預(yù)應(yīng)力箱梁開裂及預(yù)防措施研究

宗懷慧 高國瑞

(蘭州交通大學(xué) 甘肅 蘭州 730070)

預(yù)應(yīng)力箱梁開裂及預(yù)防措施研究

宗懷慧 高國瑞

(蘭州交通大學(xué) 甘肅 蘭州 730070)

通過對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的開裂原因進行分析，提出預(yù)防裂縫產(chǎn)生及發(fā)展的措施，為以后相應(yīng)箱梁施工提供一定技術(shù)參考。

箱梁；裂縫；施工

0 引言

隨著科技的飛速發(fā)展和人們生活水平的日益提高，為滿足人們的出行需求，高速鐵路、多數(shù)新建公路路橋及市政路橋中多數(shù)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁具有質(zhì)輕、承載力高和造價相對較低的優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用。但由于預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁具有跨度大、需在工廠預(yù)制之后運輸至施工現(xiàn)場進行吊裝等工序，因此施工完成后箱梁底部及側(cè)面經(jīng)常易出現(xiàn)各種類型的裂縫，這些裂縫多數(shù)不影響箱梁的承載力，但易引起公眾的恐慌，因此為解決上述問題，本文對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁中存在的裂縫原因及預(yù)防措施等提出自己的見解，以解決上述問題。

在箱梁施工中，施工工藝、技術(shù)設(shè)備以及自然條件等因素都會對橋梁的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。即使橋梁的穩(wěn)定性極佳，但是隨著時間的流逝，都會或多或少出現(xiàn)一些質(zhì)量的問題，主要表現(xiàn)為橋身的開裂。但是在對橋梁裂縫的防止過程中，國內(nèi)很少有指導(dǎo)性的系統(tǒng)化和實用性的技術(shù)手段， 通過對這一技術(shù)的研究，一些防止橋梁開裂的規(guī)定得以出臺，經(jīng)過專項性預(yù)防工作的開展，在橋梁防裂等方面起到了明顯的成效。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫問題

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，路橋施工工程也在逐漸增多。但是根據(jù)相關(guān)信息數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)在長期使用以后，其預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)都會出現(xiàn)明顯的開裂現(xiàn)象，這不僅對預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性有著一定的影響，還破壞了混凝土橋梁的穩(wěn)定性和強度，使其存在著一定的安全隱患。因此我們就要采用相應(yīng)的防治措施對其進行相應(yīng)的控制處理。而在對橋梁結(jié)構(gòu)開發(fā)進行處理的過程中發(fā)現(xiàn)，在我國橋梁工程施工的過程中，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫出現(xiàn)的主要原因就是人們在對橋梁工程進行施工的過程中，缺乏科學(xué)的指導(dǎo)設(shè)計思想，而且其施工系統(tǒng)也不夠完善，施工技術(shù)也存在著一定的局限性。因此在對其預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫施工處理的過程中，我們就要從施工設(shè)計和技術(shù)這兩個方面進行控制。

目前，為了防止預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象，我國在2002年頒布并實施了《預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁設(shè)計、施工防裂控制要點》。因此施工人員在對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋設(shè)計施工的過程中，一定要根據(jù)該規(guī)范的相關(guān)要求，進行防裂這種處理。從當(dāng)前橋梁工程項目的施工應(yīng)用隋況來看，我國在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫防治措施施工的過程中已經(jīng)取得了初步的成就。

2 常見的裂縫狀況

當(dāng)前我們在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程施工中，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂縫狀況有很多中，其中常見的幾種主要有：節(jié)段間端口裂縫、底板縱向裂縫、翼緣板裂縫和腹板裂縫等這幾種。

而導(dǎo)致這些裂縫產(chǎn)生的主要原因就是三種，它們分別是施工設(shè)計方面的問題、施工技術(shù)方面的問題以及施工設(shè)計和施工技術(shù)都存在著問題。因此，為了保障預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，避免橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫狀況的出現(xiàn)。施工人員在預(yù)應(yīng)力橋工程施工的過程中，一定要按照相應(yīng)規(guī)則制度對其進行相應(yīng)的施工處理。

3 支架變形引起的裂縫和預(yù)防

3.1 箱梁懸澆剛度不足

在對預(yù)應(yīng)力混凝土橋結(jié)構(gòu)進行施工的時候，如果施工人員沒有根據(jù)工程施工的實際情況，對箱梁懸澆剛度結(jié)構(gòu)進行嚴格的要求，那么很容易出現(xiàn)箱梁懸澆剛度不足的情況。從而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力橋梁支架結(jié)構(gòu)在長期荷載的作用下出現(xiàn)變形，使得橋梁預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。

3.2 現(xiàn)澆支架的變形

懸臂施工的支架或整跨現(xiàn)澆的支架，在混凝土澆注過程中產(chǎn)生的過大變形會導(dǎo)致己初凝的混凝土開裂。一般表現(xiàn)為頂板或底板的橫橋向裂縫。控制對策一是確保支架本身的剛度，設(shè)計彈性變形應(yīng)小于跨徑的1/400；二是對混凝土采取緩凝措施，使其初凝時問長于澆注時問。

4 收縮裂縫

4.1 裂縫特性

收縮裂縫可能發(fā)生在結(jié)構(gòu)的任何部位，是施工現(xiàn)場最常見的一類裂縫。它雖然不會立即影響結(jié)構(gòu)的安全運行，但對耐久性有很大危害。在已經(jīng)通車運營數(shù)年的橋梁中，一些構(gòu)件己出現(xiàn)滲水、鋼筋銹蝕、混凝土剝落現(xiàn)象，從而花費不少資金進行修補。從我們統(tǒng)計的情況來看，引起收縮裂縫的因素主要有混凝土特性(水灰比和水泥用量)、溫度和約束條件。

混凝土收縮應(yīng)力的產(chǎn)生來自于兩個原因：一是水泥水化作用產(chǎn)生的水化收縮變形，二是溫度降低引起的收縮變形。如受到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)部或表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。由于這兩種變形的大部分都發(fā)生在混凝土強度形成的早期階段，收縮拉應(yīng)力極易超過混凝土抗拉強度而產(chǎn)生裂縫。

4.2 溫度變化的控制

溫度變化引起的收縮有兩種情形。一種是混凝土在硬化早期，由于水化熱大量產(chǎn)生導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的溫度升高，到硬化后期水化熱產(chǎn)生的熱量小于散熱量，結(jié)構(gòu)的溫度下降。這種溫降既可引起結(jié)構(gòu)的整體收縮，又可在結(jié)構(gòu)內(nèi)部引起局部的收縮應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)中，混凝土內(nèi)部的溫度高于表面溫度，散熱降溫遲于表面；厚壁部分的溫度高于薄壁部分。且散熱降溫也遲于薄壁部分，而這時混凝土已具備了一定的強度，于是，箱梁表面的和薄壁部分的混凝土產(chǎn)生收縮，同時又受到內(nèi)部的和厚壁部分的混凝土的約束，產(chǎn)生拉應(yīng)力。另一種情形是環(huán)境降溫，同樣也是表面比內(nèi)部冷卻得快，薄部位比厚部位冷卻得快，在混凝土硬化的初期也易造成薄部位的收縮裂縫。這兩種溫降隋形作用的位置和應(yīng)變力一向往往是疊加的，加劇了拉應(yīng)力的增長。

消除溫降因素的辦法有兩個：一是降低水泥用量，以減少水化熱升溫量；二是做好養(yǎng)護過程中的保溫工作，特別是冬季施工時的保溫。

嚴密的覆蓋措施是必不可少的。在冬季還有另一種情況值得注意，那就是大風(fēng)降溫的當(dāng)天如有新拆模的混凝土結(jié)構(gòu)，其開裂的幾率較大。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于施工人員常在混凝土澆注后20d拆模，此時正是混凝土水化熱導(dǎo)致溫度上升的高峰時期，裸露的混凝土表面遭遇急劇的降溫，且表面的水分在大風(fēng)中加速揮發(fā)，造成十縮效應(yīng)，更加劇了收縮。

4.3 水灰比的控制

工程中較普遍的是局部水灰比過大引起的局部收縮裂縫，多出現(xiàn)在每次澆注的混凝土頂面，如橋面鋪裝層或整體化層、梁和柱的頂部，這是混凝土振搗后浮漿集中區(qū)域。由于水灰比過大的情況一般只是局部出現(xiàn)且與養(yǎng)生有關(guān)，因而裂縫形態(tài)一般較淺較短，無明顯規(guī)律。提高混凝土振搗質(zhì)量和防止施工水灰比失控是預(yù)防此類裂縫的主要措施。

有研究表明，對于質(zhì)量均勻的混凝土來說，塑性收縮的量并不完全隨水灰比的增加而加大。而且混凝土塑性收縮面積最大值(峰值)對應(yīng)的水灰比為0.5。在實際施工中，正常的混凝土配合比的水灰比小于0.5。我們在指導(dǎo)施工現(xiàn)場配合比設(shè)計時，為了減少收縮量，要求水灰比直控制在0.35～0.45之間，并采取摻減水劑等措施盡量減小用水量。

5 結(jié)論

由此可見，在預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋工程施工的過程中，預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫問題不僅影響了橋梁的正常通行，還對縮短了橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命，從而對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展有著嚴重的影響，因此為了很好的解決在橋梁工程施工中存在的問題，施工人員就要根據(jù)相關(guān)的施工規(guī)范，對預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計以及施工技術(shù)進行嚴格的要求，以確保橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量符合工程設(shè)計的要求。

[1]胡瑞光. 先簡支后連續(xù)小箱梁開裂問題及解決措施[J]. 建材與裝飾,2015,49∶261-263.

[2]孫金更. 鐵路箱梁靜載試驗開裂原因分析及控制措施[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2015,07∶84-88.

G322

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1007-6344（2017）01-0337-01

宗懷慧(1988.11- )，男，蘭州交通大學(xué)在讀研究生。