現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的控制策略探討

薛祥坤

摘 要 現(xiàn)澆箱梁因具備結構剛度大、跨越能力強、整體性能好、受力合理、施工簡便等一系列優(yōu)勢而發(fā)展迅速、應用廣泛。然而，于橋梁建設、運營過程中，箱梁腹板裂縫的產(chǎn)生不僅會影響橋梁結構的耐久性，而且還會對結構安全造成危害。本文結合筆者大量橋梁施工實踐經(jīng)驗，首先全面分析了現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的多方成因，然后提出了具體的裂縫控制策略，以供借鑒參考。

關鍵詞 現(xiàn)澆箱梁;腹板裂縫;裂縫成因;控制策略

1現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的成因分析

現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，不單單會影響橋梁的外表美觀，更重要的是會對結構的耐久性和安全性造成嚴重影響，如裂縫的出現(xiàn)，將破壞橋梁結構截面整體的受力模式，引發(fā)內(nèi)部應力的重新分布，造成局部區(qū)域截面應力集中，加速破壞構件結構，造成橋梁結構的耐久性、安全性迅速降低;同時，腹板的開裂可能使結構鋼筋裸露在大氣中，鋼筋表面極易被逐漸氧化，慢慢生銹產(chǎn)生膨脹，不僅會引發(fā)鋼筋銹蝕降低構件的承載力，而且會加劇裂縫的發(fā)展;此外，裂縫的產(chǎn)生還會導致結構的變形、剛度減少、使用性能降低，甚至造成行車的安全性大大降低。查詢相關統(tǒng)計資料表明，現(xiàn)澆箱梁出現(xiàn)的裂縫大多處于主跨兩側腹板上，以及箱梁內(nèi)承托周邊，表現(xiàn)為斜向裂縫、縱向裂縫甚至貫穿性裂縫。導致腹板砼產(chǎn)生裂縫的主要原因，可以從設計、施工運營和養(yǎng)護等方面進行具體分析：

①箱梁結構的抗彎、抗剪能力不足，設計計算忽略了溫度應力的影響，或者沒有考慮橋體結構鋼束曲率對箱梁腹板應力產(chǎn)生的影響，以及結構尺寸如腹板厚度對主拉應力的抵抗能力;②施工階段溫控措施不力，產(chǎn)生應力集中或內(nèi)部應力超過極限強度應力產(chǎn)生裂縫;砼收縮變形、徐變，都會引起應力集中、重新分布或預應力損失，從而導致主拉應力的增大;③箱梁結構的材料質(zhì)量或標準達不到設計要求，鋼筋銹蝕和凍脹，引起結構強度不足不能抵抗外部荷載而產(chǎn)生裂縫;④基礎沉降不均勻、箱梁結構局部受力不平衡，受力狀態(tài)和抗力作用不盡相同，或是受到多方面原因共同影響的結果，特別是支座附近箱梁受到彎曲應力和剪應力共同作用，使腹板主拉應力超過抗拉極限強度，勢必造成該部位的開裂;⑤施工組織不合理，如砼澆筑順序不當，由于支架不均勻沉降或箱梁腹板分層澆筑時間太長，抑或腹板側模沒有及時拆除引起摩擦力阻礙腹板收縮，都可能引起砼微小的裂縫;⑥橋梁運營使用過程中超載，荷載應力相應增加引起主拉應力增加，導致腹板產(chǎn)生裂縫[1]。

2現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的控制策略

現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的控制，可集中從設計和施工、運營方面著手，采取相應的技術和管理措施。從設計方面，須重點從理論計算、結構設計、溫控預案上提出裂縫控制措施;從施工和運營維護方面，須重點從施工工藝、施工措施、材料質(zhì)量控制與管理上加強控制，必要時采取加固處理。

2.1 設計方面

（1）運用模塊化計算箱梁受力。通過整體與局部計算相結合、承載外力與結構內(nèi)力做分析，力求準確把控橋梁結構的受力情況。另外，采用BIM-5D模型從整體上視覺感受橋梁的結構模型，對局部受力模糊的地方強化設計計算，以確保其能夠更加貼近工程實際情況。

（2）確保腹板結構尺寸設計合理。腹板的結構形式對形成的主應力影響極大，因此，須結合設計理論和經(jīng)驗系數(shù)，對腹板的截面特別是其厚度以及幾何形狀的變化模型予以周密考慮，一般采用較為緩和的流水型變化形式，另外，箱梁的腹板除了需要考慮預應力束管滿足穿行的要求外，還必須有足夠的鋼筋布置空間，因此腹板厚度不能太薄。

（3）合理選擇、布置預應力筋。為提高箱梁斜截面承載能力，頂板縱向應設置預應力鋼筋束，預應力下彎鋼筋束的數(shù)量需要滿足設計要求，U形豎向預應力筋的間距需根據(jù)橋梁結構形狀精確計算，單雙排交錯布置，這樣不僅可以增加其拉伸量，還可以減少錨頭量和預應力的空白區(qū)。

（4）合理布置非預應力鋼筋。橋梁結構非預應力鋼筋設計時，需要周密考慮箱梁頂板、底板共同作用下的抗壓、抗彎、抗剪和抗扭作用，一般骨架鋼筋不宜多且雜，每肋3～4排鋼筋為宜，主筋重疊不超過3排，腹板內(nèi)可以設置雙支箍筋和彎起鋼筋以降低縱向預壓應力，減小反拱度，避免縱向裂縫，大大改良結構物的使用性能。

（5）注重溫度應力引起的收縮裂縫與徐變。因溫度應力產(chǎn)生的裂縫也是極其普遍存在的，有大多專家學者做過研究，設計階段要從配合比、水泥水化熱計算、原材料試驗控制等多因素綜合考慮，并在施工階段采取一系列的溫控措施進行裂縫控制，目前也可以運用計算機軟件模擬進行溫度控制。

2.2 施工、運營方面

（1）嚴格控制原材料和砼施工配合比，控制水化熱引起的溫度拉應力在極限應力內(nèi)，避免溫度應力出現(xiàn)而導致的裂縫。

（2）加強施工過程中的質(zhì)量監(jiān)督管理，如砼振搗密實、拆模時間控制、砼齡期內(nèi)的養(yǎng)護保護等，都要有專人監(jiān)管，以免各施工環(huán)節(jié)質(zhì)量不達標而導致的裂縫。

（3）注重箱梁砼的澆筑工序、順序與時間控制，對灌注閉合箱梁，先澆底板、腹板、橫隔板及兩側頂板，再澆筑其他頂板及兩側翼緣板，新老砼的澆筑時間不宜過久，一般在3～6天初凝期內(nèi)能使砼結合較好。

（4）注重施工輔助措施受力的影響，如采用掛籃懸臂施工時，應于澆筑作業(yè)前對掛籃實施預壓，并對其吊掛位置局部受力情況進行計算，澆筑砼時按由外向內(nèi)順序。

（5）嚴格預應力筋的張拉控制，孔道定位偏差符合規(guī)范要求，張拉過程中確保鋼絞線受力均勻，質(zhì)量控制過程中安排專業(yè)人員旁站檢測。

（6）強化橋梁運營期間的維護管理，定期檢查和檢測橋梁結構，特別是箱梁腹板砼是否有裂縫出現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，必要時采取措施加固，如對裂縫采取灌漿、貼拉應力鋼板等，保持橋梁結構完好[2]。

3結束語

研究表明，現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫普遍存在且為多方因素所致，若不及時予以妥當控制、有效加固，則會降低橋梁結構的承載力，影響其安全使用。而箱梁腹板裂縫的控制是一項較為復雜的系統(tǒng)工程，涉及橋梁的設計、施工與維養(yǎng)管理。為此，務須要從源頭做好預控，確保設計精益化，做到理論完美結合實際，精準規(guī)范建設施工，嚴格運營維養(yǎng)管理，以為橋梁的安全、長久使用夯實基礎。

參考文獻

[1] 楊杰平.某現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋裂縫原因及加固技術分析[J].公路與汽運，2020（1）：118-120.

[2] 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.