施工期懸澆箱梁腹板開裂的主要原因及防治策略分析

朱秋武 黃 亮

(中交第一公路工程局有限公司，北京100024)

近年來，我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，因各方面因素，澆箱梁腹板開裂現(xiàn)象較為普遍，因此研究施工期澆箱梁腹板開裂的原因并采取有效防治策略具有重大意義。

1 懸澆箱梁腹板開裂的主要原因分析

1.1 溫度應(yīng)力值過低

我國橋梁設(shè)計規(guī)范中，溫差應(yīng)力僅明確規(guī)定了上翼邊緣和梁的其他部位之間有5℃溫差，但實際施工中上翼邊緣和梁其他部位溫差可能高于5℃，也可能低于5℃，進(jìn)而影響了梁的安全性。對于箱梁，其溫差應(yīng)力幾乎可以接近甚至滿足活載應(yīng)力，從而導(dǎo)致控制截面的跨中區(qū)段下緣跟支點區(qū)域的上緣在溫度作用下產(chǎn)生較大拉應(yīng)力，引起腹板開裂。

1.2 豎向預(yù)應(yīng)力損失

通常豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋主要采用較短精軋螺紋鋼筋，然而這種鋼筋發(fā)生回縮或者錨具發(fā)生變形等均可能引起較大豎向預(yù)應(yīng)力損失，螺紋公差對鋼束錨固的效果會產(chǎn)生很大影響，無法保證錨固效果，再加上在安裝過程中存在安裝誤差以及施工質(zhì)量不高等因素，導(dǎo)致豎向預(yù)應(yīng)力很難達(dá)到設(shè)計數(shù)值，僅為設(shè)計預(yù)應(yīng)力的75%左右，甚至更低，如此便導(dǎo)致梁體豎向的壓應(yīng)力不足和克服主拉應(yīng)力能力不足，引起底板開裂［1］。

1.3 橫向預(yù)應(yīng)力張拉滯后

針對橫跨直徑大的連續(xù)橋梁如果不采用豎向及橫向預(yù)應(yīng)力，在荷載作用下，會引起頂板中間位置下緣發(fā)生縱向開裂。從我國大跨徑連續(xù)橋梁設(shè)計現(xiàn)狀來看，幾乎都采用了三向預(yù)應(yīng)力體系，并普遍認(rèn)為當(dāng)橫向預(yù)應(yīng)力被張拉時，會導(dǎo)致箱梁懸臂端出現(xiàn)較大的向上變性，最終會在張拉點周圍產(chǎn)生橫橋向裂紋。

1.4 結(jié)構(gòu)約束應(yīng)力不足

若懸澆箱梁混凝土構(gòu)件缺乏約束力，一旦遇到構(gòu)建干縮或溫度變形時，就會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。然而當(dāng)變形受到約束應(yīng)力，且該應(yīng)力值高于混凝土極限抗拉強度時，便會發(fā)生變形。另外，箱梁截面腹板為長細(xì)結(jié)構(gòu)的形式，且采用的是懸澆階段施工辦法，導(dǎo)致先澆段會對后段產(chǎn)生較強的約束作用，進(jìn)而產(chǎn)生較大的約束應(yīng)力。這也正是為什么開裂主要發(fā)生在梁段接縫位置的主要原因所在。

2 懸澆箱梁腹板開裂的防治策略

2.1 增加的厚度，增設(shè)構(gòu)造鋼筋

在懸澆箱梁施工中，增加縱向的預(yù)應(yīng)力儲備的主要目的是預(yù)防跨中下?lián)线^大、跨中開裂等現(xiàn)象，但是若儲備的預(yù)應(yīng)力較大，也可能會引起縱向預(yù)應(yīng)力管道四周開裂。因此根據(jù)對施工橋梁裂紋的特性分析結(jié)果，在設(shè)計中首先應(yīng)該進(jìn)一步處理好預(yù)應(yīng)力管道的布置，并將梗脅位置上的管道朝腹板中心位置移動1cm，此外，還應(yīng)該在原有基礎(chǔ)上增加梗脅位置上的鋼筋數(shù)量和厚度，如此便可以有效克服縱向永存應(yīng)力過大的問題。

2.2 增加懸澆節(jié)段構(gòu)造的鋼筋數(shù)量

在設(shè)計環(huán)節(jié)上，應(yīng)對懸澆的結(jié)合位置進(jìn)行特殊處理，增加懸澆階段接縫位置上的鋼筋數(shù)量，這樣便會增加兩個節(jié)段連接位置上的錨固鋼筋數(shù)量，提高后澆節(jié)段根部的剛度，新澆節(jié)段根部變形便會跟先澆節(jié)段的變形相協(xié)調(diào)。

2.3 對張拉順序進(jìn)行調(diào)整

鑒于縱向預(yù)應(yīng)力張拉后便會產(chǎn)生受力裂紋，以及豎向預(yù)應(yīng)力張拉后裂紋便基本閉合的特性，可以考慮通過對腹板施加豎向壓力應(yīng)力的方式，來抵抗縱向索對混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力。因此可以采取以下防治策略:

(1)對于已經(jīng)澆筑混凝土但還未張拉的橋段。首先應(yīng)對張拉的順序進(jìn)行調(diào)整，同時張拉本段梁頂板縱向直索預(yù)應(yīng)力、豎向預(yù)應(yīng)力以及前段梁橫向預(yù)應(yīng)力，在對腹板的縱向下彎索預(yù)應(yīng)力張拉，然后再張拉該段梁橫向預(yù)應(yīng)力、前段梁豎向預(yù)應(yīng)力。其中縱向預(yù)應(yīng)力、橫向預(yù)應(yīng)力以及豎向預(yù)應(yīng)力均應(yīng)使用獨立的張拉力設(shè)備，所以在對縱向頂板直索預(yù)應(yīng)力張拉時可同時進(jìn)行，但是鑒于掛籃設(shè)計具有多樣性特征，個別豎向預(yù)應(yīng)力可能不具備張拉操作空間，因此可以先將掛籃前移后再張拉剩下的豎向預(yù)應(yīng)力。

(2)針對未澆筑混凝土的橋段可以采取以下兩種控制措施:(1)加倍腹板箍筋。箍筋主要分布在腹板的表面，無法達(dá)到控制腹板內(nèi)部高拉應(yīng)力區(qū)裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展的目的，因此防治腹板開裂的效果不大［2］。(2)可以采取同時張拉豎向預(yù)應(yīng)力和設(shè)置螺旋鋼筋的措施。采用這種雙重的控制措施后，會引起張拉腹板下彎索，腹板未發(fā)生開裂。先張拉豎向的的預(yù)應(yīng)力鋼筋，可以在很大程度上抵消一部分因張力縱向腹板下彎索作用引起的主拉應(yīng)力，然后再沿著腹板下彎索設(shè)置螺旋鋼筋，便可以發(fā)揮抑制管道周圍裂縫進(jìn)一步發(fā)展的目的。

3 結(jié)語

綜上所述，懸澆箱梁腹板開裂的原因較多，不僅有設(shè)計方面的原因，還有施工方面的原因。因此要想防治懸澆箱梁腹板開裂，首先應(yīng)針對不同施工項目找出具體原因，采取有針對性的防治策略，才能有效控制危害結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

:

［1］梁巖.預(yù)應(yīng)力混凝土懸澆箱梁裂縫問題的探討［J］.遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報，2014，(1):18－21.

［2］楊大偉.懸澆連續(xù)箱梁橋三向預(yù)應(yīng)力張拉順序調(diào)整對結(jié)構(gòu)裂紋影響的探討［J］.湖南交通科技，2013，(4):109－112.