淺析懸澆梁腹板縱向裂縫產(chǎn)生的原因

章志靈

泰州市市區(qū)公路工程建設(shè)指揮部 江蘇泰州 225300

懸臂澆筑法是指在橋墩頂0號(hào)塊（或0號(hào)塊與1號(hào)塊）澆筑完成后，在已完節(jié)段兩側(cè)設(shè)置掛籃作為工作平臺(tái)，向跨中逐段平衡地澆筑混凝土并施加預(yù)應(yīng)力，最終在跨中進(jìn)行合攏的施工方法。該施工方法在1950年由德國(guó)人菲斯特瓦德首先使用，目前懸臂澆筑施工工藝已非常成熟，施工中常見(jiàn)的腹板裂縫有兩種，一種是與底板約呈45°的斜裂縫，另一種是沿預(yù)應(yīng)力管道的裂縫，往往靠近錨頭處裂縫開(kāi)展較寬，向錨固段逐漸變窄而至消失，而腹板出現(xiàn)近似水平的縱向裂縫較為少見(jiàn)[1]。

1 工程概況

江蘇某快速路項(xiàng)目中一座跨徑為（72+128+81）米預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁橋在施工過(guò)程中多個(gè)節(jié)段出現(xiàn)腹板縱向裂縫。該橋單幅寬13米，懸澆最大節(jié)段高7．04米，最大節(jié)段重量為158．1噸，采用C55混凝土澆筑，采用總重45．95噸的菱形掛籃施工，掛籃與最大節(jié)段重量比為29．1%。主橋縱向預(yù)應(yīng)力釆用19Ф15．2、15Ф15．2、12Ф15．2三種規(guī)格的鋼絞線束。為防止不均勻荷載在主墩兩側(cè)設(shè)置鋼管混凝土臨時(shí)支墩作為臨時(shí)固結(jié)。

2 腹板裂縫情況

本項(xiàng)目為四幅分離式橋，共有十六個(gè)掛籃，從1號(hào)塊開(kāi)始直至8號(hào)塊，大部分節(jié)段均出現(xiàn)過(guò)縱向水平裂縫，我們召集了設(shè)計(jì)、咨詢(xún)、監(jiān)理、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等單位并邀請(qǐng)技術(shù)專(zhuān)家多次開(kāi)會(huì)分析討論并拿出處理方案進(jìn)行試驗(yàn)，直至9號(hào)塊以后的節(jié)段裂縫才逐漸變小至消失。腹板裂縫出現(xiàn)的時(shí)間沒(méi)有規(guī)律，有的出現(xiàn)在內(nèi)膜拆除后，有的出現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力張拉后，有的出現(xiàn)在下一節(jié)段綁扎鋼筋時(shí)。現(xiàn)澆節(jié)段為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，但裂縫的出現(xiàn)并不對(duì)稱(chēng)，裂縫從距離張拉端0．8-1．0米處開(kāi)始發(fā)展止于接近本節(jié)段末，大多出現(xiàn)在腹板根部向上約1．5-2．0米的位置，呈現(xiàn)出水平或兩頭高中間低的形狀，且裂縫位置距離波紋管較遠(yuǎn)，裂縫寬度大多在0．2毫米以?xún)?nèi)最大可達(dá)0．3毫米，深度為57-64毫米。經(jīng)分析，裂縫與成橋受力沒(méi)有關(guān)系，為非結(jié)構(gòu)性裂縫[2]。

3 已采取的防裂措施

本工程中該類(lèi)型裂縫并非偶發(fā)，各建設(shè)主體均非常重視。施工單位征得設(shè)計(jì)同意后采取了加密腹板非預(yù)應(yīng)力筋、在鋼筋外增設(shè)防裂鋼筋網(wǎng)、增設(shè)斜向鋼筋、調(diào)整配合比等措施，腹板的開(kāi)裂情況得到了好轉(zhuǎn)但效果不明顯。由于工期緊且縱向裂縫在施作豎向預(yù)應(yīng)力后能得到很好的閉合并不再繼續(xù)發(fā)展，經(jīng)專(zhuān)家組討論決定，繼續(xù)按計(jì)劃施工并采取構(gòu)造措施減少裂縫的產(chǎn)生，張拉豎向預(yù)應(yīng)力后對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理。

由于張拉端附近未出現(xiàn)裂縫，該位置局部加強(qiáng)筋布置較密，部分專(zhuān)家認(rèn)為裂縫的出現(xiàn)與防崩鋼筋的布設(shè)有關(guān)，設(shè)計(jì)單位重新優(yōu)化并加強(qiáng)了防崩鋼筋的設(shè)置，但此時(shí)已施工至9號(hào)塊以后的節(jié)段，節(jié)段混凝土重量已大大減小，調(diào)整并加強(qiáng)防崩鋼筋是否確實(shí)有效值得商榷[3]。

4 縱向裂縫產(chǎn)生原因討論

裂縫的產(chǎn)生往往是多個(gè)原因共同作用的結(jié)果，我們分析了本項(xiàng)目裂縫產(chǎn)生的原因主要有如下幾個(gè)。

4.1 混凝土配合比中水泥用量大

為確保節(jié)段澆筑后4天內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%，本項(xiàng)目采用52．5水泥，每方用量為493千克，因配合比中未使用粉煤灰，水泥用量大，水化熱大，溫度變形往往是造成混凝土早期裂縫的直接原因，但溫度裂縫常為澆筑后早期的縱橫交錯(cuò)的表面龜裂，與現(xiàn)場(chǎng)裂縫形態(tài)不一致，配合比不是造成本項(xiàng)目裂縫的主要原因。

4.2 施工原因

由于混凝土運(yùn)輸不及時(shí)等原因形成了冷縫，有些冷縫外露面被后澆筑混凝土的砂漿填充，拆模后看不出裂縫，實(shí)際內(nèi)部已出現(xiàn)微小裂縫，待掛籃行走到下一節(jié)段后，混凝土失去了掛籃底膜的支承，進(jìn)一步發(fā)展成為可見(jiàn)的裂縫。冷縫是腹板受力的薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)腹板中出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)會(huì)最早發(fā)展成為裂縫。另外，施工過(guò)程中養(yǎng)護(hù)不到位也是出現(xiàn)裂縫的原因之一。

4.3 掛籃吊桿過(guò)柔、吊桿緊固度不足

經(jīng)復(fù)核施工方案的，該掛籃的最大位移點(diǎn)為掛籃前吊桿下端，累計(jì)位移為19．8mm，其中掛籃主桁架撓度為9．6mm，吊桿伸長(zhǎng)量為10．2mm，雖滿足規(guī)范不大于20mm的要求但富余量過(guò)小，稍有不慎就不滿足規(guī)范要求。掛籃前、后吊桿的緊固度不足，隨著混凝土的澆筑，在非彈性變形和彈性變形的共同作用下，混凝土形成強(qiáng)度的早期，掛籃出現(xiàn)了沉降導(dǎo)致腹板出現(xiàn)裂縫。

5 裂縫防治的建議

在我們負(fù)責(zé)建設(shè)的另一條快速路項(xiàng)目中有一座跨徑為（66+110+66）米的同類(lèi)連續(xù)梁橋，我們要求施工單位施工前注重配合比的設(shè)計(jì)，選擇合適的水泥細(xì)度，使用水化熱小的水泥品種。嚴(yán)格按設(shè)計(jì)單位推薦的臨時(shí)固結(jié)方案施工，若臨時(shí)固結(jié)方案與設(shè)計(jì)推薦方案不同，應(yīng)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位進(jìn)行復(fù)核。采用加大前吊桿截面、加密前吊桿、設(shè)置預(yù)拋高、對(duì)后吊桿施加預(yù)應(yīng)力等措施消除吊桿的非彈性變形并減少掛籃的彈性變形。施工過(guò)程中加強(qiáng)防崩鋼筋的布設(shè)和焊接質(zhì)量，確保混凝土的及時(shí)供應(yīng)、加強(qiáng)振搗、嚴(yán)格控制兩層混凝土的澆筑時(shí)間差。同時(shí)施工單位也加強(qiáng)了掛籃的剛度設(shè)計(jì)，在各節(jié)段施工過(guò)程中腹板未再出現(xiàn)水平縱向裂縫[4]。

6 結(jié)語(yǔ)

懸澆箱梁腹板縱向裂縫大多為非結(jié)構(gòu)性裂縫，這些裂縫雖不影響結(jié)構(gòu)安全，卻造成人們心理上的不安并影響了橋梁的外觀，采取適當(dāng)措施避免裂縫的出現(xiàn)，本文從混凝土配比、掛籃方案設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中、混凝土養(yǎng)護(hù)等方面對(duì)懸澆箱梁腹板縱向裂縫形成原因進(jìn)行了分析，并在另一同類(lèi)項(xiàng)目中進(jìn)行了重點(diǎn)注意，效果明顯，為今后類(lèi)似工程施工提供參考。