連續箱梁裂縫成因分析及預防措施

李松岡

摘要：隨著人們生活水平的提高，對建筑方面的要求不斷提高。目前，在混凝土連續箱梁在施工過程中，因為設計、施工、環境條件等方面的影響，往往造成較為突出的裂縫問題，導致混凝土連續箱梁在施工過程中，往往存在諸多的性能不足、安全性不良等方面問題。這些問題產生的原因較多，應能做好必要的預防措施落實工作，提升對于裂縫問題的控制作用。

關鍵詞：混凝土連續箱梁;裂縫成因;防護策略

引言

混凝土箱梁在橋梁的設計中被廣泛的應用，箱梁以其良好的抗裂能力、穩定性和剛度在橋梁交通中發揮著巨大的作用。雖然箱梁具有眾多的優點，但是由于生產和使用等諸多環節不同因素的影響，造成梁體出現裂縫。裂縫的產生不但使箱梁自身的強度降低，水分和空氣的進入會導致鋼筋的銹蝕，導致橋梁承載力的降低。箱梁由于自身結構的特點，箱梁裂縫可能出現在梁體各個部位，本文對其出現的原因進行分析，尋找相應的解決措施。

1連續箱梁橋裂縫形成的原因

1.1水泥水化熱影響

水泥的水化反應，導致了大量熱量的發生，而這種熱量對于預應力混凝土連續箱梁來說，因為其體積較大，散熱能力不足，導致了在施工過程中，內部的熱量不能有效的排除，導致了內外溫差的影響，很多裂縫問題在內部和外部不同應力作用影響的前提下發生。

1.2腹板裂縫的成因

在現澆連續箱梁中，箱梁腹板裂縫是非常常見的裂縫形式。箱梁的腹長期受力，承受橋梁上部的荷載，當形變發生到一定程度時，就會產生裂縫，這類裂縫的分布具有一定的規律性，主要存在于支座等承重部位附近。而且由于荷載是長期穩定存在的，所以這類裂縫會逐漸的發展，由腹板底部向上擴展，接近受壓區域。這種裂縫需要通過調整預應力結構和配筋進行預防。

1.3支座處彎曲裂縫產生的原因

混凝土連續箱梁產生彎曲裂縫的情況比較常見，該類裂縫一般出現在支座處，主要原因是由于該處混凝土的正應力遠遠超過了拉應力，進而導致結構內部的壓力分布出現了變化，使得受壓區混凝土產生了裂縫，并隨著時間和荷載的不斷作用而向下延伸，形成彎曲裂縫。在一些特殊的情況下，由于某些外在荷載的作用或者結構本身的影響，致使混凝土的拉應力遠遠超出了它的抗拉極限，這成為出現彎曲裂縫的直接原因，如果此種裂縫不能得到及時修復，將會逐漸深入到腹板中，給結構帶來巨大的破壞。

1.4溫度對裂縫的影響

本節主要研究新舊規范不同規定下，溫度對箱梁開裂的影響，通過計算主拉應力值的大小作為評定依據。通過應力數值變化可以看出：不同規范下5號節點的主拉應力差值為0.15MPa，應力增長24%;7號節點的主拉應力差值為0.13MPa，應力增長14%;9號節點的主拉應力差值為0.06MPa，應力增長9%。通過應力增長的數值可以看出溫度荷載對箱梁腹板斜裂縫的影響較小。

2預防措施

2.1優化施工材料

混凝土連續箱梁的裂縫產生，很多程度上是由混凝土的性能決定的。混凝土質量受到骨料、水泥和外加劑等原材料的影響。而這些材料又會受到原材料產地的影響。不同地區由于環境不同，材料的性能和酸堿會出現差異。混凝土在拌和過程中由于材料堿活性的高低不同，會對箱梁的鋼筋骨架造成一定的腐蝕，鋼筋的損傷會減弱箱梁的整體的承載能力，箱梁慢慢發生變形，當達到一定程度時裂縫就會出現。所以，選擇原材料時，一定嚴格控制其成分，減量選用堿活性較小的材料。不僅如此，材料的集配也會對混凝土的品質造成影響，例如：粗骨料的針片狀含量和細骨料的品質。在高品質混凝土生產中，不可使用天然砂，由于天然砂的質量無法把控，所以必須采用符合要求的機制砂。通過合理的級配保證混凝土的質量，減少箱梁裂縫的產生。除此之外，混凝土的外加劑會對混凝土的性能造成改變，所以合理的使用外加劑能夠優化混凝土的性能，從而減少裂縫出現的幾率。

2.2嚴格管控澆筑前施工過程

預防箱梁裂縫的產生不僅需要控制材料，同時要對混凝土澆筑前的施工過程嚴格管控。在現澆箱梁中，首先就是支架和模板的安裝。箱梁的施工要在支架上進行，所以其穩定性決定了施工過程的安全和箱梁的最終的質量。在支架安裝前，要對地基進行處理，消除沉降和彈性形變，同時模板支架的剛度必須滿足施工需要，對支架體系和地基的承載能力進行驗算和預壓。在預制箱梁中，箱梁預制場的標準化建設尤為重要，要保證預制場地基承載力符合要求，防止在預制過程中出現地面不均勻沉降。箱梁臺座強度和剛度滿足箱梁制作需求。在綁筋中，箱梁的鋼筋綁扎和預應力筋的安裝也會對裂縫的出現產生影響。如果鋼筋綁扎位置偏移，會出現保護層不足，鋼筋或者鋼筋綁扎線外露的情況，鋼筋暴露受到腐蝕之后就會對承載成立造成影響，從而發生裂縫。所以在鋼筋的綁扎過程中，要嚴格控制鋼筋綁扎的精度和綁線接頭的處理。在安裝預應力筋時，要保證預應力筋位置準確且預應力管道內無異常，避免在后期施加預應力時造成對梁體的破壞。

2.3控制基礎及支架模板的施工質量

混凝土連續箱梁橋的主要承力結構為基礎，所以，在施工中要嚴格控制基礎的施工質量，通過各種方式來對基礎進行加固處理，在施工時要對地基和基礎的結構層進行嚴格的檢測，確保其和設計一致，并保證其有足夠的承載力，進而避免由于設計或者施工質量而產生的地基不均勻沉降等現象，因為一旦地基產生不均勻沉降，箱梁結構就會產生不同程度的裂縫，嚴重者甚至導致結構的斷裂。

混凝土連續箱梁多為現澆結構，因此需要大規模的支架搭設。作為混凝土澆筑中的重要結構物，支架的質量直接關系混凝土澆筑的質量，這也在側面影響了橋梁裂縫的產生。在進行支架的搭設時，要仔細檢查支架的質量，對其強度及承載能力等方面進行嚴格的檢測，確保其在使用過程中不會產生變形。支架搭設完成后，要根據結構受力進行必要的預壓，消除地基和支架之間的非彈性變形，保證結構的安全性和穩定性。

2.4落實科學化的施工工藝技術

一般在施工過程中，要能具備突出的施工工藝技術保障，為減少水泥水化熱問題的影響，在施工過程中，應能積極采取分層施工的方式，利用分層澆筑的澆筑面進行科學有效的熱量散失。一般在施工過程中，要能控制上下層分層澆筑時間，不能超過混凝土的初凝時間，避免存在預應力混凝土連續箱梁整體性不足的問題。施工過程中，要能保障混凝土的供應，具備連續施工的能力，保障混凝土施工澆筑的過程順暢、合理，全面解決好水化熱的影響問題。

2.5做好混凝土的拌和及養護

混凝土材料的質量是結構整體質量的根本，因此，在混凝土的拌和階段就要嚴格控制其材料的比例和質量。在初期材料的選購上，要保證其符合國家規定的質量要求，在拌和時，嚴格根據要求控制混合材料的比例，在攪拌時，對于攪拌的力度和速度也要滿足要求，進而從根本上保證混凝土的質量。混凝土澆筑之后要做好必要的養護，根據相關的養護規范及現場環境和氣候的影響等因素，選擇合理的養護方案，并保證其達到一定的養護期，在達到強度要求后再進行使用，進而確保結構的穩定性，避免結構裂縫的產生。

2.6被動加固法

被動加固法主要是通過在橋梁的薄弱部位或者損害部位進行相應材料的填充，填充材料有相應強度鋼板、濕砂以及纖維布等。該加固方法目的是使加固材料和箱梁共同受力，但橋梁構件與加固材料受力不同步，所以加固材料與梁體不能完全協同工作，橋梁運營過程中受到荷載作用時，梁體產生的拉應力、壓應力和剪應力對梁體本身會產生較大影響。所以梁體一般達不到設計規定的抗拉強度。

間接加固法是通過改變梁體的自身結構或受力特點，使梁體產生內力重分布，從而提高結構的承載能力，改善構件的使用性能，間接起到加固補強的作用。橋梁工程中經常用到的間接加固法有：加斜支撐法（減小因跨徑過大而產生的過大彎矩）、簡支梁轉連續梁法，調整荷載橫向分布系數等方法。

結語

混凝土連續箱梁在裂縫問題的控制過程中，要能具備更加突出的科學措施制定和應用效果，要能做到在裂縫問題的控制過程中，具備較為突出的控制能力，以規避不良問題，科學發揮結構體的功能作用。

參考文獻

[1]朱漢華，陳孟沖，袁迎捷.預應力混凝土連續箱梁橋裂縫分析與防治[M].北京：人民交通出版社，2016.

[2]龍佩恒.預應力混凝土箱梁橋開裂的數值分析方法[D].同濟大學.2015.

[3]黃業勤.預應力箱梁腹板早期裂縫的原因分析和防治措施[J].工程技術研究，2019（15）.

[4]蔣昌平.預應力混凝土組合箱梁裂縫病害成因分析及加固技術研究[A].中國公路學會養護與管理分會第七屆學術年會[C]，2017.

[4]張波，王月錢，劉近龍.施工中的連續梁橋箱梁腹板豎向裂縫檢測及處理[J].北京工業職業技術學院學報，2018.

[5]崔光維.大跨預應力混凝土連續剛構橋箱梁裂縫原因與防治對策[J].交通世界，2018（12）：118-119.