預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)

劉文明

（平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)交通投資集團(tuán)有限公司）

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)

劉文明

（平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)交通投資集團(tuán)有限公司）

近年來預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁在公路建設(shè)中發(fā)展的非?？?，因?yàn)檫B續(xù)箱梁本身具有結(jié)構(gòu)剛度好、變形小、經(jīng)濟(jì)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在市場中具有極強(qiáng)的競爭力，因此目前得到了廣泛的應(yīng)用。在以上背景條件下，本文結(jié)合筆者自己在路橋建設(shè)領(lǐng)域中的工作經(jīng)驗(yàn)，基于目前預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工中非常多見的裂縫問題，從形成機(jī)理、施工工藝等方面對其產(chǎn)生的原因和防治措施展開了分析，著重強(qiáng)調(diào)公路工程建設(shè)施工過程中預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)的具體應(yīng)用，希望可以為同行人士的研究帶來一些參考或者借鑒。

預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)箱梁；施工技術(shù)

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通建設(shè)步伐日益加快。預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)作為建筑行業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志，體現(xiàn)了城市的建筑施工水平。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁具有結(jié)構(gòu)整體性好、跨徑大受施工條件限制小、工程造價相對較低等特點(diǎn)，在城市交通設(shè)施建設(shè)當(dāng)中得到廣泛的應(yīng)用。掛籃施工技術(shù)是新時代橋梁預(yù)應(yīng)力發(fā)展過程中誕生的新型施工技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)輕、拼制簡單方便、無壓重等優(yōu)點(diǎn)。在掛籃施工技術(shù)應(yīng)用中，關(guān)鍵在于做好掛臨時固結(jié)設(shè)計(jì)、掛籃設(shè)計(jì)和橋梁合攏段的施工控制技術(shù)，并且重視施工過程中一些重要工序的施工質(zhì)量，只有做好這幾方面的工作，才能對建筑工程的整體質(zhì)量進(jìn)行保證。

1　工程實(shí)例

某城市主干路大橋主橋?qū)?6m，跨徑布置90m+150m+90m，主橋11#、12#、13#、14#墩上部結(jié)構(gòu)采用雙幅變高單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。中支點(diǎn)梁高8.5m，跨中梁高3m，箱梁頂板寬15.8m，箱梁節(jié)段長度0#段為12m，其它節(jié)段長3～4.5m，共17節(jié)段，合攏段長2.0m。大跨度連續(xù)箱梁施工過程中的變形較為明顯，并且本工程橋面無混凝土鋪裝層，無法通過混凝土鋪裝調(diào)整橋面線形，而是直接在橋面混凝土上攤鋪瀝青混凝土。因此，為確保瀝青混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求，橋梁線形控制要求非常高。此外，通過相關(guān)調(diào)查我們了解到，目前我國很多大橋在建成不久都出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p壞，例如京珠高速公路湖南段上的某橋，在施工過程中多個橋墩箱梁的頂面都出現(xiàn)了裂縫。為了更好的保證工程質(zhì)量，將箱梁外觀控制工作做好，有必要針對箱梁質(zhì)量問題展開深入分析，以減少裂縫和變形問題的發(fā)生。

2　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫出現(xiàn)的原因

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁構(gòu)件因?yàn)槭艿綔囟取⑹湛s變形等因素的影響，出現(xiàn)了混凝土內(nèi)部應(yīng)力，其應(yīng)力一旦超過混凝土本身的抗拉強(qiáng)度，其預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁構(gòu)件就會出現(xiàn)不同程度的裂縫問題。

2.1混凝土收縮變形

混凝土收縮裂縫問題在箱梁施工過程中是較為常見的，箱梁混凝土澆筑完成之后的4～5h，水泥的水化反應(yīng)是最為激烈的，這時會出現(xiàn)水分極具蒸發(fā)的現(xiàn)象，如果表面水分蒸發(fā)率一旦超過泌水上升到表面的速率，這時就會出現(xiàn)塑性收縮問題，一般來說在終凝之前這種現(xiàn)象會比較明顯。當(dāng)混凝土結(jié)硬之后，因?yàn)榛炷帘韺又械乃忠呀?jīng)損失掉，加上受到內(nèi)部收縮小等因素的影響，表面收縮變形會自然的受到內(nèi)部混凝土的約束，這時混凝土表面會承受一定的拉力。因?yàn)榛炷劣不跗跇O限抗拉強(qiáng)度是比較小的，如果拉力超過了抗拉強(qiáng)度，這時就會出現(xiàn)收縮裂縫的問題。

2.2因鋼筋銹蝕產(chǎn)生裂縫

因?yàn)榛炷帘Ｗo(hù)層厚度不足或者質(zhì)量較差，保護(hù)層往往會受到二氧化碳的侵蝕，碳化至鋼筋的表面，這樣一來鋼筋周圍混凝土堿度就會大大降低；或者因?yàn)槁仍拥慕尤?，這時鋼筋周圍的氯離子含量就會大大提高，這種情況下也會破壞鋼筋表面的氧化膜，最終導(dǎo)致鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕以后其產(chǎn)物的體積會增大2～ 4倍，鋼筋周圍混凝土就會產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，最終導(dǎo)致混凝土保護(hù)層開裂或者剝離。因?yàn)殇P蝕問題的發(fā)生會使鋼筋有效斷面的面積大大減小，結(jié)構(gòu)承載力會大大下降，進(jìn)而引發(fā)多種形式的裂縫，進(jìn)一步加劇鋼筋的銹蝕，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3現(xiàn)澆箱梁基礎(chǔ)、支架變形及支架沉降

在基礎(chǔ)施工過程中如果處理不當(dāng)，可能會在外荷載的作用下出現(xiàn)不均勻沉降，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。如果支撐立桿分布不均勻，各部分的剛度分布就存在區(qū)別，這種情況下很容易會導(dǎo)致桿件彈性變形不均勻現(xiàn)象的發(fā)生，這是造成早期裂縫的主要原因。在澆筑過程中，支架不均勻沉降會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，這種裂縫將會對橋梁產(chǎn)生很大的危害，所以應(yīng)該及時采取措施避免其發(fā)生。

2.4混凝土配比不合理

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁多數(shù)情況下采用高標(biāo)號混凝土，其跨徑在20～40m箱梁的混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時50MPa，在設(shè)計(jì)混凝土配比時，很多施工人員比較保守，使用的水泥量比較大，導(dǎo)致混凝土收縮量也隨之增大，產(chǎn)生表面裂縫。在對混凝土進(jìn)行拌制時，如果砂石中含泥量超標(biāo)，不僅會使混凝土抗?jié)B性和強(qiáng)度降低，同時混凝土還會出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂縫。

2.5荷載效應(yīng)引起的裂縫

在設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)橛?jì)算或考慮不周密，或者結(jié)構(gòu)尺寸不足、鋼筋不合理等原因，都會產(chǎn)生箱梁受力裂縫。一般來說，受力裂縫的產(chǎn)生和受力鋼筋呈一定角度的橫向裂縫，這種問題的出現(xiàn)主要是因?yàn)榫植空辰Y(jié)應(yīng)力過大而產(chǎn)生的，同時沿鋼筋長度也會出現(xiàn)粘結(jié)裂縫。

2.6模板變形、側(cè)模及內(nèi)膜拆除時間過早

箱梁內(nèi)膜在使用過程中很容易出現(xiàn)損壞，如果這時沒有對其進(jìn)行及時的修補(bǔ)，就可能會在澆筑過程中因?yàn)橹С袆偠炔蛔愣霈F(xiàn)變形，在混凝土幾乎沒有強(qiáng)度的情況下，頂板混凝土可能會出現(xiàn)下陷的問題，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫。加上在對鋼筋骨架進(jìn)行綁扎的過程中，對尺寸的控制并不準(zhǔn)確，箱梁局部的厚度會減少，同時應(yīng)力會相應(yīng)集中，這時很容易會出現(xiàn)裂縫問題。如果混凝土抗壓強(qiáng)度不能達(dá)到規(guī)范要求，這時將側(cè)模、內(nèi)膜拆除，因?yàn)椴僮鲿r發(fā)生振動裂縫也會相應(yīng)停止。

3　預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫的防治措施

3.1對鋼筋配置進(jìn)行完善

設(shè)計(jì)人員應(yīng)對細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行詳細(xì)的檢查，尤其是在力筋和鋼筋布置過程中必須與保護(hù)層和間距數(shù)值要求相符合。在實(shí)際施工過程中，施工人員應(yīng)對施工圖紙進(jìn)行認(rèn)真審核，一旦發(fā)現(xiàn)不足應(yīng)及時的提出合理的變更申請和處理措施，盡量避免因?yàn)檫@種原因出現(xiàn)的裂縫。

3.2混凝土配合比及材料選擇應(yīng)合理

在設(shè)計(jì)混凝土配合比時，不僅要滿足強(qiáng)度、坍落度的要求，同時還要對混凝土收縮變形、箱梁不同階段產(chǎn)生的溫度應(yīng)力等因素進(jìn)行充分的考慮，將混凝土變形特性作為保證混凝土質(zhì)量的重要指標(biāo)，盡量減少對水泥的使用，同時最大程度的降低砂漿和水灰比含量。

3.3對混凝土澆筑時間進(jìn)行合理選擇

對混凝土澆筑工序和時間進(jìn)行合理安排，按照箱梁澆筑順序進(jìn)行澆筑，同時兩次澆筑之間的時間最好可以控制在7d之內(nèi)，這樣可以避免先澆筑混凝土對基巖產(chǎn)生的約束作用。此外，澆筑最好可以避開白天的高溫時段、雨天、大風(fēng)等不利天氣。

3.4對合理施工發(fā)難進(jìn)行合理制定

腳手架地坪應(yīng)接受加固處理，將支架搭設(shè)好以后再進(jìn)行預(yù)壓，并有效控制橋墩基礎(chǔ)的沉降量，對各墩臺基礎(chǔ)沉降量進(jìn)行合理控制，保證其沉降差不能超過限定值。在施工過程中腳手架地基一定要處理均勻，同時下臥層不良土層應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的加固處理，并針對橋墩基礎(chǔ)沉降量進(jìn)行合理控制，這樣才能保證墩臺基礎(chǔ)沉降量始終處于相應(yīng)范圍內(nèi)。如果連續(xù)箱梁采用高強(qiáng)混凝土，則應(yīng)對施工過程中混凝土水化熱問題加以注意，還要對水化熱較低的硅酸鹽水泥進(jìn)行使用。

3.5對拆模及落架時間進(jìn)行控制

過早拆除現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板及支撐，可能會引起梁板結(jié)構(gòu)開裂，內(nèi)膜拆除時間應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場混凝土強(qiáng)度等進(jìn)行確定，不能過早的將內(nèi)膜和側(cè)模拆除。此外，一般來說現(xiàn)澆梁落架的實(shí)踐應(yīng)該在完成管道壓漿施工之后進(jìn)行。

4　結(jié)語

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫是比較普遍的問題，但是很多情況下都可以得到避免，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真的驗(yàn)算，對鋼筋或者預(yù)應(yīng)力筋進(jìn)行合理布置，合理使用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁技術(shù)，就可以最大程度的避免裂縫或變形問題的發(fā)生。此外，對于已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，應(yīng)對裂縫的發(fā)展情況進(jìn)行合理控制，進(jìn)一步保證整體結(jié)構(gòu)的正常使用。

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