對公路橋梁鋼筋混凝土連續(xù)板裂縫的探討

戴勇

【摘 要】近年來，我省高速公路建設得到迅猛發(fā)展，高速公路在使用過程中不可避免的出現(xiàn)一些病害，尤其以混凝土橋梁的裂縫最為常見，在橋梁的后期養(yǎng)護中已成常見病害。為了進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識，本文筆者結合自己的工作經驗，對混凝土橋梁裂縫的種類、產生的原因以及處理方法進行闡述。

【關鍵詞】公路橋梁；鋼筋混凝土；連續(xù)板裂縫

0.引言

因為建筑高度不大，并且整體性能十分好，基于這些優(yōu)勢，在高速公路建設的過程中我們采取了鋼筋混凝土連續(xù)板。鋼筋混凝土連續(xù)板作為現(xiàn)澆混凝土施工中的一種技術，然而已經建成的鋼筋混泥土連續(xù)板橋，有一部分出現(xiàn)了裂縫，更有甚者在施工的階段就已經有裂縫的存在，如此一來，將極大的影響著橋梁的壽命和性能。

1.混凝土裂縫的成因及控制

混凝土裂縫作為橋梁建設中非常常見而又無法避免的問題，混凝土裂縫的出現(xiàn)嚴重的影響著橋梁的性能和質量，甚至是橋梁在使用過程中的安全。特別是跨度較大的空心式板梁，這種板梁在設計的時候，為了降低自身重量，掏空內部，通常出現(xiàn)的截面為薄壁箱型。混凝土裂縫的存在影響著工程的安全，造成裂縫的原因很多，涉及到的范圍也很大。我們通過對混凝土空心板的深入探索和考究，發(fā)現(xiàn)施工的工藝和材料的質量是造成裂縫的重要原因。

1.1混凝土的質量

在澆筑的過程中，其中重要的指標之一就是配合比，尤其需要控制好的是砂石量、水灰比、水泥塌落等，這些數(shù)值都需要通過試驗之后方可確定。水灰比中的水分過多，就極易引起骨料沉淀，水分析出，出現(xiàn)頂層與底層差別太大的現(xiàn)象，頂層容易出現(xiàn)裂紋，尤其是在冬天。水灰比太小，也同樣會導致裂縫的出現(xiàn)。

1.2混凝土的澆筑及養(yǎng)生對裂縫的影響

（1）混泥土的澆筑溫度需要保持在5～32℃范圍之間，溫度太低、太高都會導致混泥土極度收縮和硬化，進而導致裂縫的出現(xiàn)。

（2）強化振搗的作用，特別是要對梁端加大振搗的力度，由于振搗不到位而引起的裂縫現(xiàn)象最為普遍。如果對頂板振搗不力，在出現(xiàn)溫差和反拱的時候就會導致橫向裂紋的出現(xiàn)。如果對腹板和底板振搗不力，會導致麻面和蜂窩的出現(xiàn)，外觀形象不好，也會導致細微的裂紋出現(xiàn)。倘若底板不是很厚，預應力的力度太大的時候，在松張之后，底板所受到壓力突然增大，非常容易導致縱向裂縫的出現(xiàn)。所以，在進行梁端設計的時候，一定要考慮其抗剪性和抗壓性，對梁端3m之內的底板進行加筋加厚特殊處理，梁端的混泥土應當選擇高標號的小石子混凝土，此混泥土易于振搗。

（3）氣囊上浮作為一種常見的問題，對橋梁建設的影響十分大。由于跨度大的空心板和腹板都不是很厚，氣囊上浮的過程中，一旦出現(xiàn)較大的幅度，極易引起頂板鋼筋蹦出，嚴重影響頂板的安全。此外，較薄的頂板非常容易出現(xiàn)收縮裂縫。為了杜絕氣囊上浮情況的出現(xiàn)，要從橡膠氣囊固定鋼筋上面入手，對其進行加粗或加密處理，在跨區(qū)的中心部分要利用Φ12鋼筋進行強化。與此同時，在拆卸模板和澆筑的時候，要確保橡膠氣囊內部氣壓穩(wěn)定，橡膠氣囊如果發(fā)生氣體外漏，就非常容易導致腹板和頂板裂縫的出現(xiàn)，更有甚者將會引起頂板塌陷，整個梁體完全損壞。

1.3梁體溫度變化不一致引起的裂縫

在寒冷的冬天，混泥土空心板要在溫度較高的條件下蒸養(yǎng)，如果不進行蒸養(yǎng)，將梁體置于冷氣之中，那么，梁體頂端的溫度會迅速降低，底部的溫度變化相對較慢。頂端與底部的溫度差將會造成梁體兩端變形，有向上彎曲的現(xiàn)象，底部受到預應力的控制，在彎曲和預應力的反作用之下，頂板會急劇收縮，以至于出現(xiàn)裂縫。此種裂縫常見于頂板橫向，并且可以延伸到下部，通常不會穿越整個梁體。為了防止此種裂縫的出現(xiàn)，在頂板和腹板上面可以加上非預應力的鋼筋，鋼筋呈縱向分布，從而加強其抗拉力度。此外，還可以利用其它手段，盡可能的降低頂板與底部的溫度差，降低混泥土收縮度，從而在一定程度上防止了梁體的彎曲。

1.4溫度變化過快引起的裂縫

溫度變化過快引起的裂縫主要是溫度迅速的下降和上升而引起的收縮和膨脹的現(xiàn)象。由于頂板和腹板并不是很厚，加上鋼筋的使用量也不多，這樣將難以與溫度差相抗衡，所以出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象很正常。為了杜絕此種裂縫的出現(xiàn)，除了按照工程規(guī)范和要求之外，還可以采用加入防裂鋼筋、調節(jié)溫度差等手段來降低裂縫出現(xiàn)的幾率，與此同時，還可以放松預應力控制，在梁體上面加大預應力力度，防止出現(xiàn)因收縮和膨脹所引起的裂縫。

2.工程概況

2.1裂縫概況

某橋鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)板的跨徑為20米+4*25米+20米，板高1.2米，截面挖空圓孔直徑為80厘米，見圖1所示。連續(xù)板采用40號混凝土，主筋為鋼筋束筋（3Φ28）。板跨中截面計有25束，共75根直徑28毫米的鋼筋。連續(xù)板施工完畢，尚未投入營運，在正彎矩區(qū)域的底板和腹板發(fā)生了較為嚴重的裂縫。重點檢查了該橋右幅第4、5、6跨連續(xù)板的腹板和底板部分，從現(xiàn)場檢查情況來看，開裂較嚴重的是次中跨和中跨，即跨徑為25米的鋼筋混凝土連續(xù)板。第4跨即中跨，整跨在板L/4～3L/14范圍內共有49道底板橫橋向裂縫，并有4條順橋向裂縫與橫橋向裂縫連通。共有7條橫橋向裂縫貫穿底板，其中有4條裂縫已經沿腹板向上發(fā)展。最大裂縫寬度達0.22毫米。裂縫間距一般在20～30厘米。第5跨即次中跨，共有5條橫橋向裂縫貫穿底板，并向腹板延伸。在距5號墩支點9.5米處開始有并列3條貫穿底板的裂縫，間距大約為40厘米。在號墩支點內側附近發(fā)現(xiàn)有數(shù)條裂縫。最大裂縫寬度為0.2毫米。裂縫間距一般為20～30厘米。第6跨即邊跨，連續(xù)板的底面表面共有3條橫橋向裂縫。最大裂縫寬度為0.2毫米。裂縫間距一般為30～40厘米。由現(xiàn)場裂縫檢查來看，在該橋施工后期，鋼筋混凝土連續(xù)板就出現(xiàn)較多、較寬的表面混凝土裂縫。而且其發(fā)生的部位及裂縫的形態(tài)明顯為受力裂縫。

2.2裂縫成因分析

除了對本文所陳述的鋼筋水泥連續(xù)板橋研究之外，還對另一架鋼筋混凝土連續(xù)板橋進行了研究，它們的設計圖紙一模一樣。通過研究顯示，我們能夠發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土連續(xù)板橋長度在20m以內并沒有較多的裂縫，而長度大于25m的橋梁，很多在中間部位都有裂縫的存在，裂縫的寬度和數(shù)量分布并不均勻，我們本篇文章中陳述的這架橋出現(xiàn)比較嚴重的裂縫。

2.2.1從設計對裂縫產生的原因進行分析

通過對設計圖紙的研究和分析，可以得出，鋼筋混凝土連續(xù)板橋在施工期間是否發(fā)現(xiàn)有裂縫的存在，這將是其研究的重點所在。依據(jù)鋼筋混泥土的相關結構理論去推算，鋼筋混凝土連續(xù)板截面的抗裂性作為裂縫出現(xiàn)的主要原因。

當鋼筋混凝土連續(xù)板截面抗裂性大于混泥土截面抗裂性的時候，截面自然會發(fā)生裂縫。當前橋梁規(guī)劃建設中所采取的鋼筋混凝土橋梁截面抗裂性計算的公式如下所示：

米f=WoxrRbL。 r=SoWOr

式中：γ為受拉區(qū)混凝土塑性系數(shù)；SO為換算截面重心軸以下或以上的面積對重心軸的面積矩；WOx為對構件受拉邊緣（使用荷載習時）的換算截面抵抗矩；為混凝士抗拉標準強度。

由上式可見，鋼筋混凝土抗裂彎矩僅與混凝土抗拉標準強度、截配筋及截面有關，而與外荷載無關。按設計圖紙?zhí)峁┑馁Y料，該連阪采用40號混凝土，其彈性模量為3.3*104MPa，抗拉標準強度MPa，容重25kN/m3。而實際混凝土強度經過超聲一回彈、取芯等現(xiàn)場檢測方法證明已達到施工規(guī)要求。按設計圖紙以及滿堂支架上現(xiàn)澆全橋鋼筋混凝土連續(xù)板施工工藝，計算該鋼筋混凝土連續(xù)板各跨跨中截面上由自重（包括二期恒載）產生的彎矩，均小于抗裂彎。所以，僅在自重作用下，連續(xù)板設計上是不會產生彎曲裂縫的。

2.2.2施工溫度變化對結構有一定的影響

施工過程中溫度的變化主要包含了日照溫差和年溫差。其中最主要的是日照溫差，日照溫差是造成橋梁裂縫的重點要素，而年溫差對橋梁裂縫的影響不是特別明顯。橋梁的面板部位通常受到陽光的直射和暴曬，溫度變化非常迅速。由于受到本質的約束和控制，出現(xiàn)部分拉力過大，這與日照溫度的影響息息相關。依據(jù)當前橋梁規(guī)劃建設中對溫度模式的計算方式，可以看出絕大多數(shù)的原因在于日照溫差，日照溫差同時對橋梁有著彎矩的影響，一系列彎矩疊加之后，最終的力度超過了橋梁本身的抗裂性，導致了橋梁裂縫的出現(xiàn)。

通過深入現(xiàn)場調研，我們發(fā)現(xiàn)連續(xù)板的縫隙中有水的痕跡，尤其在底板上面，比較突出。部分接縫處都有水外溢，這些水是哪里來的呢？通過進一步分析，原來這些水是澆筑的時候停留在空心板里面的水，也稱為養(yǎng)生水。連續(xù)板的底部排水孔發(fā)生阻塞，養(yǎng)生水沒有及時的被排泄出去，我們當場挖通排泄口，里面很多的水流了出來，將空心中的水估計為一半進行測算。養(yǎng)生水也是導致橋梁裂縫的原因之一。所以，連續(xù)板會在中間部位發(fā)生開裂，這種裂縫一般出現(xiàn)在連續(xù)板施工期的后段。

3.結束語

混凝土橋梁在施工階段產生的裂縫，應根據(jù)設計、施工等方面的實際情況，以及裂縫發(fā)生的部位、形態(tài)，進行深入的結構分析，才能較好地判斷裂縫產生的原因?，F(xiàn)澆的混凝土連續(xù)結構，在設計中應對施工階段進行詳細計算與設計。對于混凝土連續(xù)梁板，一定要使泄水孔通暢，盡快排出養(yǎng)生水。鋼筋混凝土連續(xù)板，最好不要采用粗鋼筋的束筋布置形式，以避免施工階段產生過大裂縫。跨徑超過20米用鋼筋混凝土連續(xù)板，應進一步從技術、經濟角度上研究是否可行。 [科]

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