yīng)力值大，混凝土不開裂，構(gòu)件的剛度大，抗裂或抗腐蝕性能好；（2） 抗疲勞性能好，預(yù)應(yīng)力鋼筋從張拉完畢直至使用的整個過程中，其應(yīng)力值的變化幅度小，因而在重復(fù)荷載作用下抗疲勞性能好；（3） 設(shè)計計算簡單，由于截面不開裂，因而在荷載作用下，截面應(yīng)力和構(gòu)件撓度的計算可應(yīng)用彈性理論，計算簡易；（4） 反拱值較大，由于截面預(yù)加應(yīng)力值高，尤其對永久荷載小、可變荷載大的情況，會使構(gòu)件的反拱值較大，且混凝土的徐變會使反拱值隨時間的增長而發(fā)展，影響上部結(jié)構(gòu)件的正常使用；（5）張拉端的局部承壓應(yīng)力較大，需增設(shè)鋼筋網(wǎng)片以加強混凝土的局部承壓力；（6） 延性較差，全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的開裂荷載與破壞荷載較為接近，致使構(gòu)件破壞時的變形能力較差，對結(jié)構(gòu)抗震不利。

某大橋在施工完成后的工程質(zhì)量交工檢測中存在以下幾種裂縫：（1） 部分箱內(nèi)節(jié)段頂板存在縱向裂縫，主要為合攏段，裂縫寬度為0.1 mm～0.16 mm；（2） 右幅4-16#節(jié)段存在1 條橫向裂縫，長約1m，寬1.5 mm；（3） 部分箱外節(jié)段底板存在縱向裂縫，主要為合攏段及附近幾個節(jié)段，裂縫寬度為0.12 mm～0.2 mm。

3 裂縫的處理原則

混凝土裂縫的處理須遵循以下原則：（1） 全面認真的分析裂縫產(chǎn)生的原因及裂縫的性質(zhì)，正確區(qū)別結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫；（2） 仔細觀察裂縫的變化，尋找裂縫變化規(guī)律，以此作為選擇處理方法的依據(jù)；（3） 選擇恰當(dāng)?shù)臅r間處理裂縫。若是結(jié)構(gòu)性裂縫則應(yīng)及時進行處理；若是非結(jié)構(gòu)性裂縫則最好待裂縫穩(wěn)定后再進行處理；（4） 針對不同的裂縫選擇合理的處理方法，既要嚴(yán)格遵循設(shè)計及施工規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，又要經(jīng)濟合理，切實可行；（5） 裂縫處理后應(yīng)保證結(jié)構(gòu)原有的承載力、耐久性等的要求，以免出現(xiàn)新的裂縫。

4 裂縫產(chǎn)生的原因

連續(xù)剛構(gòu)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因主要由以下幾種：

4.1 連續(xù)剛構(gòu)箱梁頂板拆模時間過早

連續(xù)剛構(gòu)掛籃施工時，未考慮施工溫度降低等條件的影響，在強度未達到要求時，過早拆模，導(dǎo)致頂板局部開裂。

4.2 養(yǎng)護不及時或不連續(xù)

連續(xù)剛構(gòu)箱梁在混凝土澆筑完成后，因養(yǎng)護不及時或不連續(xù)等原因，在混凝土強度上升過程中水泥水化作用造成自發(fā)收縮、混凝土內(nèi)部水蒸發(fā)造成的干燥等體積收縮，或混凝土受外部拉應(yīng)力等原因引起的砼受力不均勻而產(chǎn)生裂縫。

4.3 節(jié)段澆筑的時間差

節(jié)段間的澆筑時間存在周期差，造成節(jié)段間存在收縮徐變的差異。

5 裂縫性質(zhì)

5.1 結(jié)構(gòu)性裂縫

由于直接施加的各種靜力和動力荷載所引起的裂縫。由于結(jié)構(gòu)承載力不足應(yīng)力達到限值引起的，是結(jié)構(gòu)開始破壞的特征。這種裂縫是比較危險的，如果不對這類裂縫進行處理將給結(jié)構(gòu)的安全帶來隱患。常見的結(jié)構(gòu)性裂縫有以下幾種：（1） 鋼筋混凝土簡支梁的跨中截面附近下緣受拉區(qū)的豎向裂縫，這是最常見的結(jié)構(gòu)性裂縫。在正常設(shè)計和使用情況下，裂縫寬度不大，間距較密，分布均勻。若豎直裂縫寬度過大，預(yù)示結(jié)構(gòu)正截面承載力不足。（2） 鋼筋混凝土簡支梁的支點（或腹板寬度變化處）附近截面由主拉應(yīng)力引起的斜裂縫，在正常設(shè)計和使用情況下很少出現(xiàn)斜裂縫，即使出現(xiàn)裂縫寬度也很小。（3） 另外，鋼筋混凝土墩柱受壓構(gòu)件由于縱向壓力過大引起的縱向裂縫、預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)由于局部應(yīng)力過大引起的劈裂裂縫等都屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。

5.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫

由于溫度變化、收縮、不均勻沉降等間接作用, 結(jié)構(gòu)的變形受到約束而引起的裂縫。這種裂縫對結(jié)構(gòu)承載力的影響不大，可根據(jù)結(jié)構(gòu)耐久性、抗?jié)B、抗震、使用等方面要求采取修補措施。非結(jié)構(gòu)性裂縫一般可以分為以下幾種：（1） 收縮裂縫：眾所周知，混凝土因為收縮導(dǎo)致的橋梁裂縫是最常見的。其中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因，另外還有自生收縮和炭化收縮；（2） 溫度裂縫：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變形受到約束時，在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力達到混凝土的抗拉強度極限值時，就會產(chǎn)生混凝土裂縫，這類裂縫稱為溫度裂縫；（3） 鋼筋銹蝕引起的裂縫：混凝土中鋼筋產(chǎn)生銹蝕后，由于銹皮會吸濕產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而膨脹，其體積將增大2～4倍，從而脹裂砼保護層。

5.3 本大橋的裂縫性質(zhì)

根據(jù)檢測結(jié)果，某大橋主橋混凝土表面裂縫為非結(jié)構(gòu)受力引起的裂縫，未對結(jié)構(gòu)承載能力及結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生不良影響。

6 裂縫處理方案

裂縫大小及對應(yīng)的處理措施見表2。

表2 裂縫處理表

對裂縫寬度大于0.15 mm 的裂縫進行灌漿處理,均采用優(yōu)質(zhì)A 級環(huán)氧灌縫膠進行對混凝土裂縫進行處理，以達到封閉裂縫的目的；要求修補材料能夠均勻注入到細而深的裂縫中去，保證裂縫修補質(zhì)量。對寬度小于0.15 mm 的裂縫，無論縫寬大小，采用表面封閉法處理。封縫及灌縫后采用乳膠漆涂刷封閉。

灌縫修補施工工藝：（1） 清除裂縫附近塵土、油污，測量裂縫寬度；（2） 確定注漿咀的位置，并預(yù)先貼上膠布，注漿咀間距20～45cm 布置，每條裂縫不得少于2 個注漿咀；（3） 配置封縫用漿，用刷子涂刷在裂縫上，封閉裂縫，裂縫較寬的話，可先用砂漿填縫后再刷封縫漿，對于貫通的裂縫，要同時對兩側(cè)進行封閉；（4） 揭去設(shè)咀處的膠布，將注漿咀跨縫粘牢；（5）待粘咀膠硬化后，重新在注漿咀處及裂縫上補刷一次封縫用漿以達到不露漿的要求；（6） 開始注漿前，先配制注縫漿，但每次不宜多配，避免一次用不完粘度變大失效；（7） 按從下向上的注漿次序?qū)α芽p進行灌注；（8） 注意觀察相鄰的注漿咀，當(dāng)流出漿液時，說明兩咀間裂縫已注滿漿液；（9） 全部裂縫注完后，第二天就可以鏟去注漿咀和封縫材料，清理裂縫表面。后續(xù)還需對連續(xù)剛構(gòu)箱梁的裂縫進行觀測，判斷原有裂縫有無發(fā)展，是否有新增裂縫。

7 改進措施

為減少現(xiàn)澆連續(xù)剛構(gòu)箱梁出現(xiàn)裂縫，可以從以下幾個方面對施工過程提出改進措施及要求：

（1） 為確保新澆砼有適量的硬化條件，防止在早期由于干縮而產(chǎn)生裂縫，砼澆筑完畢后應(yīng)在12 h內(nèi)加以覆蓋和澆水，并定期養(yǎng)護?？刹捎米詣訃娏芟到y(tǒng)，達到全方位的養(yǎng)護效果；（2） 大體積實心混凝土的養(yǎng)護時防止混凝土出現(xiàn)裂縫的關(guān)鍵工作，為確保大體積混凝土在水化作用下保持相對均衡的溫度，可在大體積是新混凝土中布設(shè)冷卻管；（3） 混凝土張拉周期須嚴(yán)格按照規(guī)范要求，實行齡期、強度雙控原則拆模；（4） 禁止暴力拆模；（5） 在滿足齡期跟強度要求的情況下，盡量縮短節(jié)段澆筑周期，減少因收縮徐變不同步引起的內(nèi)力差。

8 結(jié)論

通過某大橋主橋連續(xù)剛構(gòu)箱梁的案例，分析連續(xù)剛構(gòu)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因及性質(zhì)，并提出了處理這些裂縫的方案及裂縫封閉后應(yīng)采取的措施，還提出了一些可改進的措施。為后續(xù)類似案例提供了可實施的寶貴意見。