宗怀慧 高国瑞

(兰州交通大学 甘肃 兰州 730070)

预应力箱梁开裂及预防措施研究

宗怀慧 高国瑞

(兰州交通大学 甘肃 兰州 730070)

通过对预应力混凝土箱梁的开裂原因进行分析，提出预防裂缝产生及发展的措施，为以后相应箱梁施工提供一定技术参考。

箱梁；裂缝；施工

0 引言

随着科技的飞速发展和人们生活水平的日益提高，为满足人们的出行需求，高速铁路、多数新建公路路桥及市政路桥中多数采用预应力钢筋混凝土箱梁。预应力钢筋混凝土箱梁具有质轻、承载力高和造价相对较低的优势，因此被广泛应用。但由于预应力混凝土箱梁具有跨度大、需在工厂预制之后运输至施工现场进行吊装等工序，因此施工完成后箱梁底部及侧面经常易出现各种类型的裂缝，这些裂缝多数不影响箱梁的承载力，但易引起公众的恐慌，因此为解决上述问题，本文对预应力混凝土箱梁中存在的裂缝原因及预防措施等提出自己的见解，以解决上述问题。

在箱梁施工中，施工工艺、技术设备以及自然条件等因素都会对桥梁的质量产生一定的影响。即使桥梁的稳定性极佳，但是随着时间的流逝，都会或多或少出现一些质量的问题，主要表现为桥身的开裂。但是在对桥梁裂缝的防止过程中，国内很少有指导性的系统化和实用性的技术手段， 通过对这一技术的研究，一些防止桥梁开裂的规定得以出台，经过专项性预防工作的开展，在桥梁防裂等方面起到了明显的成效。

1 预应力混凝土桥梁裂缝问题

随着我国社会经济的不断发展，路桥施工工程也在逐渐增多。但是根据相关信息数据调查发现，大多数桥梁结构在长期使用以后，其预应力混凝土桥梁结构都会出现明显的开裂现象，这不仅对预应力混凝土桥梁结构的耐久性有着一定的影响，还破坏了混凝土桥梁的稳定性和强度，使其存在着一定的安全隐患。因此我们就要采用相应的防治措施对其进行相应的控制处理。而在对桥梁结构开发进行处理的过程中发现，在我国桥梁工程施工的过程中，导致预应力混凝土桥梁裂缝出现的主要原因就是人们在对桥梁工程进行施工的过程中，缺乏科学的指导设计思想，而且其施工系统也不够完善，施工技术也存在着一定的局限性。因此在对其预应力混凝土桥梁裂缝施工处理的过程中，我们就要从施工设计和技术这两个方面进行控制。

目前，为了防止预应力混凝土桥梁结构出现开裂的现象，我国在2002年颁布并实施了《预应力混凝土箱梁设计、施工防裂控制要点》。因此施工人员在对预应力混凝土箱梁桥设计施工的过程中，一定要根据该规范的相关要求，进行防裂这种处理。从当前桥梁工程项目的施工应用隋况来看，我国在预应力混凝土桥梁裂缝防治措施施工的过程中已经取得了初步的成就。

2 常见的裂缝状况

当前我们在预应力混凝土桥梁工程施工中，预应力混凝土桥梁结构中出现的裂缝状况有很多中，其中常见的几种主要有：节段间端口裂缝、底板纵向裂缝、翼缘板裂缝和腹板裂缝等这几种。

而导致这些裂缝产生的主要原因就是三种，它们分别是施工设计方面的问题、施工技术方面的问题以及施工设计和施工技术都存在着问题。因此，为了保障预应力桥梁结构的质量，避免桥梁结构的裂缝状况的出现。施工人员在预应力桥工程施工的过程中，一定要按照相应规则制度对其进行相应的施工处理。

3 支架变形引起的裂缝和预防

3.1 箱梁悬浇刚度不足

在对预应力混凝土桥结构进行施工的时候，如果施工人员没有根据工程施工的实际情况，对箱梁悬浇刚度结构进行严格的要求，那么很容易出现箱梁悬浇刚度不足的情况。从而导致预应力桥梁支架结构在长期荷载的作用下出现变形，使得桥梁预应力混凝土结构出现裂缝。

3.2 现浇支架的变形

悬臂施工的支架或整跨现浇的支架，在混凝土浇注过程中产生的过大变形会导致己初凝的混凝土开裂。一般表现为顶板或底板的横桥向裂缝。控制对策一是确保支架本身的刚度，设计弹性变形应小于跨径的1/400；二是对混凝土采取缓凝措施，使其初凝时问长于浇注时问。

4 收缩裂缝

4.1 裂缝特性

收缩裂缝可能发生在结构的任何部位，是施工现场最常见的一类裂缝。它虽然不会立即影响结构的安全运行，但对耐久性有很大危害。在已经通车运营数年的桥梁中，一些构件己出现渗水、钢筋锈蚀、混凝土剥落现象，从而花费不少资金进行修补。从我们统计的情况来看，引起收缩裂缝的因素主要有混凝土特性(水灰比和水泥用量)、温度和约束条件。

混凝土收缩应力的产生来自于两个原因：一是水泥水化作用产生的水化收缩变形，二是温度降低引起的收缩变形。如受到约束，则在结构内部或表面产生拉应力。由于这两种变形的大部分都发生在混凝土强度形成的早期阶段，收缩拉应力极易超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。

4.2 温度变化的控制

温度变化引起的收缩有两种情形。一种是混凝土在硬化早期，由于水化热大量产生导致结构的温度升高，到硬化后期水化热产生的热量小于散热量，结构的温度下降。这种温降既可引起结构的整体收缩，又可在结构内部引起局部的收缩应力。在结构中，混凝土内部的温度高于表面温度，散热降温迟于表面；厚壁部分的温度高于薄壁部分。且散热降温也迟于薄壁部分，而这时混凝土已具备了一定的强度，于是，箱梁表面的和薄壁部分的混凝土产生收缩，同时又受到内部的和厚壁部分的混凝土的约束，产生拉应力。另一种情形是环境降温，同样也是表面比内部冷却得快，薄部位比厚部位冷却得快，在混凝土硬化的初期也易造成薄部位的收缩裂缝。这两种温降隋形作用的位置和应变力一向往往是叠加的，加剧了拉应力的增长。

消除温降因素的办法有两个：一是降低水泥用量，以减少水化热升温量；二是做好养护过程中的保温工作，特别是冬季施工时的保温。

严密的覆盖措施是必不可少的。在冬季还有另一种情况值得注意，那就是大风降温的当天如有新拆模的混凝土结构，其开裂的几率较大。产生这种现象的原因是由于施工人员常在混凝土浇注后20d拆模，此时正是混凝土水化热导致温度上升的高峰时期，裸露的混凝土表面遭遇急剧的降温，且表面的水分在大风中加速挥发，造成十缩效应，更加剧了收缩。

4.3 水灰比的控制

工程中较普遍的是局部水灰比过大引起的局部收缩裂缝，多出现在每次浇注的混凝土顶面，如桥面铺装层或整体化层、梁和柱的顶部，这是混凝土振捣后浮浆集中区域。由于水灰比过大的情况一般只是局部出现且与养生有关，因而裂缝形态一般较浅较短，无明显规律。提高混凝土振捣质量和防止施工水灰比失控是预防此类裂缝的主要措施。

有研究表明，对于质量均匀的混凝土来说，塑性收缩的量并不完全随水灰比的增加而加大。而且混凝土塑性收缩面积最大值(峰值)对应的水灰比为0.5。在实际施工中，正常的混凝土配合比的水灰比小于0.5。我们在指导施工现场配合比设计时，为了减少收缩量，要求水灰比直控制在0.35～0.45之间，并采取掺减水剂等措施尽量减小用水量。

5 结论

由此可见，在预应力混凝土箱梁桥工程施工的过程中，预应力桥梁结构的裂缝问题不仅影响了桥梁的正常通行，还对缩短了桥梁结构的使用寿命，从而对我国社会经济的发展有着严重的影响，因此为了很好的解决在桥梁工程施工中存在的问题，施工人员就要根据相关的施工规范，对预应力桥梁结构的施工设计以及施工技术进行严格的要求，以确保桥梁结构的质量符合工程设计的要求。

[1]胡瑞光. 先简支后连续小箱梁开裂问题及解决措施[J]. 建材与装饰,2015,49∶261-263.

[2]孙金更. 铁路箱梁静载试验开裂原因分析及控制措施[J]. 铁道标准设计,2015,07∶84-88.

G322

B

1007-6344（2017）01-0337-01

宗怀慧(1988.11- )，男，兰州交通大学在读研究生。