淺析先張法預應力砼空心板梁縱向裂縫及處治措施

王啟?！☆櫧ㄎ?/p>

先張法預應力砼空心板梁由于構件大批量生產(chǎn)，降低了預制成本，并且便于質量控制，也利于縮短工期，但有的橋梁在完工后，存在部分空心板的底板中部有縱向裂縫。

眾所周知，空心板的主要受力方向是縱橋向。在施工和使用過程中，由于預應力及外荷載的作用，空心板會產(chǎn)生縱橋向的彎矩等內(nèi)力，如果產(chǎn)生的應力超過砼的抗拉強度，就會發(fā)生板頂或者板底的橫向裂縫。而縱向裂縫的產(chǎn)生，就有些不常規(guī)，讓人不知所措：首先，它產(chǎn)生的原因不明；其次，縱向裂縫對結構的危害及影響有多大還不得而知。下面，僅對先張法預應力砼空心板縱向裂縫的產(chǎn)生原因及危害，進行分析和探討。

1.病害情況及對結構的影響

發(fā)生縱向裂縫的板梁為跨徑13m、16m、20m的簡支及簡支變連續(xù)先張法預應力砼空心板。開裂現(xiàn)象僅發(fā)生在少部分空心板，并且邊板開裂較多。裂縫產(chǎn)生于空心板的中部，有從支點一直延伸至跨中，直至另一支點。也有部分空心板裂縫并不連續(xù)，僅在局部開裂，而且跨中縱向開裂多，支點附近開裂少；也有的空心板發(fā)生多道縱向裂縫，相互交織。有的甚至將砼切割破碎，砼碎塊掉落，露出預應力鋼絞線。多數(shù)裂縫寬度在0.12-0.30mm左右，部分較嚴重的裂縫寬度達1.0mm，大多數(shù)的裂縫寬度已超過《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTGH11—2004）對預應力構件縱向裂縫寬度的規(guī)定值（0.2mm）。裂縫深度均已發(fā)展到預應力筋位置，有的貫通底板，發(fā)生漏水等情況。

設計單位對結構進行了裂縫寬度、承載力等的常規(guī)驗算，空心板的承載能力滿足規(guī)范要求。從施工、監(jiān)理資料來看，空心板的預制、存放、安裝施工過程并無明顯的違反施工規(guī)范的過錯。但裂縫會對梁體的整體性和剛度會產(chǎn)生影響，裂縫的存在也會使砼受到損害，并且使鋼筋暴露在環(huán)境中，增加了鋼筋受腐蝕的機率，從而會降低構件的使用壽命?？v向裂縫的發(fā)生必然與這種結構本身的特性存在聯(lián)系，下面從結構設計和施工兩方面的原因進行分析。

2.空心板結構設計情況

該類型空心板的設計荷載等級標準為汽車一超20級。鋼絞線采用ASTM A416-90a標準270級低松弛鋼絞線。13m、16m、20m空心板橫截面空心板寬度1m，各自不同的高度，中心部分挖空的截面混砼標號為C50。

3.空心板的施工情況

根據(jù)了解，發(fā)生開裂的空心板的預制施工及存放、吊裝過程，均依照規(guī)范要求進行，并無特殊之處，只是出梁時間多為夏季，在預制施工過程中，有兩件事值得關注。

一是空心板底板砼的施工質量偏差。經(jīng)檢測，雖然空心板砼質量合格，沒有明顯的澆注施工質量缺陷，但是部分梁底板的砼看起來沒有其他橋梁上的底板平整光潔，似乎由振搗不充分所致。經(jīng)了解，由于采用C50混凝土，為了增加和易性，加快工期，添加了早強劑等添加劑。施工季節(jié)為夏季，施工中發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度損失很快。

二是夏季預制空心板的預拱度明顯比其他季節(jié)預制的板要高。以16m板為例，根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)理提供的情況，高溫時期的梁放張后預拱度達到3cm左右，遠高于設計提供的預拱度。而秋季預制的梁預應力束放張后，預拱度約1cm，但是查看預應力束張拉等施工記錄，并無其他明顯差別。

4.裂縫原因分析

由以上情況可以看出，空心板縱向裂縫的發(fā)生有設計和施工兩方面的原因。同時僅僅部分空心板開裂，并且發(fā)生裂縫的情況有的較輕，有的對結構可能會造成影響，這說明施工質量存在較大的離散性，與施工控制不嚴有關。

采用C50混凝土，當然能夠提高空心板的承載能力和安全儲備，但是卻給砼澆注施工帶來困難。在夏季砼澆注施工時，添加外加劑的高標號混凝土的坍落度損失較快，導致空心板的底板砼不密實，導致空心板砼施工質量離散性很大。另外由于施工的誤差底板的厚度可能比上設計值小，從局部受力分析，它確實降低了底板的抗裂能力。空心板縱向開裂，與施加預應力的大小也有關系。夏季預應力束張拉時，鋼絞線在暴曬下溫度可達60℃左右，但是砼澆注時，按照施工規(guī)范要求溫度不能過高，在溫度差的作用下，鋼絞線收縮產(chǎn)生超過設計值的張拉力，致使空心板預拱度增加，空心板受力也增大，易于發(fā)生開裂。

另外施工過程中，由于先張法預應力束放張時，鋼束的回縮會給砼施加強大的預應力，在橫向可產(chǎn)生劈裂橫向拉應力。如果預應力放張過早，砼強度尚低，會產(chǎn)生縱向開裂。另外預應力放張過快，梁體內(nèi)部應變無法很快達到平衡，發(fā)生應變滯后，也會導致橫向拉應力超限而開裂。另一方面如果施工未按照規(guī)范要求對稱均衡地放張，也會在截面橫向產(chǎn)生彎矩，應力迭加超過限值后發(fā)生開裂。

至于邊板開裂較多，是因為邊板截面不對稱，放張后截面上橫向彎距比中板截面大，而尺寸與中板相近，所以邊板是薄弱環(huán)節(jié)，縱向開裂就比中板多些。

5.結論與建議

為避免此類型空心板的結構產(chǎn)生裂縫，首先應優(yōu)化設計。雖然結構的設計通過常規(guī)的受力驗算，能夠滿足規(guī)范要求，但仍需要增加結構應對施工偏差的容錯性，減少發(fā)生質量問題的機率。 在施工方面，應改進砼施工工藝，保證砼的澆注質量。并且規(guī)范預應力放張工序的施工操作，嚴格按照規(guī)范要求，在砼強度達到要求后，對稱、均衡、緩慢地放張，避免產(chǎn)生過大的橫向拉應力，減少裂縫的發(fā)生機率。

對于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，鑒于對空心板的整體受力性能影響不大，應視其嚴重程度進行適當?shù)奶幚恚饕康氖欠忾]裂縫，減少構件受侵蝕的機會，消除裂縫對空心板使用壽命的影響。對于開裂較少的，可以采取注漿封閉措施。砼碎裂嚴重的，可消除碎渣，注漿封閉裂縫后，再貼碳纖維予以補強，或者換板，消除后患。

參考文獻：

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作者單位：泰州遠通交通工程監(jiān)理咨詢有限公司