淺析預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁裂縫的成因與防治

溫州交通建設集團有限公司，浙江 溫州 325000

0 前言

隨著施工技術的不斷地進步更新，大跨徑預應力混凝土連續(xù)梁橋成為我國大跨徑橋梁的主要橋型之一，連續(xù)箱梁因具備外形美觀、抗扭剛度大、整體性好等特點在橋梁工程中被廣泛采用。但由于設計計算理論模型與實際結構受力情況存在偏差、施工工藝未嚴格按要求執(zhí)行、混凝土收縮徐變特性及疲勞特性等因素的影響，造成現(xiàn)澆連續(xù)箱梁梁體出現(xiàn)裂縫［1］。

1 預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁裂縫成因分析

預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁在彎矩、剪力和扭矩的共同作用下，處于復雜的空間受力狀態(tài)，產(chǎn)生裂縫的原因涉及設計計算、施工工藝、養(yǎng)護管理、材料性質等多方面。主要有由于設計原因引起的裂縫、溫度變化引起的裂縫、

1.1 設計原因引起的裂縫

設計層面主要有以下原因：

（1）一般橋梁設計均采用平面桿系有限元分析法進行，箱梁的翹曲、畸變、剪力滯效應用系數(shù)考慮，活載偏載用內力增大系數(shù)考慮，通過分析比較，平面分析理論得出的梁體主應力值較小，空間分析理論計算得出的主應力值較大，而結構實際受力狀態(tài)與空間分析理論結果比較接近，造成箱梁截面尺寸擬定不合理或結構配筋不足等問題。

（2）設計時沒有充分考慮斜截面抗剪，非預應力鋼筋特別是腹板中的箍筋和彎起鋼筋設置過少，一旦豎向預應力損失過大，斜截面抗剪能力不足，引起腹板出現(xiàn)斜裂縫。

1.2 施工原因引起的裂縫

由于橋梁施工時，很多因素考慮不周全，或采取的施工措施不當造成梁體開裂，產(chǎn)生裂縫原因主要有以下幾種：

（1）橋梁地處深層軟土地段，連續(xù)箱梁采用滿堂支架整體現(xiàn)澆，支架基礎加固不到位，引起箱梁混凝土澆筑時支架出現(xiàn)不均勻沉降，造成梁體開裂；

（2）箱梁采用滿堂支架整體現(xiàn)澆，未對支架進行堆載預壓，未消除支架及基礎的非彈性變形，引起局部支架沉降差異較大，造成梁體開裂；

（3）混凝土設計配合比不合理，水泥用量過大，造成混凝土澆筑完成后內部水化熱過大，造成混凝土收縮應力過大，導致梁體產(chǎn)生裂縫；

（4）使用銹蝕鋼筋或鋼筋保護層厚度不足，造成鋼筋表面形成氫氧化鐵氫氧化物體積不斷增加，造成混凝土崩裂剝落；

（5）支架未設置合理的預拱度值，造成混凝土澆筑成型后梁體反拱下?lián)?，結構加入外部荷載后梁體開裂；

（6）梁體支座安裝時未按設計要求的位移方向正確安裝，或支座型號安裝錯誤，引起梁體不能正常位移，造成梁體開裂；

（7）施工人員對結構受力理解不足，隨意更改調整構造鋼筋位置或鋼束坐標，改變了結構抗彎拉能力，張拉時梁體混凝土強度未達到設計強度值，或張拉順序及張拉力未嚴格按設計要求進行控制，造成梁體開裂；

（8）錨后加強鋼筋未按設計要求進行設置，或混凝土澆筑時錨后混凝土振搗不密實造成錨后空洞，導致鋼束張拉后錨固區(qū)域出現(xiàn)裂縫；

（9）混凝土澆筑完成后未及時進行養(yǎng)護，造成混凝土表面缺水而引起收縮過大，導致混凝土表面產(chǎn)生大量干縮裂縫［2］。

1.3 結構自身特性引起的裂縫

（1）預應力混凝土連續(xù)箱梁由于自身截面特性，因日照時間、太陽輻射強度、晝夜溫差等在梁體內部產(chǎn)生較大溫差，引起局部非均勻性溫差作用，繼而在梁體內部產(chǎn)生溫差應力，導致梁體產(chǎn)生裂縫；

（2）橋面瀝青混凝土攤鋪時的高溫及攤鋪時的橋面溫度疊加產(chǎn)生較大的溫度梯度，進而產(chǎn)生較大的溫差應力，造成梁體產(chǎn)生裂縫［3］。

1.4 后期運營管理不到位引起的裂縫

（1）橋梁投入運營使用階段后，頻繁的超載車輛對梁體加載，超出了結構容許的疲勞應力，造成梁體開裂；

（2）隨著運營時間的增長，預應力筋長時間持續(xù)受力，同時受混凝土收縮徐變的影響，預應力鋼束松弛效應越明顯，造成預應力施加不足削弱結構的抗剪能力，導致梁體開裂。

2 預應力現(xiàn)澆連續(xù)箱梁裂縫的防治措施

2.1 結構設計階段的防治措施

（1）結構設計驗算時采用平面有限元分析與空間有限元分析結合的理論，充分考慮構件抗彎拉性能，合理確定截面尺寸；

（2）設計時充分考慮斜截面抗剪能力，在腹板設置足夠的彎起鋼筋，同時合理設置腹板預應力鋼束，增加其抗剪抗彎能力；

（3）在規(guī)范允許范圍內適當增加頂?shù)装搴穸龋瑥浹a因縱向預應力孔道造成有效面積的削弱；

（4）在預應力鋼束曲線段設置防崩鋼筋，避免因張拉鋼束時產(chǎn)生的徑向應力超出其承受值，造成混凝土劈裂。

2.2 結構施工階段的防治措施

（1）對支架基礎進行處理，如采用換填或水泥攪拌樁進行地基處理，提高基礎承載力，確保地基承載力滿足要求，避免支架產(chǎn)生不均勻沉降；

（2）采用支架整體現(xiàn)澆時，支架搭設完成后對其按照設計荷載進行堆載預壓，消除支架及基礎的非彈性變形，支架拆除遵循先跨中后兩端的原則；

（3）選用低水化熱水泥，合理配制混凝土配合比，通過改善骨料級配、摻粉煤灰、摻外加劑等措施，減少水泥用量，降低混凝土水化熱，同時采取措施降低混凝土入模溫度，合理安排混凝土澆筑時間與澆筑順序；

（4）選定合理的砂率及水灰比，并嚴格控制砂率及水灰比，通過摻加高效減水劑來增加混凝土的坍落度及和易性；

（5）嚴格控制原材料質量及結構鋼筋保護層厚度，禁止使用不合格原材料，

（6）根據(jù)支架堆載預壓得出的參數(shù)，設置合理的支架預拱度，避免梁體成型后產(chǎn)生下?lián)?，同時控制芯模拆除時間；

（7）支座安裝前，施工人員應認真查閱設計圖紙所要求的支座型號及位移方向，安裝時認真核對支座型號及位移方向，確保支座安裝的準確性；

（8）技術人員深入理解設計意圖，嚴禁施工人員擅自隨意更改鋼筋數(shù)量、位置及鋼束坐標，嚴格控制梁體張拉時混凝土強度，嚴格按設計圖紙要求的張拉力及張拉順序進行控制，張拉后及時進行壓漿封閉；

（9）認真按設計要求做好錨后加強鋼筋安裝，澆筑混凝土時特別注意錨后混凝土的振搗，確保其密實性；

（10）混凝土澆筑完成后進行二次收漿抹面，并及時進行土工布覆蓋灑水養(yǎng)護，保持混凝土表面濕潤。

2.3 結構運營階段的防治措施

（1）橋梁結構投入運營階段后，加強后期日常管理、養(yǎng)護與監(jiān)測，嚴查超載車輛；

（2）結構縱向鋼束預應力施加時在規(guī)范允許范圍內進行超張拉，以抵消部分預應力損失。

3 結語

以上從設計、施工、運營管理等方面對預應力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的裂縫成因進行了簡要分析，為了確保滿足橋梁結構的使用功能，對于連續(xù)梁橋的裂縫問題應當引起足夠的重視，確保結構的安全及耐久性。