連續(xù)箱梁施工裂縫的產(chǎn)生及控制

許念東

摘 要：連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)受力分析比較復(fù)雜，施工工藝難度較大，設(shè)計和施工質(zhì)量難以控制，裂縫問題較多。裂縫的出現(xiàn)會使鋼筋生銹，結(jié)構(gòu)的承載力會急劇下降。筆者在文中通過對橋梁常見裂縫原因的分析，提出了防止裂縫的措施，可供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：連續(xù)箱梁；裂縫產(chǎn)生；裂縫控制

1 引言

由于連續(xù)箱梁橋面行駛舒適性、合理受力、節(jié)材、造型美觀、維修量小、抗震能力強，在公路和城市道路高架橋已得到廣泛應(yīng)用。但是其結(jié)構(gòu)和施工工藝復(fù)雜，部分橋梁剛剛竣工，或投入運行不久出現(xiàn)較多裂縫，嚴(yán)重影響了橋梁的正常使用，這些現(xiàn)象是設(shè)計和施工質(zhì)量難以控制的。

2 裂縫產(chǎn)生的原因

產(chǎn)生裂縫的原因有許多，如肩地基沉降、支撐系統(tǒng)變形、混凝土收縮、溫差、材料質(zhì)量和施工質(zhì)量等。

2.1 混凝土收縮裂縫

混凝土是由氣體和液體固體組成的偽固體，仍有未水化的水泥顆粒吸收周圍的水。液體和固相之間的水泥質(zhì)膠結(jié)劑由于水損失體積的降低而導(dǎo)致收縮裂紋。

2.2 設(shè)計施工圖不完善

在設(shè)計圖紙中，鋼筋的布置通常是鋼筋連接部位和結(jié)構(gòu)加固的細(xì)節(jié)。在施工圖上有時沒有標(biāo)記，所以經(jīng)常出現(xiàn)在施工中不正確的做法，如結(jié)構(gòu)鋼，布局不合理，鋼接頭設(shè)置在最大彎矩處，都是容易造成混凝土裂縫的原因。

2.3 施工管理不善產(chǎn)生裂縫

混合混凝土?xí)r，不測量水的質(zhì)量，澆注質(zhì)量不均勻。在高溫和強風(fēng)的條件下，混凝土養(yǎng)護(hù)的混凝土養(yǎng)護(hù)過程中，通常會產(chǎn)生早期裂紋，而在薄弱的梁上發(fā)生的裂縫概率更大。施工過程中，施工工藝不合理的應(yīng)用，不按規(guī)定澆筑新混凝土，造成了新老結(jié)合處夾渣和裂縫。

2.4 化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致裂縫

使用反應(yīng)骨料或風(fēng)化巖石引起裂縫。骨料中含有泥性硅物質(zhì)與堿性物質(zhì)相遇則水、硅、堿反應(yīng)生成膨脹的膠質(zhì)，吸收水后造成局部膨脹和拉應(yīng)力則構(gòu)件產(chǎn)生爆裂狀裂縫在潮濕的地方較為多見。

2.5 地基基礎(chǔ)沉降差異產(chǎn)生的裂縫

由于地面層或樁墻土層的變化，允許承載能力的差異導(dǎo)致了早期或晚期的裂縫。由于在施工過程中對地基本身的處理不當(dāng)，早期或后期的裂縫不均勻。在外部荷載作用下，箱梁的不均勻沉降。

3 連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生機理分析

3.1 連續(xù)箱梁腹板裂縫的產(chǎn)生

大多數(shù)設(shè)計都可以很好地控制預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁的垂直應(yīng)力和主拉應(yīng)力，但往往忽略了剪切極限強度的檢查和剪切截面尺寸的檢查，主要的拉伸應(yīng)力檢查而不是剪切檢查。正常使用極限狀態(tài)在滿足規(guī)范要求的條件下，剪斷面尺寸不滿足規(guī)格要求，20～60m跨距連續(xù)箱梁橫截面，如特別突出，就容易出現(xiàn)腹板斜裂紋。

3.2 錨固區(qū)裂縫的產(chǎn)生

由于齒板的設(shè)計，大跨度箱梁中支點下緣附近的一個較小壓應(yīng)力儲備或是拉應(yīng)力區(qū)，與錨桿后的局部拉應(yīng)力結(jié)合在一起，很容易導(dǎo)致底板開裂。

3.3 預(yù)應(yīng)力通過區(qū)裂縫的產(chǎn)生機理

鋼束在平面或縱面上曲線布置時，縱向預(yù)應(yīng)力筋束在張拉過程中會產(chǎn)生對腹板或底板混凝土的徑向壓力，當(dāng)鋼束曲率的作用力與箱梁恒載應(yīng)力相疊加，相應(yīng)的彎曲應(yīng)力可能比單獨的恒載產(chǎn)生的應(yīng)力大3～4倍，同時可能還存在鋼束線形的偏位而使受力更加不利，嚴(yán)重時集中力可導(dǎo)致腹板混凝土局部剝落或崩裂。

4 裂縫處理方法

本文介紹了裂縫處理的方法，一般混凝土在梁體結(jié)構(gòu)的影響下的收縮裂縫對裂縫處理的影響不明顯，或類似于此類裂縫的裂縫處理通常是封閉的，另一種是由于箱梁應(yīng)力和裂縫的早期設(shè)計等原因造成的，這種裂縫一般用于環(huán)氧灰漿封堵。

環(huán)氫樹脂方法首先處理基層混凝土表面裂縫，將灰塵和污泥，油垢，沿著縫用丙醇擦洗，晾曬干燥，水分含量不大于百分之六。環(huán)氧樹脂膠粘劑，根據(jù)環(huán)氧樹脂膠料的加入，加入稀釋劑，二甲苯和環(huán)氧樹脂混勻后，再加入環(huán)氧樹脂粘接劑。配制好的環(huán)氧樹脂膠料至加入固化劑起必須在內(nèi)處理完畢，最后用玻璃布或嵌刀將環(huán)氧樹脂膠泥仔細(xì)批嵌封閉。

環(huán)氧砂漿密封過程的處理步驟。①混凝土基底表面被清潔，其深度大于鋼絲刷沿著接縫的深度。粉塵、浮渣、疏松層進(jìn)行徹底清潔，丙酮用于清潔和干燥機油，其含水率不高于百分之六。②在干凈的混凝土槽中，表面均勻涂上環(huán)氧底漆，確保無泄漏或流墜現(xiàn)象。③涂層后，用玻璃布將環(huán)氧砂漿分離，每層厚度不大于溝槽的厚度。④環(huán)氧砂漿固化后，用環(huán)氧底漆封閉，封口寬度應(yīng)大于環(huán)氧砂漿的寬度。⑤密封后，用碘鎢燈烘烤至干燥。

需要注意以下兩點：①配制好的環(huán)氧砂漿自加廠入固化劑起計時，必須要在內(nèi)用完。②裂縫底部的裂縫或溝槽清理干凈，必須在密封前進(jìn)行檢查合格后才可封堵。

5 減少與防止連續(xù)箱梁裂縫的措施

5.1 在設(shè)計中需要注意的問題

（1）合理確定截面尺寸。等厚度腹板的連續(xù)箱梁滿足主拉應(yīng)力和斜截面抗剪強度的要求，而忽視抗剪截面尺寸驗算。實際上，抗剪鋼筋的配筋率達(dá)到一定得程度后（達(dá)到超筋時），再增加鋼筋，梁的抗剪能力不會繼續(xù)增加，破壞時箍筋的應(yīng)力也達(dá)不到屈服強度。這時，應(yīng)加大截面尺寸或提高混凝土標(biāo)號，而不能用增加鋼筋來提高梁的抗剪。

（2）錨固截面的處理。在同一截面上截斷的預(yù)應(yīng)力鋼梁不應(yīng)過多；避免在拉應(yīng)力區(qū)錨固預(yù)應(yīng)力鋼梁；錨固段最好能穿過箱梁的橫截面（施工縫）；頂?shù)装邋^固之間的水平距離應(yīng)在更多重疊的基礎(chǔ)上錯開。

（3）防崩的處理和鋼筋設(shè)置。設(shè)計時應(yīng)該盡可能加厚底板的厚度；鋼束平面布置時盡可能的靠腹板布置；箱梁底板具有足夠的橫向鋼筋和防崩鋼筋；在施工中，嚴(yán)格控制高度差。

（4）合理布置束型。設(shè)計中，不同跨度橋梁結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼梁結(jié)構(gòu)的連續(xù)梁，應(yīng)選擇合理的預(yù)應(yīng)力筋布置形式，避免預(yù)應(yīng)力筋“大、薄或小、密”的結(jié)果；避免連續(xù)梁的反向彎曲，注意鋼梁的平、豎向彎曲線和鋼梁之間的空間位置。當(dāng)負(fù)彎矩較大時，可以配置一定數(shù)量的頂板束。

（5）合理布置鋼筋。箱梁的主筋不應(yīng)過分集中在梁上，應(yīng)根據(jù)連續(xù)箱梁的肋、板剛度及剛度比的變化，考慮主柱的布置。應(yīng)在翼板上增加縱向力。在選擇連續(xù)箱梁的截面形式時，應(yīng)注意懸臂長度不宜過大。

（6）加大連續(xù)箱梁橫向剛度。連續(xù)梁橋的橫向剛度應(yīng)充分重視，只有在小尺寸配置多層普通鋼筋的寬度范圍內(nèi)，不能充分發(fā)揮作用，鋼結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)增加橫梁尺寸的設(shè)計。

5.2 在施工中需要注意的問題

在泵送混凝土的過程中，縮短運輸時間；合理安排施工，注意施工程序，確保澆注連續(xù)和澆注質(zhì)量；減少水灰比，確保充分?jǐn)嚢钑r間；在混凝土泵到達(dá)施工現(xiàn)場前，安排專人清理現(xiàn)場，避免過度的靜電和靜態(tài)負(fù)荷出現(xiàn)。對模板的強度進(jìn)行了計算，以確保模板的剛度。在施工過程中避免外部荷載對模板的影響；對模板進(jìn)行線性控制，以保證模板位置的準(zhǔn)確性；確?；炷恋牟鸪龔姸?；對基礎(chǔ)沉降進(jìn)行標(biāo)高控制。混凝土應(yīng)及時養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不得少于14d；改進(jìn)維護(hù)措施，建立特殊的噴水滅火系統(tǒng)，避免因溫度過高而造成混凝土的過度收縮；在冬季施工期間，在最初的養(yǎng)護(hù)期間使用塑料薄膜密封，并在膜上蓋上草簾，以達(dá)到保暖和保濕的目的。

6 結(jié)束語

為了確保滿足橋梁的結(jié)構(gòu)的使用功能，連續(xù)梁橋裂縫問題應(yīng)引起足夠的重視，在設(shè)計和施工過程中，要對容易產(chǎn)生裂縫的環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?，合理運用優(yōu)化措施，減少裂縫的產(chǎn)生。

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