苏励炜 顾洋

摘要：本文以某悬臂浇筑连续梁工程在施工阶段出现裂缝为研究基础，进行了混凝土收缩引起裂缝的计算分析，总结该类型缺陷的处理及防治方式，力求为在同类桥梁设计及施工中提供参考依据。

关键词：混凝土收缩、徐变、裂缝、悬臂施工

Abstract: taking a cantilever continuous beam in construction stage engineering crack for research foundation, the causes of cracks in the concrete shrinkage calculation analysis, this paper summarizes the types of treatment and prevention way defects, makes every effort for the design and construction of similar Bridges in the to provide the reference.

Key words: the concrete shrinkage, creep, crack, cantilever construction

中圖分类号：TU528 文献标识码：A文章编号：

在已经硬化混凝土上进行新的混凝土浇筑，由于两混凝土开始收缩时间不同，混凝土的收缩量的差异，将导致新浇筑混凝土出现裂缝。在连续梁桥中广泛使用的悬臂浇筑，会出现前一阶段与后一阶段施工相距时间较长的情况，将有可能出现收缩裂缝。

本文以某预应力混凝土悬浇连续梁桥在施工过程中，发现底板下侧均有纵向裂缝的情况以及后期处理方式进行计算分析，总结该类型缺陷的处理及防治方式，力求在同类桥梁设计及施工中提供参考依据。

1 初步分析

经初步调查与观测，由于挂蓝的吊点均较为靠近腹板，故由于挂蓝吊点力所引起的较大应力可能性不大。且裂缝形式是由新老混凝土结合面向外逐渐缩小的裂缝，在到达下一个结合面前为止，由此很有可能为混凝土收缩裂缝。由于前一施工阶段浇筑完成后，经过近3个月才进行了后一阶段的施工，由于间隔较长，且混凝土标高为C55高标号混凝土，混凝土中的水泥用量较高，本身收缩量相对较大。桥梁因为两次混凝土收缩不同引起裂缝的可能性。在此方面进行进一步的分析研究。

2 两次浇筑混凝土结合面力学模型计算分析

为对有约束混凝土收缩情况进行研究，由于两次浇筑间隔时间较长，老浇筑混凝土的初期收缩徐变完成，混凝土收缩已经达到一定程度。在新浇筑的混凝土凝结成形后，新混凝土的收缩量远远大于老混凝土继续收缩量，老混凝土阻碍了新混凝土的收缩。这时由于之前浇筑的老混凝土的约束，新浇筑的混凝土将不属于自由收缩。在这情况下，由于对结构来说这是一个平衡结构，结合面的力为内力，故两次浇筑的结合面处将会产生一对作用力与反作用力，新浇筑的混凝土受一个拉力，而之前浇筑的混凝土受一个压力。新浇筑混凝土所受压力为F1（t），原混凝土所受拉力为F2（t），由于是一对反力，有以下公式：

根据力的等效合成原理，在粘结界面处的新老混凝土上拉力及压力都可以合成为作用在各自截面形心处的拉（压）力和弯矩，因此，在各自的截面上有相应的应力如下：

再由弯矩为力乘以结合面到形心的距离y如下式：

代入应力公式可得：

整理得：

由此可见应力是一个关于时间的函数。

混凝土浇筑后混凝土的弹性模量、自由收缩应变均为时间的函数。

设定计算应力时的新混凝土的龄期为t1，老混凝土的龄期为t2，新混凝土浇筑时老混凝土的龄期为t3，，其中t2=t1+t3。

混凝土的弹性模量根据时间的函数：

新混凝土

老混凝土

计算应力时新混凝土自由收缩应变：

计算应力时老混凝土自由收缩应变：

老混凝土在新混凝土浇筑时的自由收缩应变：

其中：

按《规范》计算出徐变系数

在力作用下所产生的应变

假定新混凝土没有开裂时，新老混凝土在结合面处的应变是相同的，故老混凝土在新混凝土浇筑后产生的应变加上应力产生的应变与新混凝土的总应变相同。有以下公式：

综上整理为：

则：

将

整理后得：

由上述比较可以看出，如果能将阶段施工时间差控制在7到14天，应力基本可以小于混凝土的抗拉强度，基本可以消除因新老混凝土收缩不同引起的收缩裂缝。

3 进行修补处理方案、效果

在后面的阶段里督促施工单位加快施工进度，使阶段间时间差控制在10天左右，后面的阶段未发现同种裂缝，和分析结果基本吻合，所以此裂缝为混凝土收缩裂缝。经过裂缝检测，此裂缝深度为20mm左右，并未完全裂穿底板底层钢筋的保护层，故可以视为对结构受力唯有影响，但对于结构耐久性上有着较大的影响。故采取化学灌浆修补裂缝。桥梁成桥交付使用至今未在出现相应的裂缝，桥梁整体情况较好。

4 其他工程运用

在此后另一个连续梁悬臂施工项目中，同样由于一些原因在桥梁悬臂施工的施工过程中，0#块浇筑完成后，进行0#块锁定，挂蓝制作安装及1#块的浇筑混凝土前施工总体时间持续较长，使得前后两个施工阶段相距的时间较长，为避免出现以前工程同样的裂缝情况情况，在桥梁后浇阶段的底板、腹板等外侧加铺一层D6@100的钢筋网片的方式补强，且严格控制箱梁原有钢筋保护层厚度，并对混凝土配合比进行适当要求，水泥用量适当限制，尽量使得混凝土的收缩较小。待到最终成桥均未发现与以前工程的纵向裂缝。

5 结论

5.1 在两次浇筑混凝土间隔较长时，后浇筑混凝土将容易形成由于收缩出现裂缝。

5.2 在悬臂施工中需要严格控制两个阶段间的时间，避免出现收缩裂缝。

5.3 由于在悬臂施工中，0#块施工完毕后由于需要安装挂蓝等工序较为复杂，故经常会出现与后面阶段浇筑相差时间较长的情况，此时适当减少外侧钢筋的保护层厚度可以有效的防止裂缝，或假设一层D6@100的钢筋网片进行补强，防止裂缝。

5.4 悬臂施工连续梁桥的混凝土选材上尽量选择收缩小的材料，水泥的用量也需要严格控制。

参考文献：

1、过镇海、时旭东.钢筋混凝土原理和分析，清华大学出版社，2003

2、刘建、赵国潘.新老混凝土粘结收缩性能研究，大连理工大学学报，第41卷，第三期2001.05

3、陈峰、郑建岚、俞柏良.新老混凝土粘结的约束收缩有限元模拟及分析，华中科技大学学报，第25卷，第4期2008.12