預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的成因與應(yīng)對(duì)

摘要：箱梁腹板處開裂不僅會(huì)影響橋梁的外部感觀，而且會(huì)危及橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性，故而不得小覷。本文結(jié)合筆者既往現(xiàn)澆箱梁施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全面分析了預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的所致成因并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，以供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁;腹板裂縫;所致成因;應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）01-0000-00

1現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的所致成因

由于預(yù)應(yīng)力砼現(xiàn)澆箱梁設(shè)計(jì)、施工或養(yǎng)護(hù)方面的缺陷，往往會(huì)導(dǎo)致橋梁因超負(fù)荷運(yùn)營(yíng)而造成薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)開裂，尤其是對(duì)于箱梁腹板的斜向裂縫而言，其通常會(huì)降低橋梁整體結(jié)構(gòu)的抗扭、抗剪及承載能力，不僅會(huì)影響橋梁的外部觀感，而且還會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，降低橋梁工程的使用年限。導(dǎo)致現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的成因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）現(xiàn)澆箱梁設(shè)計(jì)計(jì)算不當(dāng)，以致箱梁結(jié)構(gòu)的抗彎能力、抗剪能力較差而出現(xiàn)裂縫;或是前期設(shè)計(jì)時(shí)未考慮溫度應(yīng)力的影響，從而導(dǎo)致腹板主拉應(yīng)力受到影響而出現(xiàn)開裂;或是計(jì)算時(shí)未充分考慮箱梁結(jié)構(gòu)的鋼束曲率對(duì)腹板造成的應(yīng)力影響，從而導(dǎo)致腹板在鋼束應(yīng)力的作用下出現(xiàn)開裂;或是結(jié)構(gòu)尺寸如腹板厚度過薄，以致預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層厚度不足而導(dǎo)致腹板開裂。（2）現(xiàn)澆箱梁腹板砼澆筑時(shí)的溫控措施不當(dāng)，導(dǎo)致溫度應(yīng)力集中超出腹板砼的抗拉強(qiáng)度而形成裂縫;或是腹板砼澆筑后因保溫、保濕養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，而導(dǎo)致腹板砼出現(xiàn)裂縫;或是砼在收縮、徐變等的影響下，引發(fā)應(yīng)力過于集中、應(yīng)力重新分析或預(yù)應(yīng)力損失等，而造成腹板主拉應(yīng)力增大而加大開裂幾率。（3）現(xiàn)澆箱梁腹板處的砼材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或鋼筋存在生銹、夾渣等質(zhì)量缺陷，以致腹板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，無法抵抗外部荷載作用而出現(xiàn)開裂。（4）橋梁基礎(chǔ)處理不當(dāng)，從而導(dǎo)致基礎(chǔ)因不均勻沉降或局部受力不均，而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)受力與抗力作用存在差異，或是在多方因素的綜合影響下，使得支座處箱梁在彎應(yīng)力與剪應(yīng)力的綜合作用下，導(dǎo)致腹板主拉應(yīng)力過大而造成該位置出現(xiàn)裂縫。（5）現(xiàn)場(chǎng)施工組織不合理，如砼澆筑先后順序不合理，或基礎(chǔ)不均勻沉降、分層澆筑間歇過長(zhǎng)、腹板側(cè)模未及時(shí)拆除等，都在一定程度上加大了開裂幾率。（6）橋梁后期長(zhǎng)時(shí)間超載運(yùn)營(yíng)，較大的荷載應(yīng)力使得腹板主拉應(yīng)力加大而形成開裂。[1]

2現(xiàn)澆箱梁腹板裂縫的應(yīng)對(duì)措施

2.1設(shè)計(jì)方面

（1）科學(xué)計(jì)算受力模式。結(jié)合箱梁工程實(shí)際，通過整體與局部相結(jié)合的方式，利用桿系有限元進(jìn)行箱梁整體受力分析，再通過三維有限元進(jìn)行腹板局部受力分析，進(jìn)而規(guī)避因局部預(yù)應(yīng)力分析不當(dāng)而導(dǎo)致的開裂。（2）合理設(shè)計(jì)腹板厚度。現(xiàn)澆箱梁兩側(cè)腹板的厚度變化直接影響著腹板的主拉應(yīng)力，因此，腹板厚度的設(shè)計(jì)除了要滿足鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)層的厚度要求，還要確保厚度變化應(yīng)盡量緩和。（3）考慮溫度應(yīng)力影響。通過溫度場(chǎng)有限元分析，以及我國(guó)橋梁施工相關(guān)規(guī)范，明確現(xiàn)澆箱梁的溫度梯度模式，通過準(zhǔn)確的溫度模擬，減少溫度應(yīng)力而造成的開裂現(xiàn)象。（4）合理布置預(yù)應(yīng)力筋。為顯著提升箱梁腹板斜截面的承載性，頂板縱向應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求布置適宜數(shù)量的預(yù)應(yīng)力下彎鋼筋束;對(duì)于豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋可結(jié)合箱梁結(jié)構(gòu)選擇U形豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋，間距應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)形式計(jì)算比較后確定，并按照單雙排的形式進(jìn)行交錯(cuò)布置，以有效增強(qiáng)豎向預(yù)應(yīng)力筋的拉伸量。

2.2施工方面

（1）嚴(yán)把腹板砼材料質(zhì)量。1）優(yōu)先選擇低水化熱水泥，盡量減小砼水灰比，以最大限度規(guī)避因水化熱造成的砼內(nèi)外溫差過大而引發(fā)的開裂;2）加強(qiáng)對(duì)砼用砂石骨料的控制，及時(shí)做好砂石骨料的質(zhì)量檢驗(yàn)，確保砂石骨料的含泥量、含水率等參數(shù)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于質(zhì)量檢測(cè)不滿足要求的應(yīng)及時(shí)退場(chǎng)不予接收;3）砼拌和作業(yè)前，應(yīng)對(duì)砂石等原材料進(jìn)行含水率檢測(cè)，結(jié)合檢測(cè)結(jié)果并嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)及試驗(yàn)確定的配比參數(shù)進(jìn)行拌和作業(yè)，確保砼坍落度適宜，并具備良好的和易性、流動(dòng)性;4）在夏季高溫環(huán)境下進(jìn)行腹板砼澆筑作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取妥當(dāng)?shù)慕禍卮胧宰龊庙湃雮}(cāng)溫度的嚴(yán)格把控，具體如下：拌和用水加入冰塊降溫、箱梁模板通過灑水降溫、散裝水泥晾曬降溫后使用、砂石骨料灑水降溫、泵送砼用管道遮陽降溫等溫控措施。

（2）加強(qiáng)腹板砼施工控制。1）做好模板與支架施工控制。砼模板與支架施工前，應(yīng)按要求做好基礎(chǔ)承載力檢驗(yàn)，防止砼澆筑過程中基礎(chǔ)不均勻沉降而導(dǎo)致支架及模板發(fā)生變形，并按要求進(jìn)行支架及模板的安裝作業(yè)，確保安裝精準(zhǔn)、固定牢靠，以免砼澆筑過程中模板位移及變形而導(dǎo)致的裂縫。2）加強(qiáng)腹板砼澆筑施工控制。箱梁腹板砼采取分層澆筑，注意箱梁砼澆筑的閉合順序及時(shí)間，按照先澆筑底板、橫隔板、腹板及兩側(cè)頂板，然后澆筑其他部分頂板、翼緣板，新舊砼澆筑應(yīng)嚴(yán)格控制間歇時(shí)間，確保先澆筑砼初凝前進(jìn)行完成新混凝土的澆筑。3）嚴(yán)把腹板砼振搗施工控制。腹板砼振搗應(yīng)采取高頻式+插入式振搗器相結(jié)合的方式實(shí)施振搗作業(yè)，在腹板兩側(cè)按照上下兩排對(duì)稱布置的方式，依次搭接向前實(shí)施振搗，每次振搗的時(shí)長(zhǎng)控制在15～30s，然后通過插入式振搗器輔助補(bǔ)振，以確保腹板砼振搗均勻、密實(shí)，不欠振、不漏振，腹板砼振搗至無下沉、無氣泡生成且表面浮漿適宜后方可停止振搗。4）砼振搗作業(yè)完成后，應(yīng)按要求及時(shí)予以保溫保濕養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)澆箱梁施工可采取噴淋養(yǎng)護(hù)，在大風(fēng)或高溫環(huán)境下，應(yīng)加大養(yǎng)護(hù)頻率，以免腹板砼因養(yǎng)護(hù)不到位而出現(xiàn)的干縮裂縫。

（3）加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力施工控制。1）預(yù)應(yīng)力損失控制。首先，加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管道施工質(zhì)量控制，確?？椎懒鲿碂o彎折，優(yōu)先選擇管壁光滑的管道，防止摩擦系數(shù)過大的管道造成預(yù)應(yīng)力束與管壁摩擦而導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失;其次，針對(duì)砼彈性壓縮而導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失，可通過適當(dāng)增加張拉時(shí)長(zhǎng)予以短時(shí)間超張拉，然后返回至設(shè)計(jì)張拉值，以確保砼彈性壓縮到位;此外，針對(duì)砼后期收縮、徐變而導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失，一方面可通過嚴(yán)控砼配比質(zhì)量，一方面可通過適當(dāng)超張拉規(guī)避預(yù)應(yīng)力損失。2）縱向預(yù)應(yīng)力損失控制。在大噸位千斤頂完成箱梁的整體張拉后，通過單頂對(duì)群錨予以補(bǔ)張拉，確保補(bǔ)張拉后的各個(gè)鋼絞線受力一致、均勻，進(jìn)而使完成張拉錨固后的錨下應(yīng)力保持均勻。3）“兩平一直”與“三軸同心”控制?，F(xiàn)澆箱梁張拉施工中，須對(duì)錨墊板傾角誤差進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保錨墊板面與豎直方向的預(yù)應(yīng)力鋼束保持垂直，使千斤頂軸心、錨具軸心以及孔道軸心保持在一條水平線即“三軸同心”，對(duì)于校核未保持同一水平線的應(yīng)調(diào)整后重新安裝。4）豎向預(yù)應(yīng)力損失控制。完成豎向預(yù)應(yīng)力的張拉作業(yè)后，經(jīng)校核確保符合錨固要求后，將螺帽按要求使用扭矩扳手進(jìn)行緊固，同時(shí)，通過適當(dāng)?shù)某瑥埨詼p少鋼筋松弛及錨固扭矩而造成的預(yù)應(yīng)力損失，但在超張拉時(shí)應(yīng)注意控制好最大應(yīng)力，確保在應(yīng)力達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上避免發(fā)生屈服破壞。5）合理實(shí)施二次張拉。通過合理的二次張拉，規(guī)避因鋼筋松弛及砼徐變而導(dǎo)致的預(yù)應(yīng)力損失，二次張拉時(shí)應(yīng)控制好與一次張拉的時(shí)間間隔，以免腹板豎向應(yīng)力不均勻分布而導(dǎo)致的腹板裂縫。[2]

3結(jié)語

腹板裂縫作為現(xiàn)澆箱梁較為常見的質(zhì)量問題之一，如若控制不當(dāng)即會(huì)導(dǎo)致箱梁使用過程中出現(xiàn)下?lián)隙瘸?、承載力變差等問題。因此，務(wù)須要全面、深入分析致使腹板開裂的成因，并切實(shí)采取有效應(yīng)對(duì)控制措施，把好源頭，加強(qiáng)管控，從而為現(xiàn)澆箱梁施工質(zhì)量的有效確保夯實(shí)根基。

參考文獻(xiàn)

[1]李志強(qiáng).預(yù)應(yīng)力箱梁梁端腹板裂縫的成因與防控措施[J].工程技術(shù)研究，2020，5（2）：214-215.

[2]高新學(xué).預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板裂縫分析及控制措施[J].交通世界，2019（11）：94-95，103.

收稿日期：2020-12-05

作者簡(jiǎn)介：鄭振頗（1973—），男，北京人，大專，研究方向：市政工程技術(shù)與管理。

Causes and Countermeasures of Cracks in Web of Prestressed Concrete Cast-in-place Box Girder

ZHENG Zhenpo

（Beijing Municipal Construction Co.，Ltd.，Beijing? 100032）

Abstract： The crack at the box girder web will not only affect the external perception of the bridge， but also endanger the safety and durability of the bridge structure， so it should not be underestimated. Based on the author's previous practical experience in the construction of cast-in-place box girder， this paper comprehensively analyzes the causes of the cracks in the web of prestressed concrete cast-in-place box girder and puts forward the corresponding countermeasures for reference.

Key words： cast-in-place box girder; Web crack; The cause of; response