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，我國交通基礎設施建設發展迅速，因各方面因素，澆箱梁腹板開裂現象較為普遍，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 溫度應力值過低

我國橋梁設計規范中，溫差應力僅明確規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℃，進而影響了梁的安全性。對于箱梁，其溫差應力幾乎可以接近甚至滿足活載應力，從而導致控制截面的跨中區段下緣跟支點區域的上緣在溫度作用下產生較大拉應力，引起腹板開裂。

1.2 豎向預應力損失

通常豎向預應力鋼筋主要采用較短精軋螺紋鋼筋，然而這種鋼筋發生回縮或者錨具發生變形等均可能引起較大豎向預應力損失，螺紋公差對鋼束錨固的效果會產生很大影響，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量不高等因素，導致豎向預應力很難達到設計數值，僅為設計預應力的75%左右，甚至更低，如此便導致梁體豎向的壓應力不足和克服主拉應力能力不足，引起底板開裂［1］。

1.3 橫向預應力張拉滯后

針對橫跨直徑大的連續橋梁如果不采用豎向及橫向預應力，在荷載作用下，會引起頂板中間位置下緣發生縱向開裂。從我國大跨徑連續橋梁設計現狀來看，幾乎都采用了三向預應力體系，并普遍認為當橫向預應力被張拉時，會導致箱梁懸臂端出現較大的向上變性，最終會在張拉點周圍產生橫橋向裂紋。

1.4 結構約束應力不足

若懸澆箱梁混凝土構件缺乏約束力，一旦遇到構建干縮或溫度變形時，就會出現開裂現象。然而當變形受到約束應力，且該應力值高于混凝土極限抗拉強度時，便會發生變形。另外，箱梁截面腹板為長細結構的形式，且采用的是懸澆階段施工辦法，導致先澆段會對后段產生較強的約束作用，進而產生較大的約束應力。這也正是為什么開裂主要發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，增設構造鋼筋

在懸澆箱梁施工中，增加縱向的預應力儲備的主要目的是預防跨中下撓過大、跨中開裂等現象，但是若儲備的預應力較大，也可能會引起縱向預應力管道四周開裂。因此根據對施工橋梁裂紋的特性分析結果，在設計中首先應該進一步處理好預應力管道的布置，并將梗脅位置上的管道朝腹板中心位置移動1cm，此外，還應該在原有基礎上增加梗脅位置上的鋼筋數量和厚度，如此便可以有效克服縱向永存應力過大的問題。

2.2 增加懸澆節段構造的鋼筋數量

在設計環節上，應對懸澆的結合位置進行特殊處理，增加懸澆階段接縫位置上的鋼筋數量，這樣便會增加兩個節段連接位置上的錨固鋼筋數量，提高后澆節段根部的剛度，新澆節段根部變形便會跟先澆節段的變形相協調。

2.3 對張拉順序進行調整

鑒于縱向預應力張拉后便會產生受力裂紋，以及豎向預應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力的方式，來抵抗縱向索對混凝土產生的拉應力。因此可以采取以下防治策略:

(1)對于已經澆筑混凝土但還未張拉的橋段。首先應對張拉的順序進行調整，同時張拉本段梁頂板縱向直索預應力、豎向預應力以及前段梁橫向預應力，在對腹板的縱向下彎索預應力張拉，然后再張拉該段梁橫向預應力、前段梁豎向預應力。其中縱向預應力、橫向預應力以及豎向預應力均應使用獨立的張拉力設備，所以在對縱向頂板直索預應力張拉時可同時進行，但是鑒于掛籃設計具有多樣性特征，個別豎向預應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應力。

(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，無法達到控制腹板內部高拉應力區裂縫的產生和發展的目的，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應力和設置螺旋鋼筋的措施。采用這種雙重的控制措施后，會引起張拉腹板下彎索，腹板未發生開裂。先張拉豎向的的預應力鋼筋，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力，然后再沿著腹板下彎索設置螺旋鋼筋，便可以發揮抑制管道周圍裂縫進一步發展的目的。

3 結語

綜上所述，懸澆箱梁腹板開裂的原因較多，不僅有設計方面的原因，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構裂縫的產生。

:

［1］梁巖.預應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校學報，2014，(1):18－21.

［2］楊大偉.懸澆連續箱梁橋三向預應力張拉順序調整對結構裂紋影響的探討［J］.湖南交通科技，2013，(4):109－112.