关于桥梁混凝土施工裂缝控制的探讨-建筑设计

分类：建筑设计论文发表 时间：2011-06-01 09:02 关注：(1)

关于桥梁混凝土施工裂缝控制的探讨

顾雪华

摘要：本文结合某高速公路的一座大桥的施工，对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作了较全面的分析与总结。

关键词：桥梁；PC梁桥；施工裂缝；控制；

一、工程概况

某大桥桥长860米，桥面总宽24.5米，主桥跨径组合为52M+3×90M+52M五跨PC单箱单室变截面三向预应力连续箱形刚构桥，梁根部高5.2M，箱梁顶板宽11.75M,箱梁底板宽6.25M。主桥箱梁除0#块、1#块及边跨现浇外，余均采用悬臂挂篮施工。混凝土标号C50，泵送施工，悬臂浇注自2004年5月20日到2004年11月4日，施工最高环境温度33OC,最低温度13 OC。悬臂施工开始到合拢结束混凝土未出现裂缝

二、 PC连续梁桥裂缝的种类、产生的机理和裂缝控制

裂缝的种类:一种是由荷载直接作用产生的荷载裂缝或称构性裂缝：一种是由变形产生的变形裂缝或称非结构性裂缝,本地区除具有普遍的荷载裂缝外，主要是变形裂缝。

1．PC连续梁桥裂缝成因及产生的机理

1.1混凝土收缩引起裂缝

混凝土在凝结硬化过程中体积产生收缩而结构又受约束时，就可能会产生收缩裂缝，主要包括塑性收缩、缩水收缩（干缩）、自生收缩、碳化收缩等原因产生裂缝。

1.2温度变化引起的裂缝

温度变化引起的裂缝是预应力混凝土箱梁产生裂缝的主要原因之一。引起温度裂缝的主要因素：

a) 水泥的水化热：如果混凝土中由于温差引起的应力高于正缓慢提高的混凝土抗拉强度，就会出现较宽的裂缝。

b) 日照温差：日照温差导致结构的温度应力是产生结构裂缝的主要因素。

1.3局部应力产生的裂缝

悬臂浇筑箱梁桥都是采用后张法预应力施工，由于锚头处的集中力作用，而接缝处又是混凝土截面最薄的环节，容易产生裂缝。

1.4施工问题引起荷载裂缝

（1）支架现浇段

在边跨支架现浇段发现裂缝主要原因有：边跨合拢时在支架与梁底之间产生较大的摩阻力气；支架的不均匀沉降；竖向预应力张拉不足。

（2）悬臂浇筑段

悬臂段裂缝主要原因有混凝土的浇筑顺序不当或挂篮未预压重、预应力施加不足、灌浆质量不好、锚固部位混凝土振捣不密实等缺陷导致裂缝产生。

（3）合拢段

合拢段混凝土在浇注硬化过程中横向收缩比较大，而且在顶、底板两侧爱有锁口装置和腹板的约束，顶、底板顺桥向容易产生裂缝。底板没有横向预应力，养护条件要比顶板差得多，在底板上更易产生裂缝。

1.5设计问题引起荷载裂缝

与设计有关的因素是多方面的，如对结构受力的复杂性认识不足、结构或构造不合理、截面或配筋不足、结构物不均匀沉降、超载或偶然荷载影响等，这些都有可能引起裂缝的产生。

2．PC连续梁桥裂缝控制

根据以上裂缝产生的原因和机理，在某大桥悬臂梁的施工中采取有效措施，从开工到合拢无一裂缝产生，经实践证明取得了良好效果。

2．1混凝土原材料、配合比及施工控制

⑴水泥质量控制

选用P.O.42.5水化热较低的普通硅酸盐水泥，批量生产（每批不少于400吨），单独编号，保证水泥质量稳定。水泥用量为496KG/M3 )。

⑵ 粗骨料的质量控制

为深层火层岩矿石之一的花岗岩，其母材控制强底指标要求比混凝土强度高50%以上，含泥量小于1%，针片状颗粒含量小于5%。

⑶ 外加剂的作用

为高效减水剂，除要满足现行规范的要求外，还对水泥和高效减水进行低水灰比条件下的相容性检验。

⑷ 混凝土配合比的选择

配合比设计遵循“低水灰比、低砂率、高骨灰比（骨绞比）”的原则进行，水灰比宜在0.35，砂率采用42%。

⑸ 混凝土的拌制

为降低拌和物温度而减少混凝土水化热引起的收缩和温度裂缝，在施工中直接利用相对温度较低的天然河水，并对粗细集料覆盖，以降低集料温度。

⑹ 混凝土的运输

采取先混凝土罐车后输送泵相结合的方式运输混凝土，以保证混凝土质量的稳定。环境温度较高时，在管道外部加湿润草袋覆盖，并勤洒水降温。

⑺ 混凝土的浇注

尽量选择在夜间施工，并指定专人振捣，严格分层、分段浇注，尤其对于薄弱部位必须振捣密实，防止混凝土的收缩引起的裂缝。

⑻ 混凝土的养生

养生的原则是保温并减小混凝土内外的温差。箱梁外底侧板利用挂篮前移时喷刷混凝土养生剂，箱内采用箱梁两端封闭并挂草袋洒水养生，顶板覆盖保温养生。

2.2大桥悬臂浇注施工控制及设计优化

1）边跨现浇段支架施工

支架及基础进行了严格的计算，并准确进行工况模拟预压，支架平台能够自由伸缩。

2）悬臂浇筑段施工

挂篮施工前进行了准确的计算和模拟工况预压，混凝土由外向对称浇注。在混凝土强底达到75%后进行接头凿毛。预应力管道的埋没和预应力束张拉严格控制，以免由此而产生的附加应力而产生烈缝。

3）合拢段

合拢段锁口、混凝土浇注在13 OC时进行，准确计算合拢配重。合拢前后严格控制合拢束和纵向预应力筋的施工顺序，分批张拉预应力束，避免墩顶出现过大水平分力。

4）横隔墙施工

由于横隔板尺寸较厚，可能由于水化热产生的自约束应力导致表面开裂，在横隔板人孔四周将设置的一道钢筋增设二道周边钢筋。

5）增配钢筋

通过调查和对比，增配小直径钢筋、波音距构造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性，因此在各墩0#、1#段底板增设10CM×10CM L6钢筋网片。

6）改变箱梁腹板受压状态

改变箱梁腹板在腹板变截面处的平弯状态成空间状态，将腹板内壁受拉外壁受压变成全截面受压。

7）增加局部承压抗裂钢筋网

增加局部承压抗裂钢筋网由4片到6片。

三、结束语

“低温拌和（减少热量），高温养生（减小温差）”，以及工程师熟练掌握设计理念控制施工各阶段的关键环节，是某特大桥成功避免施工裂缝的重要原因。希望本文能够为同行提供一点技术参考。