連續(xù)箱梁裂縫成因分析及預(yù)防措施

李松岡

摘要：隨著人們生活水平的提高，對(duì)建筑方面的要求不斷提高。目前，在混凝土連續(xù)箱梁在施工過(guò)程中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)、施工、環(huán)境條件等方面的影響，往往造成較為突出的裂縫問(wèn)題，導(dǎo)致混凝土連續(xù)箱梁在施工過(guò)程中，往往存在諸多的性能不足、安全性不良等方面問(wèn)題。這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因較多，應(yīng)能做好必要的預(yù)防措施落實(shí)工作，提升對(duì)于裂縫問(wèn)題的控制作用。

關(guān)鍵詞：混凝土連續(xù)箱梁;裂縫成因;防護(hù)策略

引言

混凝土箱梁在橋梁的設(shè)計(jì)中被廣泛的應(yīng)用，箱梁以其良好的抗裂能力、穩(wěn)定性和剛度在橋梁交通中發(fā)揮著巨大的作用。雖然箱梁具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但是由于生產(chǎn)和使用等諸多環(huán)節(jié)不同因素的影響，造成梁體出現(xiàn)裂縫。裂縫的產(chǎn)生不但使箱梁自身的強(qiáng)度降低，水分和空氣的進(jìn)入會(huì)導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，導(dǎo)致橋梁承載力的降低。箱梁由于自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，箱梁裂縫可能出現(xiàn)在梁體各個(gè)部位，本文對(duì)其出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，尋找相應(yīng)的解決措施。

1連續(xù)箱梁橋裂縫形成的原因

1.1水泥水化熱影響

水泥的水化反應(yīng)，導(dǎo)致了大量熱量的發(fā)生，而這種熱量對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠潴w積較大，散熱能力不足，導(dǎo)致了在施工過(guò)程中，內(nèi)部的熱量不能有效的排除，導(dǎo)致了內(nèi)外溫差的影響，很多裂縫問(wèn)題在內(nèi)部和外部不同應(yīng)力作用影響的前提下發(fā)生。

1.2腹板裂縫的成因

在現(xiàn)澆連續(xù)箱梁中，箱梁腹板裂縫是非常常見的裂縫形式。箱梁的腹長(zhǎng)期受力，承受橋梁上部的荷載，當(dāng)形變發(fā)生到一定程度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，這類裂縫的分布具有一定的規(guī)律性，主要存在于支座等承重部位附近。而且由于荷載是長(zhǎng)期穩(wěn)定存在的，所以這類裂縫會(huì)逐漸的發(fā)展，由腹板底部向上擴(kuò)展，接近受壓區(qū)域。這種裂縫需要通過(guò)調(diào)整預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和配筋進(jìn)行預(yù)防。

1.3支座處彎曲裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土連續(xù)箱梁產(chǎn)生彎曲裂縫的情況比較常見，該類裂縫一般出現(xiàn)在支座處，主要原因是由于該處混凝土的正應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了拉應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部的壓力分布出現(xiàn)了變化，使得受壓區(qū)混凝土產(chǎn)生了裂縫，并隨著時(shí)間和荷載的不斷作用而向下延伸，形成彎曲裂縫。在一些特殊的情況下，由于某些外在荷載的作用或者結(jié)構(gòu)本身的影響，致使混凝土的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它的抗拉極限，這成為出現(xiàn)彎曲裂縫的直接原因，如果此種裂縫不能得到及時(shí)修復(fù)，將會(huì)逐漸深入到腹板中，給結(jié)構(gòu)帶來(lái)巨大的破壞。

1.4溫度對(duì)裂縫的影響

本節(jié)主要研究新舊規(guī)范不同規(guī)定下，溫度對(duì)箱梁開裂的影響，通過(guò)計(jì)算主拉應(yīng)力值的大小作為評(píng)定依據(jù)。通過(guò)應(yīng)力數(shù)值變化可以看出：不同規(guī)范下5號(hào)節(jié)點(diǎn)的主拉應(yīng)力差值為0.15MPa，應(yīng)力增長(zhǎng)24%;7號(hào)節(jié)點(diǎn)的主拉應(yīng)力差值為0.13MPa，應(yīng)力增長(zhǎng)14%;9號(hào)節(jié)點(diǎn)的主拉應(yīng)力差值為0.06MPa，應(yīng)力增長(zhǎng)9%。通過(guò)應(yīng)力增長(zhǎng)的數(shù)值可以看出溫度荷載對(duì)箱梁腹板斜裂縫的影響較小。

2預(yù)防措施

2.1優(yōu)化施工材料

混凝土連續(xù)箱梁的裂縫產(chǎn)生，很多程度上是由混凝土的性能決定的?；炷临|(zhì)量受到骨料、水泥和外加劑等原材料的影響。而這些材料又會(huì)受到原材料產(chǎn)地的影響。不同地區(qū)由于環(huán)境不同，材料的性能和酸堿會(huì)出現(xiàn)差異。混凝土在拌和過(guò)程中由于材料堿活性的高低不同，會(huì)對(duì)箱梁的鋼筋骨架造成一定的腐蝕，鋼筋的損傷會(huì)減弱箱梁的整體的承載能力，箱梁慢慢發(fā)生變形，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)裂縫就會(huì)出現(xiàn)。所以，選擇原材料時(shí)，一定嚴(yán)格控制其成分，減量選用堿活性較小的材料。不僅如此，材料的集配也會(huì)對(duì)混凝土的品質(zhì)造成影響，例如：粗骨料的針片狀含量和細(xì)骨料的品質(zhì)。在高品質(zhì)混凝土生產(chǎn)中，不可使用天然砂，由于天然砂的質(zhì)量無(wú)法把控，所以必須采用符合要求的機(jī)制砂。通過(guò)合理的級(jí)配保證混凝土的質(zhì)量，減少箱梁裂縫的產(chǎn)生。除此之外，混凝土的外加劑會(huì)對(duì)混凝土的性能造成改變，所以合理的使用外加劑能夠優(yōu)化混凝土的性能，從而減少裂縫出現(xiàn)的幾率。

2.2嚴(yán)格管控澆筑前施工過(guò)程

預(yù)防箱梁裂縫的產(chǎn)生不僅需要控制材料，同時(shí)要對(duì)混凝土澆筑前的施工過(guò)程嚴(yán)格管控。在現(xiàn)澆箱梁中，首先就是支架和模板的安裝。箱梁的施工要在支架上進(jìn)行，所以其穩(wěn)定性決定了施工過(guò)程的安全和箱梁的最終的質(zhì)量。在支架安裝前，要對(duì)地基進(jìn)行處理，消除沉降和彈性形變，同時(shí)模板支架的剛度必須滿足施工需要，對(duì)支架體系和地基的承載能力進(jìn)行驗(yàn)算和預(yù)壓。在預(yù)制箱梁中，箱梁預(yù)制場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)尤為重要，要保證預(yù)制場(chǎng)地基承載力符合要求，防止在預(yù)制過(guò)程中出現(xiàn)地面不均勻沉降。箱梁臺(tái)座強(qiáng)度和剛度滿足箱梁制作需求。在綁筋中，箱梁的鋼筋綁扎和預(yù)應(yīng)力筋的安裝也會(huì)對(duì)裂縫的出現(xiàn)產(chǎn)生影響。如果鋼筋綁扎位置偏移，會(huì)出現(xiàn)保護(hù)層不足，鋼筋或者鋼筋綁扎線外露的情況，鋼筋暴露受到腐蝕之后就會(huì)對(duì)承載成立造成影響，從而發(fā)生裂縫。所以在鋼筋的綁扎過(guò)程中，要嚴(yán)格控制鋼筋綁扎的精度和綁線接頭的處理。在安裝預(yù)應(yīng)力筋時(shí)，要保證預(yù)應(yīng)力筋位置準(zhǔn)確且預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)無(wú)異常，避免在后期施加預(yù)應(yīng)力時(shí)造成對(duì)梁體的破壞。

2.3控制基礎(chǔ)及支架模板的施工質(zhì)量

混凝土連續(xù)箱梁橋的主要承力結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，所以，在施工中要嚴(yán)格控制基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，通過(guò)各種方式來(lái)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，在施工時(shí)要對(duì)地基和基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)層進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，確保其和設(shè)計(jì)一致，并保證其有足夠的承載力，進(jìn)而避免由于設(shè)計(jì)或者施工質(zhì)量而產(chǎn)生的地基不均勻沉降等現(xiàn)象，因?yàn)橐坏┑鼗a(chǎn)生不均勻沉降，箱梁結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生不同程度的裂縫，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的斷裂。

混凝土連續(xù)箱梁多為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，因此需要大規(guī)模的支架搭設(shè)。作為混凝土澆筑中的重要結(jié)構(gòu)物，支架的質(zhì)量直接關(guān)系混凝土澆筑的質(zhì)量，這也在側(cè)面影響了橋梁裂縫的產(chǎn)生。在進(jìn)行支架的搭設(shè)時(shí)，要仔細(xì)檢查支架的質(zhì)量，對(duì)其強(qiáng)度及承載能力等方面進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，確保其在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生變形。支架搭設(shè)完成后，要根據(jù)結(jié)構(gòu)受力進(jìn)行必要的預(yù)壓，消除地基和支架之間的非彈性變形，保證結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

2.4落實(shí)科學(xué)化的施工工藝技術(shù)

一般在施工過(guò)程中，要能具備突出的施工工藝技術(shù)保障，為減少水泥水化熱問(wèn)題的影響，在施工過(guò)程中，應(yīng)能積極采取分層施工的方式，利用分層澆筑的澆筑面進(jìn)行科學(xué)有效的熱量散失。一般在施工過(guò)程中，要能控制上下層分層澆筑時(shí)間，不能超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間，避免存在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁整體性不足的問(wèn)題。施工過(guò)程中，要能保障混凝土的供應(yīng)，具備連續(xù)施工的能力，保障混凝土施工澆筑的過(guò)程順暢、合理，全面解決好水化熱的影響問(wèn)題。

2.5做好混凝土的拌和及養(yǎng)護(hù)

混凝土材料的質(zhì)量是結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量的根本，因此，在混凝土的拌和階段就要嚴(yán)格控制其材料的比例和質(zhì)量。在初期材料的選購(gòu)上，要保證其符合國(guó)家規(guī)定的質(zhì)量要求，在拌和時(shí)，嚴(yán)格根據(jù)要求控制混合材料的比例，在攪拌時(shí)，對(duì)于攪拌的力度和速度也要滿足要求，進(jìn)而從根本上保證混凝土的質(zhì)量。混凝土澆筑之后要做好必要的養(yǎng)護(hù)，根據(jù)相關(guān)的養(yǎng)護(hù)規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和氣候的影響等因素，選擇合理的養(yǎng)護(hù)方案，并保證其達(dá)到一定的養(yǎng)護(hù)期，在達(dá)到強(qiáng)度要求后再進(jìn)行使用，進(jìn)而確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

2.6被動(dòng)加固法

被動(dòng)加固法主要是通過(guò)在橋梁的薄弱部位或者損害部位進(jìn)行相應(yīng)材料的填充，填充材料有相應(yīng)強(qiáng)度鋼板、濕砂以及纖維布等。該加固方法目的是使加固材料和箱梁共同受力，但橋梁構(gòu)件與加固材料受力不同步，所以加固材料與梁體不能完全協(xié)同工作，橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中受到荷載作用時(shí)，梁體產(chǎn)生的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和剪應(yīng)力對(duì)梁體本身會(huì)產(chǎn)生較大影響。所以梁體一般達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的抗拉強(qiáng)度。

間接加固法是通過(guò)改變梁體的自身結(jié)構(gòu)或受力特點(diǎn)，使梁體產(chǎn)生內(nèi)力重分布，從而提高結(jié)構(gòu)的承載能力，改善構(gòu)件的使用性能，間接起到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用。橋梁工程中經(jīng)常用到的間接加固法有：加斜支撐法（減小因跨徑過(guò)大而產(chǎn)生的過(guò)大彎矩）、簡(jiǎn)支梁轉(zhuǎn)連續(xù)梁法，調(diào)整荷載橫向分布系數(shù)等方法。

結(jié)語(yǔ)

混凝土連續(xù)箱梁在裂縫問(wèn)題的控制過(guò)程中，要能具備更加突出的科學(xué)措施制定和應(yīng)用效果，要能做到在裂縫問(wèn)題的控制過(guò)程中，具備較為突出的控制能力，以規(guī)避不良問(wèn)題，科學(xué)發(fā)揮結(jié)構(gòu)體的功能作用。

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