預應力箱梁裂縫成因與防治探析

何雄剛

（山西交通職業技術學院 公路工程系， 山西 太原 030031）

1 工程概況

某高速公路在建橋梁，全長126m，橋面設計寬度為27m，橋梁上部結構采用預應力箱梁結構，下部結構采用雙墩與樁基礎結構。結合設計與施工現場基本情況，施工中采用后張法進行施工。在施工過程中，發現個別預應力箱梁梁體出現裂縫。為了保證施工質量，對箱梁裂縫的種類和成因進行分析，并結合施工現場實際情況采取措施進行防治。

2 預應力箱梁裂縫的類型

2.1 彎曲裂縫

外部荷載作用到混凝土箱梁上，當荷載應力超過箱梁結構抗拉強度時，出現彎曲裂縫。箱梁底部為正彎矩區，頂部為負彎矩區，這兩個區域容易出現彎曲裂縫。正彎矩區的裂縫往往貫穿整個底板，甚至擴展到腹板。在分段式箱梁結構中，彎曲裂縫常見于接縫處或接縫附近。

2.2 剪切裂縫

剪切裂縫出現在箱梁腹板上，呈45°角傾斜，通常出現在剪應力較大的支座附近。腹板處的剪切裂縫會使箱梁結構出現疲勞破壞，腹板鋼筋在荷載應力作用下可能出現屈服變形，進而導致箱梁底部出現變形錯位。預應力箱梁施工完成后，混凝土由于長期受力產生徐變，隨著變形的增加，造成腹板剪應力不斷增大，導致裂縫產生。隨著裂縫的不斷發展，裂縫不斷向箱梁受壓區域擴展，數量也不斷增加。

2.3 頂板裂縫

頂板裂縫通常出現在腹板與頂板相交處或接縫位置，隨機分布，一般呈平行線狀的表層裂縫，開裂嚴重時局部混凝土存在碎裂情況。另外，在梁體混凝土負彎矩區，梁體頂面易出現橫向水平裂縫，在接縫位置和錨固區域也容易產生裂縫。

3 梁體裂縫成因分析

3.1 材料方面因素

原材料質量直接決定預應力箱梁的施工質量，梁體開裂是預應力箱梁施工質量問題的重要表現之一。如混凝土中水泥標號選擇不當，摻量過高或過低，都會影響混凝土強度，過低混凝土強度達不到要求，過高會產生較多的水化熱，使混凝土內部溫度不斷上升，體積增大，溫度釋放后會產生較大的溫縮變形，使梁體產生溫縮開裂。另外，如果在施工過程中選用了不合格的集料，沒有對混凝土配合比進行驗證，都會影響梁體混凝土的施工質量，造成梁體開裂。

3.2 結構設計因素

預應力箱梁結構設計在很大程度上決定著施工質量，因此在設計環節必須對箱梁結構設計的合理性進行論證，并對各施工細節進行有效管控。在箱梁設計過程中，應充分考慮箱梁裂縫的影響因素，優化結構設計。設計過程中對箱梁的施工技術要點進行設計與說明，明確施工方案設計重點。組織施工技術人員進行圖紙會審，查找設計圖紙中存在的缺陷和漏洞，保證預應力箱梁施工高質量完成，有效防止梁體開裂。

3.3 施工工藝因素

在預應力箱梁施工過程中，沒有對各重要施工環節進行全面的施工質量管控，導致施工質量不合格，是造成梁體開裂的主要原因之一，主要表現在以下幾個方面：

（1）混凝土拌制過程中拌和時間和水灰比控制不當。混凝土拌和時間不足，拌和不均勻，直接影響混凝土的使用性能。水灰比超出了規定范圍，造成混凝土出現干縮等問題，導致產生裂縫。

（2）混凝土施工過程中質量控制不當。混凝土澆筑均勻性控制不當，沒有按照要求進行振搗，振搗不充分，混凝土不密實，都會造成梁體混凝土開裂。

（3）混凝土養護不合理。混凝土養護應根據要求進行保水保濕養護，保證養護的及時性，混凝土澆筑完成后及時進行養護。天氣炎熱時注意覆蓋，灑水保濕養護，防止出現干縮裂縫。晝夜溫差較大時，應注意保溫，保證混凝土強度增長。混凝土養生不及時、溫度和濕度控制不當，混凝土表面會產生不同程度的干縮裂縫或溫度裂縫。

3.4 其他方面因素

除以上因素以外，施工中對預應力箱梁的各類參數計算的準確性，對梁體的日常保護和管理，張拉應力控制，施工中所使用的機械設備和工具等，都是造成梁體開裂的影響因素之一。另外，交通荷載對梁體施加的荷載壓力，在長時間作用下也會導致梁體開裂。預應力箱梁在長期使用下，在受到荷載等因素的綜合作用下，會出現預應力松弛、混凝土結構變形等情況，造成梁體開裂。

4 預應力箱梁裂縫防治措施

4.1 嚴格控制原材料質量

根據橋梁工程設計要求選取原材料，并對進場原材料進行嚴格的質量檢測，合格后方可選用。水泥、骨料等原材料進場前必須由合格證或檢測報告，各類原材料應分開堆放，材料應存放在干燥通風處，防止水泥受潮變質。嚴格配合比設計，準確確定級配和混凝土配合比。根據施工現場原材料的含水量，確定施工配合比。

4.2 做好施工質量控制

在施工過程中嚴格控制箱梁施工質量，保證混凝土施工質量。混凝土拌制過程中嚴格控制各原材料的加入量，不得人為改變材料用量，以保證混凝土配合比準確。嚴格控制混凝土的水灰比，保證各類外加劑摻量符合要求。混凝土拌和時間不得少于2min，保證拌和均勻。混凝土澆筑前注意觀測天氣，應盡量在早上或下午溫度稍低時澆筑，防止產生溫縮裂縫。混凝土振搗應采用插入式振搗器，注意控制振搗間距、振搗深度，并防止出現過振。做好混凝土養護，應采用灑水覆蓋養護，保證溫度和濕度符合要求。

4.3 優化箱梁設計方案

優化預應力混凝土箱梁結構設計，在設計環節防止混凝土裂縫。結合施工現場實際情況，優化箱梁結構設計，并在施工過程中制定科學合理的施工方案。通過對預應力箱梁結構進行優化，并優化施工方案，可有效防止箱梁梁體開裂。

4.4 做好施工管理

在橋梁施工過程中，制定科學合理的施工方案，做好施工管理。結合預應力箱梁梁體開裂的產生原因，對整個施工過程進行全面管理，做好裂縫防治。加強管理，提高管理水平，加強對鋼筋綁扎、混凝土澆筑等各個施工工序加強管理。優化管理方法，建立一套完善的管理體系，組建一支高水平的管理隊伍，并在施工過程中加強管理制度落實，確實提高管理質量，避免梁體產生裂縫。

5 結語

綜上所述，預應力箱梁結構受力狀態復雜，在梁體頂板、腹板和底板上會出現不同類型的裂縫，降低結構強度，影響整體質量。由于預應力箱梁結構設計不合理、施工管控不當、原材料不合格等原因，會造成箱梁梁體開裂，應在設計與施工過程中加強管理，保證箱梁結構與施工質量符合要求。在原材料進場后進行嚴格的質量檢驗，優化箱梁結構設計，制定科學合理的質量控制方案，在施工過程中做好質量控制，消除設計與施工中存在的質量和安全隱患，確實提高預應力箱梁的施工質量，有效預防梁體裂縫的產生。