大跨徑預應力混凝土連續剛構橋施工裂縫成因分析

楊福遠

(貴州橋梁建設集團有限責任公司)

0 引 言

貴州甕馬高速公路總承包T4 合同段起訖樁號為K35 +660～K46 +060，路線全長10.4 km，橋隧比為13.94%，路基寬度24.5 m。經老鷹山大橋，中心樁號K38 +360，上部結構為14 ×40 m 預制箱梁跨縣道X914;福泉互通一座，含主線橋1 座，匝道橋6 座，主線橋為貓坡大橋，中心樁號左幅K42+232、右幅K42 +225，上部結構為3 ×30 m+3 ×22 m 預制箱梁;AK0 +026 匝道橋為6 ×20 m 現澆箱梁;左AK0 +499(右AK0 +517)匝道橋為7 ×30 m 預制箱梁;EK0 +213 匝道橋為8 ×20 m 預制箱梁;AK1 +190 匝道橋為20 ×40 m 預制箱梁;AK2 +645 匝道橋為10 ×40 m 預制箱梁;于燕子塘設立交一座跨過立旦村道，中心樁號K43 +760，上部結構為3×20m 預制箱梁;在浪壩河設浪壩河特大橋一座，中心樁號K46 +100，上部構造為2 ×40m 預制箱梁+ (100 +180 +100)連續剛構+4 ×40 m 預制箱梁，本合同段承擔甕安岸引橋及主橋施工。以下主要對該工程中連續鋼構橋梁的施工裂縫成因進行分析和研究。

1 0#塊的裂縫

1.1 0#塊開裂現象

根據工程實例可以得知，零號塊的主要特點是體積大以及高度大，通常分成兩次或者以上次數進行混凝土澆筑，它的腹板上半段和頂板是最后澆注的，在拆模的過程中經常會出現腹板的上半段產生豎向裂縫的現象，并且在頂板上出現和上述豎向裂縫進行對應的水平裂縫。

1.2 開裂原因

在對0#塊進行混凝土澆筑過程中，沒有采取一次澆筑成型的方法，而是采用兩次或者以上次數進行澆筑。在這種情況下，在第一次澆筑完成的混凝土產生收縮以及降溫之后，第二次或者以上次數澆筑的混凝土產生的收縮以及降溫會受到第一次澆筑的混凝土的約束，從而導致零號塊產生開裂現象。開裂產生的主要原因與承臺上方橋墩開裂現象時十分相似的，有時候也被成為“基巖約束效應”。

1.3 防裂措施

對0#塊裂縫進行預防的措施如下:(1)在施工中，采用水熱化程度比較低以及低收縮性的混凝土，對混凝土的配料進行改進，盡量的對水泥的用量進行降低，使用粉煤灰和礦粉等。(2)在澆筑過程中，應該盡量的運用連續一次澆筑的方法，如果實在不行可以選擇采用二次澆筑的方法，但是如果采用二次澆筑也必須要對兩次澆筑的間隔時間進行盡量的縮短;(3)做好混凝土的養護，在混凝土澆筑完成之后需要及時的采用有效的措施進行養護;(4)運用冷卻管對水熱化溫度進行控制。

2 箱梁節段間施工接縫處腹板豎向裂縫

2.1 開裂現象

在貴州甕馬高速公路預應力混凝土連續鋼構橋施工中，發現箱梁相鄰的兩個施工節段之間經常會出現該類裂縫，比較嚴重的裂縫的額寬度為1～2 mm，有的裂縫甚至更寬。

2.2 開裂原因

開裂原因有兩個方面:(1)移動支架缺乏足夠的整體剛度，在對混凝土進行澆筑的過程中移動支架會產生比較大的變形，并且吊帶調節不靈;(2)沒有按照要求的澆筑程序對混凝土進行澆筑，而是首先澆筑后端，再接著向前進行混凝土澆筑，導致前端荷載過重使得支架產生變形，最終導致后端混凝土產生開裂。

2.3 預防措施

箱梁節段間施工接縫處腹板豎向裂縫的預防措施主要有以下幾個方面:(1)支架必須具備足夠剛度和強度，必須采用相當于實際荷載的荷載預壓，除強度滿足需要外，其最大撓度應小于或等于2.0 cm。(2)支架吊帶應便于調節，當發現前端撓度較大時，可給予調回。精軋螺紋鋼容易產生脆性破壞，是施工中的不安全因素。(3)嚴格按照混凝土澆筑程序進行混凝土澆筑，從前向后進行澆筑。(4)萬一施工中出現節縫開裂現象，必須向上級報告，停下來尋找原因，擬定整改措施，而不應隱瞞實情，用水泥砂漿一抹了之。

3 箱梁翼板和底板縱向裂縫

3.1 開裂現象

翼板順橫向預應力鋼筋孔道位置開裂。

3.2 開裂原因

箱梁翼板和底板縱向裂縫的主要原因是翼板處于懸臂箱梁橋的受拉區，其拉應力靠施加縱向預應力予以抵消，在箱梁逐段澆注過程中，當前端張拉預應力時，預壓應力在箱梁內是有一定斜度的，在前幾段的邊緣即翼板部位會出現壓應力死角。當在這些壓應力死角區域張拉橫向預應力時，在橫向預應力鋼筋周圍產生的拉應力與上述拉應力疊加，最終導致翼板出現裂縫。

3.3 預防措施

箱梁翼板和底板縱向裂縫的預防措施主要如下:(1)在縱向預應力張拉節段后第三節段才能張拉橫向預應力筋;(2)分二次張拉橫向預應力筋。

4 箱梁頂板和底板縱向裂縫

4.1 頂板縱向裂縫

(1)開裂現象。

頂板縱向裂縫主要指的是在頂板的中部或者是腋下終點的下方出現開裂的現象。

(2)頂板縱向裂縫成因。

頂板縱向裂縫產生的主要原因如下:一是沒有進行橫向預應力筋的設置;二是設置的橫向預應力筋沒有在板跨跨中部位進行向下彎曲，所以在跨中部位的界面產生正彎矩，導致出現裂縫;三是對縱向預應力筋張拉中張拉過度;四是混凝土收縮、水化熱和表面溫度下降。

(3)預防措施。

正確設計橫向預應力筋，使其在跨中下彎，正確施工;嚴格控制頂板縱向預應力筋張拉值;采用低收縮、低水化熱混凝土。

4.2 底板縱向裂縫

(1)開裂現象。

底板順縱向預應力筋(管道位置)開裂。

(2)底板縱向裂縫成因。

底板縱向裂縫產生的主要原因如下:在對底板預應力筋束管道的設計中，其下方的設計尺寸過小;在施工中沒有按照設計尺寸對底板預應力筋束管道進行施工;底板橫向鋼筋尺寸偏小;混凝土收縮、水化熱降溫。

(3)預防措施。

底板縱向裂縫主要預防措施是保證按照規定進行設計，并且在施工中嚴格按照設計要求進行施工，并且在底板中設置尺寸合理的鋼筋;采用低收縮、低水化熱混凝土。

4.3 箱梁合攏段頂、底板縱向裂縫

(1)開裂現象

合攏段頂、底板各有數條縱向裂縫，通常是不會往相鄰的節段進行擴散的。

(2)箱梁合攏段頂、底板縱向裂縫成因

箱梁合攏段頂、底板縱向裂縫產生的主要原因是合攏段混凝土與相鄰節段混凝土之間的收縮差和水化熱降溫。

(3)預防措施

合攏段更應采用低收縮、低水化熱混凝土;加強養生，克服板的下方不便澆水養生的困難。

5 齒板及其附近的裂縫

5.1 齒板尾部裂縫

(1)開裂現象。在齒板的尾部以及和齒板連接的頂板的底板出現了裂縫，有些裂縫的產生甚至會導致齒板尾部的混凝土因為裂縫過于嚴重而產生崩落。

(2)齒板尾部裂縫產生原因。

齒板尾部裂縫產生的主要原因是在進行預應力張拉的過程中，因為彎道中的預應力筋對混凝土產生徑向沖切力，而預應力筋彎道結束段的混凝土比較薄，并且鋼筋配置不足，所以導致混凝土被沖壞而產生裂縫。

(3)預防措施。

齒板尾部應有足夠的尺寸，并配置足夠的抗沖切力和拉力的鋼筋。

5.2 齒板前和齒板后的裂縫

(1)開裂現象

齒板前部以及后部以及底板的錨前出現裂縫，并且裂縫是順著縱向預應力筋的方向的，裂縫的方向通常是水平方向以及斜向的。

(2)齒板前和齒板后的裂縫產生原因

齒板前和齒板后的裂縫產生原因有以下幾個方面:(1)錨固前的混凝土受到縱向壓力以及橫向拉力的作用;(2)錨固后的混凝土受到拉力作用，并且錨側混凝土受到剪力作用;(3)在設計中因為將齒板設置在頂板或者是底板上，但是沒有僅僅貼著腹板;(4)在錨固之前以及之后沒有設置抗抵局部拉應力以及剪應力的鋼筋。

(3)預防措施

齒板應緊貼腹板設置，以改善其受力狀況;齒板、齒板前和齒板后應配置足以抵抗局部拉應力和剪切力的鋼筋。

6 結 語

綜上所述，預應力混凝土連續鋼構橋的施工裂縫存在位置的比較普遍的，其成因也是比較復雜的，并且根據裂縫存在的具體位置對產生裂縫的原因進行分析，并且根據原因找出有效的預防措施，從而保證鋼構橋梁的質量和運營安全。

［1］張正金.高墩大跨連續剛構橋的施工技術與過程控制［J］.上海交通大學，2006，(9):34－35.

［2］楊高中，楊征宇，周軍生，等.連續剛構橋在我國的應用和發展(續)［J］.公路，1998，(7):67－68.

［3］向木生.連續剛構橋梁施工控制分析［J］.武漢理工大學學報，2002，(6):22－23.

［4］龔科.不對稱邊跨預應力混凝土連續梁橋施工監控［J］.城市道橋與防洪，2007，(3):78－79.