铁路箱涵砼裂缝原因分析及控制措施

2014-04-11龚宇平上海铁路局上海铁路轨道交通开发有限公司

上海铁道增刊 2014年4期

关键词：箱涵温差框架

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铁路箱涵砼裂缝原因分析及控制措施

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阐述砼裂缝以及由于施工可能引起箱涵产生裂缝的原因，并以新长线某里程段框架桥出现裂缝情况为例，分析裂缝产生原因，提出以后在施工中如何有效控制裂缝产生。

框架桥；裂缝；混凝土施工；温度

1 概述

随着铁路运输速度的提高，铁路线路大量的平交道口改为立交涵形式。在立交涵形式中有下穿和上跨两种。由于下穿框架桥结构简单、投资较少，因而较多的被采用。就目前发展趋势，框架桥的设计已向大孔径、多跨度的方向发展。尤其是在城市附近的框架桥，为满足运输科客流的需要及城市景观等方面要求，孔跨数大多为3、4孔。对于多孔、跨度较大的框架桥结构，如设计或者施工等环节考虑不周到，就容易使框架桥出现裂缝，严重的还会影响到结构的安全和使用寿命。经调查，许多已开通的下穿框架桥都存在不同程度的裂缝，尤其是雨季，许多裂缝渗水严重，造成箱涵积水，安全隐患极大。

2 混凝土裂缝种类

大体积砼内出现的裂缝按深度不同，分为贯穿裂缝、深层裂缝及表面裂缝。贯穿裂缝是由混凝土表面裂缝发展为深层裂缝，最终形成贯穿裂缝。它切断了结构的断面，可能破坏结构的整体性和稳定性，其危害性是较严重的；而深层裂缝部分切断了结构断面，也有一定危害性；表面裂缝一般危害性较小。

3 产生裂缝的主要原因

大体积砼在浇筑初期水泥产生大量水化热，内部温度迅速升高，体积膨胀，此时在凝结后的混凝土表面就会出现开裂，而新浇筑的混凝土底部虽然由于受先期混凝土的约束随即产生压应力，但在混凝土硬化后期冷却收缩时，将产生拉应力，且拉应力将大于升温膨胀产生的压应力值。当拉应力超过混凝土的极限抗拉应力时，也就会在其内部产生裂缝，并可能发展成为贯穿裂缝，对结构造成较大的危害，因此大体积混凝土施工应进行温度控制，使内部的最高温度及内表温差控制在设计要求以内，避免大体积混凝土出现裂缝。

大体积混凝土施工阶段所产的温度裂缝，一方面是混凝土内部因素，由于内外温差而产生的；另一方面是混凝土的外部因素，结构的外部约束和混凝土各质点间的约束，阻止混凝土收缩变形，混凝土抗压强度较大，但受拉力却很小，所以温度应力一旦超过混凝土能承受的抗拉强度时，即会出现裂缝。产生裂缝的只要原因有以下几方面：

3.1 水泥水化热

水泥在水化过程中要释放出一定的热量，这种热量引起结构内部的最高温度，多数发生在浇筑后的最初3～5d。

3.2 外界气温变化

在施工阶段，大体积混凝土的温度随着外界气温变化而变化，特别水气温骤降，会打打增加内外层混凝土温差。温度应力是由于温差引起温度变形造成的，温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60℃～ 65℃，并且有较长的延续时间。因此，大体积混凝土的温度控制应按照“内降外保”的原则，采取温度控制措施，防止混凝土内表温差引起的温度应力。

3.3 混凝土收缩

混凝土中月20%的水分是水泥硬化所必需的，而约80%的水分要蒸发，多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩，即混凝土收缩的主要原因是由于内部水蒸发而引起的。影响混凝土收缩的因素，主要有水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺（特别是养护条件）等。