道橋預應力混凝土連續箱梁裂縫產生的原因與防治措施探析

孫雨

摘要：現代道橋工程規模逐步擴大，極大地推動了道橋施工技術的發展，在這種形勢下，預應力混凝土連續箱梁施工技術在道橋工程中得到了非常廣泛的運用。然而，在實際施工中，預應力混凝土連續箱梁施工過程中時常會出現裂縫，這些裂縫對于行車安全以及道橋的使用年限均有重大影響。有鑒于此，本文對道橋工程預應力混凝土連續箱梁裂縫產生的原因以及防治措施展開了探討。關鍵詞：市政道橋；預應力混凝土連續箱梁；裂縫產生原因；防治措施

一、預應力混凝土連續箱梁受力特點分析

預應力混凝土連續箱梁在市政道橋中應用較多，其中大部分箱梁屬于彎梁形式，在此主要以預應力混凝土連續箱梁中的彎梁為例分析其受力特點，主要有以下特點：（1）結構自重，對于連續彎梁，彎梁內外側長度差異影響到橋梁的自重分布，相對于橋軸線，橋梁曲線外側的自重遠大于橋梁內側的結構自重，半徑越小，這種差異越明顯；（2）預應力荷載，預應力混凝土彎梁中，預應力在既存在著高度方向的豎向彎曲，同時在平面徑向也存在著彎曲，因而在高度方向，預應力是變化的；（3）收縮徐變效應，混凝土的收縮徐變屬于正常變化，但是對于預應力混凝土箱梁，預應力的作用使得結構容易出現內力重新分配，其中收縮對于曲線變化的橋面影響較大，徐變作用對于橋梁的平面影響不大，但是對橋梁的撓度影響較大。此外，在橋梁的溫度效應、活載效應、支座支力等方面都存在著一定的特點。

二、預應力混凝土連續箱梁常見裂縫及其產生原因分析

（1）橫隔板裂縫。橫隔板裂縫在預應力混凝土箱梁結構中較為常見，通過對橫隔板出現裂縫后的局部使用有限元進行分析，最終結果顯示箱梁人洞附近存在著明顯的應力集中，應力集中的出現使得人洞附近很容易發生放射性裂縫，橫隔板會在支反力作用下出現劈裂裂縫，這一裂縫的出現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力集中會造成橫隔板裂縫的出現。

（2）彎曲裂縫。彎曲裂縫在預應力混凝土箱梁結構中也較為多見，一般在剪力較小的跨中區域或者是支座負彎矩位置發生，究其原因主要是彎曲正應力造成的，隨著橋梁的不斷使用，出現的裂縫會逐漸的擴展，并且到達受壓區域，此時，裂縫表現的較為明顯，同時裂縫的位置不在局限于跨中位置，從跨中位置已經開始向兩邊擴展。彎曲裂縫的出現于混凝土抗拉強度的極限狀態有著密切關系，對于預應力混凝土連續箱梁而言，梁的頂部存在著負彎矩，而梁的底部存在著正彎矩，這兩個部位都可以出現不同程度的彎曲裂縫，部分裂縫可到達腹板位置。但是在梁頂部分負彎矩位置處，拉應力在減小的過程中，彎矩會重新分配，因此這類裂縫不容易出現。

（3）腹板斜裂縫。腹板斜裂縫即就是主拉應力裂縫，這類裂縫在預應力混凝土箱梁結構中比較普遍，腹板斜裂縫多發生在支座附近剪應力較大的位置，在裂縫分布形式上呈現出中心向兩邊擴散，裂縫一般與梁軸線之間呈現出一定的夾角，一般在30°-50°之間，如果不進行及時的處理，裂縫會隨著使用時間的推移逐漸增加，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，臨時荷載超過了設計階段的臨時荷載，裂縫作用點位置出現了應力集中后者是混凝土拆模時間過早，致使混凝土沒有達到齡期要求。

（4）底板保護層混凝土劈裂裂縫

造成底板保護層混凝土劈裂裂縫的原因較多，比如：混凝土施工質量不符合要求、保護層厚度過小、內部鋼筋的腐蝕等均可造成保護層混凝土劈裂裂縫。

三、預應力混凝土連續箱梁裂縫防治措施

（1）設計方面

在設計過程中應該嚴格按照設計規范要求完成設計，除此之外，在設計中應該注意以下下幾點：①設計中適當的加厚腹板厚度，從而促進箱梁截面主拉應力、正應力以及剪應力的改善；②嚴格控制橋梁主跨與邊跨的比例，保證預應力混凝土箱梁的受力均勻性；③科學的進行受力分析，保證箱梁結構中的預應力鋼束與普通鋼筋配制的合理性，從而促進橋梁結構的受力均勻性；④箱梁結構中預應力鋼束布置應盡可能的接近腹板，這樣可縮短預應力鋼束的受力路徑，避免了預應力傳力過程中出現的局部應力變化，此外主筋的布置應綜合箱梁的肋、板剛度比及其剛度變化合理的布置分配；⑤對于設計完成的預應力連續箱梁除了做好主拉應力以及縱向正應力的驗算之外，還應該重視抗剪截面以及抗剪極限強度的驗算，特別是腹板位置的配筋驗算以及抗剪驗算等，保證腹板截面與受力符合實際要求。

（2）施工方面

在預應力混凝土箱梁施工階段同樣的需要嚴格按照使用工藝以及操作流程完成操作，同時控制好施工質量，此外，還應該注意以下幾點：①根據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配，同時還可以通過一些外加劑減少水泥用量，從而降低施工中的水化熱，消除溫度變化對箱梁機構受力影響；②在施工組織設計中，編制合理的施工方法，同時嚴格控制施工順序，避免順序不當造成的臨時荷載超載或者應力集中的發生；③協調好施工現場的安全、進度和質量，杜絕過分追求進度造成的施工質量低下；④嚴格按照設計要求控制好預應力鋼束、鋼筋、波紋管之間的距離，避免人為因素造成間距與設計不符。

預應力混凝土連續箱梁結構具有結構剛度好、變形小、行車舒適等優點，在40m—200m 跨徑范圍內有著廣泛的應用價值，但是在實際的生活中，預應力混凝土連續箱梁由于設計原因、施工原因、使用環境因素等多個因素的影響，在使用中會出現一定的裂縫。只有明確常見的裂縫種類以及成因，才能不斷地積累經驗，在后期的設計和施工中注意避免，從而減少或者消除裂縫的發生。

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（作者單位：沈陽眾贏橋梁預制板有限公司）