連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁施工期間裂縫分析與防治措施

田宏月

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁施工期間裂縫分析與防治措施

田宏月

(貴州省公路工程集團有限公司，貴州 貴陽 550001)

結(jié)合銀川至龍邦國家高速公路貴州境惠水至羅甸(黔桂界)段第8合同段漣江特大橋的施工管理經(jīng)驗，首先介紹了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫種類，然后對導致連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁施工期間出現(xiàn)裂縫問題的因素進行了分析，并提出了相應的防治措施，以期避免在施工過程中產(chǎn)生裂縫問題。

剛構(gòu)橋；箱梁；裂縫

1 連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁施工期間裂縫成因

1.1 設計原因

(1)腹板斜裂縫成因

過去，在連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁設計過程中，采用直線形縱向預應力束，同時，增加豎向預應力筋，取消彎起束，通過應用縱向預應力以及豎向預應力，有效抵抗主拉應力。這種設計方法，不僅能夠有效減少預應力摩擦損失，而且施工更加便捷，但是在實際施工過程中，由于箱梁高度很容易受到限制，因此，豎向預應力筋的長度比較短，這就會導致預應力錨具損失較大。在長期使用過程中，這類箱梁結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)裂縫問題?，F(xiàn)如今，在連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁施工過程中，配置預應力受彎構(gòu)件，不僅能夠起到抗彎作用，同時還能夠有效平衡動恒載剪力，減少剪應力。

(2)頂?shù)装蹇v向裂縫成因

①縱向預應力過大。在對連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁構(gòu)件進行設計過程中，需要預留部分壓應力儲備，但是，如果預留量過大，則很容易導致混凝土構(gòu)件在重力方向上產(chǎn)生拉應變，最終就會出現(xiàn)縱向裂縫問題。

②溫度應力計算不足。過去，在連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁設計和施工過程中，在溫度應力方面，僅僅規(guī)定翼緣與梁體其他構(gòu)件之間的溫差應該控制在5℃左右，但是這一溫差規(guī)定并不符合實際情況。根據(jù)實踐研究發(fā)現(xiàn)，對于連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁，其溫度應力應該控制在活載應力以上。

(3)橫向開裂

在連續(xù)剛構(gòu)橋箱設計過程中，如果預應力束配置不足，則很容易導致截面強度比較差，而這就很容易造成混凝土構(gòu)件產(chǎn)生橫向裂縫問題。

1.2 材料原因

(1)水泥材料質(zhì)量。在連續(xù)鋼構(gòu)箱梁施工過程中，如果所使用的水泥材料受風化作用，則就會導致水泥品質(zhì)下降。在混凝土攪拌和澆筑施工過程中，如果應用這類水泥材料，則當混凝土達到一定強度時，就很容易產(chǎn)生很多不規(guī)則的短小裂縫。

(2)水泥水化熱作用。在連續(xù)鋼構(gòu)箱梁施工過程中，如果水泥用量在300kg/m3左右，則在絕熱條件下，混凝土很容易發(fā)生水化熱作用，導致混凝土內(nèi)部溫度上升至30 ℃以上。在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生水化熱作用的同時，混凝土構(gòu)件表面也會持續(xù)放熱，因此，混凝土構(gòu)件內(nèi)外溫差較大，就會產(chǎn)生裂縫。

(3)骨料性質(zhì)：在混凝土構(gòu)件骨料中，如果泥份和骨料呈堿性，則很容易導致混凝土構(gòu)件出現(xiàn)裂縫問題。如果混凝土構(gòu)件最小尺寸大于800mm，則可以將其作為大體積混凝土，大體積混凝土內(nèi)外溫差比較大，內(nèi)部混凝土膨脹，但是受到外部混凝土的變形約束，因此，很容易產(chǎn)生裂縫。

1.3 施工工藝

(1)在連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁施工過程中，如果施工原材料選擇不當，混凝土澆筑不當，或者一味的追求混凝土強度，忽視了混凝土綜合性能，就很容易導致混凝土施工質(zhì)量無法滿足工程設計要求。

(2)模板安裝不符合施工規(guī)范，如果腹板厚度比較小，就會導致腹板抗裂性降低，另外，如果腹板厚度比較大，則也會直接影響箱梁自重，進而導致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫問題。

(3)在混凝土構(gòu)件施工過程中，如果鋼筋材料的選擇和加工工藝無法滿足工程實際需要，或者混凝土振搗密實度比較低，就會出現(xiàn)露筋、麻面、錯臺等施工質(zhì)量，甚至會導致混凝土構(gòu)件開裂。

2 連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁施工期間裂縫防治措施

2.1 改進設計方法

現(xiàn)如今，在連續(xù)鋼構(gòu)橋梁施工過程中，一般采用平面桿系有限元軟件對構(gòu)件進行分析，而沒有采用三維空間有限元軟件對構(gòu)件實際受力情況進行分析。對于橋梁工程結(jié)構(gòu)線彈性受力情況，可以采用平面桿系進行受力分析，但是，為了保證施工質(zhì)量，必須對連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁結(jié)構(gòu)的實際受力情況進行模擬分析。

連續(xù)鋼構(gòu)箱梁結(jié)構(gòu)的受力情況以及變形問題都比較復雜，因此，需要對構(gòu)件的空間受力情況進行分析。在連續(xù)鋼構(gòu)箱梁設計過程中，可以適當簡化預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋的計算方式，但是，有必要使用梁格理論模擬構(gòu)件的空間受力情況，但是，僅僅應用梁格理論，依然很難準確表達出箱梁構(gòu)件的受力特性。

因此，為了準確反映連續(xù)鋼構(gòu)橋梁工程實際受力情況，在對箱梁結(jié)構(gòu)裂縫問題進行研究分析時，就需要采用相應的理論知識對箱梁空間受力情況進行分析。在對連續(xù)剛構(gòu)箱梁進行受力分析時，可以使用平面有限元軟件，通過運用平面有限元軟件對箱梁受力情況比較復雜的構(gòu)件進行受力分析，不僅能夠有效縮短設計計算時間，而且還能夠有效避免在實際施工過程中由于受到空間因素而導致箱梁構(gòu)件產(chǎn)生裂縫問題。

2.2 施工材料方面

(1)在連續(xù)鋼構(gòu)橋箱梁施工過程中，需要使用大量的混凝土材料和鋼筋材料。為了保證施工質(zhì)量，在施工過程中需要應用的混凝土材料以及鋼筋材料都必須符合《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中的質(zhì)量規(guī)范。

(2)優(yōu)化混凝土材料配合比。在混凝土攪拌過程中，應該盡量減少使用水泥材料，降低混凝土水化熱作用，同時，還需要嚴格控制混凝土材料水灰比，盡量選用級配良好的碎石，這樣能夠有效降低混凝土結(jié)構(gòu)空隙率。

(3)在攪拌混凝土材料時，必須嚴格控制混凝土配合比，所有施工原材料都必須保證計量的準確性?；炷敛牧显跐M足泵送性能的基礎上，應該適當減少用水量。

(4)為了保證混凝土材料質(zhì)量，在材料儲存過程中，需要使用土工布或者彩條布對材料進行封閉，如果有需要，還可以適當升高棚內(nèi)溫度，將混凝土材料內(nèi)外溫差控制在25 ℃以內(nèi)。

2.3 施工方面

(1)施工單位需要結(jié)合工程實際情況準確定位鋼束位置，并且結(jié)合實際需要適當加密波紋管的定位鋼筋，避免鋼束成折線形。(2)在進行預應力張拉前，必須保證混凝土強度能夠達到90%，如果施工條件允許，應該盡量當混凝土強度達到100%時，再進行張拉施工。(3)在實際施工過程中，需要加強施工質(zhì)量監(jiān)督管理，提升兩懸臂端的合龍精度，盡量減小合龍段高差，避免出現(xiàn)鋼束轉(zhuǎn)折問題。

[1] 杜令俊，陶海鴻.連續(xù)剛構(gòu)橋預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及預防控制[J].河南建材，2012，(4)：42-44.

[2] 陳大川，湯智力.連續(xù)剛構(gòu)橋梁零號塊裂縫的分析及施工控制[J].交通世界：建養(yǎng)，2012，(13)：196-197.

[3] 周思穎.預應力混凝土連續(xù)梁裂縫成因分析及控制[J].城市道橋與防洪，2009，(6)：80-82.

2016-10-26

田宏月(1974-)，男，貴州德江人，高級工程師，主要從事公路建設施工管理研究。

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1008-3383(2017)02-0112-01