道橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因與防治措施探析

孫雨

摘要：現(xiàn)代道橋工程規(guī)模逐步擴(kuò)大，極大地推動(dòng)了道橋施工技術(shù)的發(fā)展，在這種形勢下，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)在道橋工程中得到了非常廣泛的運(yùn)用。然而，在實(shí)際施工中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工過程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)裂縫，這些裂縫對于行車安全以及道橋的使用年限均有重大影響。有鑒于此，本文對道橋工程預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因以及防治措施展開了探討。關(guān)鍵詞：市政道橋；預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；裂縫產(chǎn)生原因；防治措施

一、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁受力特點(diǎn)分析

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁在市政道橋中應(yīng)用較多，其中大部分箱梁屬于彎梁形式，在此主要以預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁中的彎梁為例分析其受力特點(diǎn)，主要有以下特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)自重，對于連續(xù)彎梁，彎梁內(nèi)外側(cè)長度差異影響到橋梁的自重分布，相對于橋軸線，橋梁曲線外側(cè)的自重遠(yuǎn)大于橋梁內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)自重，半徑越小，這種差異越明顯；（2）預(yù)應(yīng)力荷載，預(yù)應(yīng)力混凝土彎梁中，預(yù)應(yīng)力在既存在著高度方向的豎向彎曲，同時(shí)在平面徑向也存在著彎曲，因而在高度方向，預(yù)應(yīng)力是變化的；（3）收縮徐變效應(yīng)，混凝土的收縮徐變屬于正常變化，但是對于預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，預(yù)應(yīng)力的作用使得結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)內(nèi)力重新分配，其中收縮對于曲線變化的橋面影響較大，徐變作用對于橋梁的平面影響不大，但是對橋梁的撓度影響較大。此外，在橋梁的溫度效應(yīng)、活載效應(yīng)、支座支力等方面都存在著一定的特點(diǎn)。

二、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁常見裂縫及其產(chǎn)生原因分析

（1）橫隔板裂縫。橫隔板裂縫在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)中較為常見，通過對橫隔板出現(xiàn)裂縫后的局部使用有限元進(jìn)行分析，最終結(jié)果顯示箱梁人洞附近存在著明顯的應(yīng)力集中，應(yīng)力集中的出現(xiàn)使得人洞附近很容易發(fā)生放射性裂縫，橫隔板會(huì)在支反力作用下出現(xiàn)劈裂裂縫，這一裂縫的出現(xiàn)與軸向桿件受到軸向力破碎的形式類似，因此人洞附近存在的應(yīng)力集中會(huì)造成橫隔板裂縫的出現(xiàn)。

（2）彎曲裂縫。彎曲裂縫在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)中也較為多見，一般在剪力較小的跨中區(qū)域或者是支座負(fù)彎矩位置發(fā)生，究其原因主要是彎曲正應(yīng)力造成的，隨著橋梁的不斷使用，出現(xiàn)的裂縫會(huì)逐漸的擴(kuò)展，并且到達(dá)受壓區(qū)域，此時(shí)，裂縫表現(xiàn)的較為明顯，同時(shí)裂縫的位置不在局限于跨中位置，從跨中位置已經(jīng)開始向兩邊擴(kuò)展。彎曲裂縫的出現(xiàn)于混凝土抗拉強(qiáng)度的極限狀態(tài)有著密切關(guān)系，對于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁而言，梁的頂部存在著負(fù)彎矩，而梁的底部存在著正彎矩，這兩個(gè)部位都可以出現(xiàn)不同程度的彎曲裂縫，部分裂縫可到達(dá)腹板位置。但是在梁頂部分負(fù)彎矩位置處，拉應(yīng)力在減小的過程中，彎矩會(huì)重新分配，因此這類裂縫不容易出現(xiàn)。

（3）腹板斜裂縫。腹板斜裂縫即就是主拉應(yīng)力裂縫，這類裂縫在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)中比較普遍，腹板斜裂縫多發(fā)生在支座附近剪應(yīng)力較大的位置，在裂縫分布形式上呈現(xiàn)出中心向兩邊擴(kuò)散，裂縫一般與梁軸線之間呈現(xiàn)出一定的夾角，一般在30°-50°之間，如果不進(jìn)行及時(shí)的處理，裂縫會(huì)隨著使用時(shí)間的推移逐漸增加，最后將影響到橋梁的正常使用。造成腹板斜裂縫的原因較多，在施工階段，臨時(shí)荷載超過了設(shè)計(jì)階段的臨時(shí)荷載，裂縫作用點(diǎn)位置出現(xiàn)了應(yīng)力集中后者是混凝土拆模時(shí)間過早，致使混凝土沒有達(dá)到齡期要求。

（4）底板保護(hù)層混凝土劈裂裂縫

造成底板保護(hù)層混凝土劈裂裂縫的原因較多，比如：混凝土施工質(zhì)量不符合要求、保護(hù)層厚度過小、內(nèi)部鋼筋的腐蝕等均可造成保護(hù)層混凝土劈裂裂縫。

三、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫防治措施

（1）設(shè)計(jì)方面

在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求完成設(shè)計(jì)，除此之外，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意以下下幾點(diǎn)：①設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)募雍窀拱搴穸?，從而促進(jìn)箱梁截面主拉應(yīng)力、正應(yīng)力以及剪應(yīng)力的改善；②嚴(yán)格控制橋梁主跨與邊跨的比例，保證預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的受力均勻性；③科學(xué)的進(jìn)行受力分析，保證箱梁結(jié)構(gòu)中的預(yù)應(yīng)力鋼束與普通鋼筋配制的合理性，從而促進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)的受力均勻性；④箱梁結(jié)構(gòu)中預(yù)應(yīng)力鋼束布置應(yīng)盡可能的接近腹板，這樣可縮短預(yù)應(yīng)力鋼束的受力路徑，避免了預(yù)應(yīng)力傳力過程中出現(xiàn)的局部應(yīng)力變化，此外主筋的布置應(yīng)綜合箱梁的肋、板剛度比及其剛度變化合理的布置分配；⑤對于設(shè)計(jì)完成的預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁除了做好主拉應(yīng)力以及縱向正應(yīng)力的驗(yàn)算之外，還應(yīng)該重視抗剪截面以及抗剪極限強(qiáng)度的驗(yàn)算，特別是腹板位置的配筋驗(yàn)算以及抗剪驗(yàn)算等，保證腹板截面與受力符合實(shí)際要求。

（2）施工方面

在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁施工階段同樣的需要嚴(yán)格按照使用工藝以及操作流程完成操作，同時(shí)控制好施工質(zhì)量，此外，還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①根據(jù)橋梁工程概況采用低水化熱或中水化熱的水泥種類，控制好混凝土的骨料級配，同時(shí)還可以通過一些外加劑減少水泥用量，從而降低施工中的水化熱，消除溫度變化對箱梁機(jī)構(gòu)受力影響；②在施工組織設(shè)計(jì)中，編制合理的施工方法，同時(shí)嚴(yán)格控制施工順序，避免順序不當(dāng)造成的臨時(shí)荷載超載或者應(yīng)力集中的發(fā)生；③協(xié)調(diào)好施工現(xiàn)場的安全、進(jìn)度和質(zhì)量，杜絕過分追求進(jìn)度造成的施工質(zhì)量低下；④嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制好預(yù)應(yīng)力鋼束、鋼筋、波紋管之間的距離，避免人為因素造成間距與設(shè)計(jì)不符。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)剛度好、變形小、行車舒適等優(yōu)點(diǎn)，在40m—200m 跨徑范圍內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，但是在實(shí)際的生活中，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁由于設(shè)計(jì)原因、施工原因、使用環(huán)境因素等多個(gè)因素的影響，在使用中會(huì)出現(xiàn)一定的裂縫。只有明確常見的裂縫種類以及成因，才能不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，在后期的設(shè)計(jì)和施工中注意避免，從而減少或者消除裂縫的發(fā)生。

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（作者單位：沈陽眾贏橋梁預(yù)制板有限公司）