道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防

徐海童

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(shì)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，道路橋梁混凝土工程施工過(guò)程中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)裂縫，這些裂縫對(duì)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(duì)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(kāi)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

市政道橋是我國(guó)現(xiàn)代道路交通網(wǎng)絡(luò)中非常重要的組成部分，在其施工中混凝土連續(xù)箱梁裂縫的產(chǎn)生會(huì)對(duì)道橋工程的質(zhì)量以及其使用壽命產(chǎn)生不利影響。因此，對(duì)裂縫產(chǎn)生的運(yùn)用進(jìn)行分析并采取合理的措施進(jìn)行防治非常有必要。

一、道路橋梁常見(jiàn)裂縫類型

1.1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(jiàn)，通過(guò)對(duì)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)。

1.2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(jiàn)，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(kāi)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(duì)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(guò)程中，彎矩會(huì)重新分配，因此這類裂縫不容易出現(xiàn)。

1.3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(guò)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(guò)早，致使混凝土沒(méi)有達(dá)到齡期要求。

1.4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(guò)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。

二、道路橋梁施工中裂縫的成因分析

針對(duì)當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)階段道路橋梁項(xiàng)目的施工建設(shè)過(guò)程來(lái)說(shuō)，太部分的工程項(xiàng)目都是依靠混凝土材料進(jìn)行構(gòu)建的，而對(duì)于具體混凝土材料的使用來(lái)說(shuō)，裂縫問(wèn)題就是最為常見(jiàn)，也是影響最為惡劣的一個(gè)方面，因此，必須要針對(duì)這種裂縫問(wèn)題進(jìn)行有效地控制和預(yù)防，盡可能減少該問(wèn)題的產(chǎn)生，而從當(dāng)前施工過(guò)程中裂縫問(wèn)題的形成來(lái)看，其主要的成因包括以下幾個(gè)方面：

2.1施工材料方面的問(wèn)題

對(duì)于最終裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生來(lái)說(shuō)，施工材料必然具備著不可推卸的責(zé)任。也就是說(shuō)，如果施工材料自身就存在著相應(yīng)的問(wèn)題的話，必然會(huì)導(dǎo)致其裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生，這一點(diǎn)對(duì)于混凝土材料的使用來(lái)說(shuō)更是如此，因?yàn)榛炷敛牧鲜怯珊芏喾N不同的原材料配制而成，因此，其更容易受到相關(guān)因素的影響和制約，尤其是對(duì)于其中水泥材料的使用來(lái)說(shuō)更是如此，如果水泥的用量不正確，也就會(huì)導(dǎo)致其最終的混凝土材料出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，這種質(zhì)量問(wèn)題表現(xiàn)在后期的施工過(guò)程中就形成了裂縫病害，除此之外，如果在具體混凝土所用型號(hào)的選擇過(guò)程中存在著不恰當(dāng)問(wèn)題的話，必然也會(huì)造成其相應(yīng)的應(yīng)用效果受到影響，也就同樣會(huì)對(duì)于后期的施工裂縫形成產(chǎn)生一定的作用機(jī)制。

2.2施工技術(shù)方面的問(wèn)題

對(duì)于裂縫問(wèn)題的形成來(lái)說(shuō)，其必然也和相應(yīng)的施工環(huán)節(jié)存在密不可分的聯(lián)系，這種施工環(huán)節(jié)的影響其實(shí)主要就是指施工技術(shù)手段應(yīng)用的效果，一旦其施工技術(shù)手段的選擇出錯(cuò)或者是在具體的操作中出現(xiàn)了一些問(wèn)題的話，勢(shì)必會(huì)影響到最終的施工效果，這種施工效果的影響也就可能表現(xiàn)在裂縫的形成上，比如在具體的混凝土澆筑過(guò)程中，如果沒(méi)有嚴(yán)格遵循相應(yīng)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行操作的話，就極有可能對(duì)相應(yīng)的施工效果產(chǎn)生影響，導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生的熱量無(wú)法排出，最終形成溫度裂縫問(wèn)題。

2.3外部環(huán)境的影響

從道路橋梁工程項(xiàng)目中混凝土材料的使用機(jī)制來(lái)看，如果出現(xiàn)了裂縫問(wèn)題的話，也有可能是因?yàn)橥獠凯h(huán)境的變化引起的，這一點(diǎn)從混凝土材料的使用特點(diǎn)上就能夠表現(xiàn)出來(lái)，由于混凝土施工過(guò)程中對(duì)于外界環(huán)境的要求是比較嚴(yán)格的，一旦外界條件的相應(yīng)指標(biāo)不符合規(guī)定的話，就極有可能造成裂縫的出現(xiàn)，比如在混凝土的施工過(guò)程中，外界的溫度突然出現(xiàn)了較大的驟降或者是驟升的話，就可能影響到混凝土水化熱的相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)而也就會(huì)對(duì)于溫度應(yīng)力產(chǎn)生一定的影響，并且導(dǎo)致裂縫問(wèn)題的產(chǎn)生。此外，外界環(huán)境中的相關(guān)濕度變化同樣也會(huì)對(duì)于混凝土施工過(guò)程造成一定的影響，這一點(diǎn)也是毋庸置疑的。

三、道路橋梁裂縫防治措施

3.1設(shè)計(jì)方面

在設(shè)計(jì)過(guò)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)募雍窀拱搴穸龋瑥亩龠M(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(guò)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(duì)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。

3.2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(jí)配，同時(shí)還可以通過(guò)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(duì)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(chǎng)的安全、進(jìn)度和質(zhì)量，杜絕過(guò)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。

四、結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)際的施工中，道路橋梁混凝土工程施工中由于設(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(jiàn)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：南京長(zhǎng)山建設(shè)有限公司）