预应力箱梁梁体裂缝成因分析及防护措施

分类：机械论文发表 时间：2012-11-26 10:35 关注：(1)

摘要：裂缝发生情况多种多样，表现形式比较复杂，预应力箱梁常见裂缝有：主桥总体设计中对箱梁截面尺寸的拟订不合理，其中包括梁高、腹板、底板及顶板厚度尺寸，承托布置及尺寸等;设计抗弯剪能力能力不足，未合理考虑温度应力，对超静定预应力混凝土连续梁桥设计中的次内力影响估计不足，预应力钢束布置不合理等引起的裂缝;施工方法及施工工艺不当产生的裂缝;混凝土施工环境引起裂缝;原材料及混凝土配合比的影响产生的裂缝;结构本身原因产生的裂缝。本文针对这几种原因产生的预应力箱梁梁体裂缝进行了成因分析以及相对应的防护措施，对裂缝进行必要的整治，实现工程的安全性。

关键词：预应力箱梁 梁体裂缝 成因分析 防护措施

我国从上个世纪70年代修建北京复兴门立交桥(1973年)起，预应力混凝土连续梁箱梁桥开始迅速发展和广泛应用。目前我国已建和在建的很大一部分桥梁为预应力混凝土连续箱梁桥。预应力混凝土连续箱梁桥以其结构刚度大、行车平顺舒适、伸缩缝少和养护简单等一系列优点，备受业主和设计、施工单位的欢迎。目前在40-150米范围内，预应力混凝土连续箱梁已成为最主要的桥型之一。

预应力混凝土箱梁以其刚度大、线形优美、跨越能力强、造价低而被广泛地用于桥梁工程中。由于其大多采用现场浇筑,施工工艺不易控制,容易产生开裂,这在以往的工程中屡见不鲜。在城市内的施工条件更为复杂,更易产生开裂,这对钢筋的防锈蚀极为不利,严重时还会影响到结构的安全。

一、预应力箱梁常见裂缝有：

1、主桥总体设计中对箱梁截面尺寸的拟订不合理，其中包括梁高、腹板、底板及顶板厚度尺寸，承托布置及尺寸等。

2、设计抗弯剪能力能力不足，未合理考虑温度应力，对超静定预应力混凝土连续梁桥设计中的次内力影响估计不足，预应力钢束布置不合理等引起的裂缝。

3、施工方法及施工工艺不当产生的裂缝。

4、混凝土施工环境引起裂缝。

5、原材料及混凝土配合比的影响产生的裂缝。

6、结构本身原因产生的裂缝。

二、预应力箱梁梁体裂缝具体成因分析及相应的防护措施

(一)

1、成因分析：针对常用的预应力混凝土箱梁而言，裂缝形成的原因主要有以下几点：

①主桥总体设计中对箱梁截面尺寸的拟订不合理，其中包括梁高、腹板、底板及顶板厚度尺寸，承托布置及尺寸等。

② 设计抗弯剪能力能力不足。

③ 未合理考虑温度应力。

④ 对超静定预应力混凝土连续梁桥设计中的次内力影响估计不足。

⑤ 预应力钢束布置不合理。

⑥预应力张拉未达到设计要求。

⑦材料自身强度不足。

⑧ 施工技术差错或未考虑施工精度误差。

2、防护措施：①设计时除按有关规范进行主应力计算外，还有对各种应力，尤其是局部应力的可能分布状态要有足够的定性分析和进行必要的定量分析。以便优化调整箱梁截面尺寸，合理布置预应力钢束锚固端两侧的危险截面应加以验算。

②布置适量的普通钢筋，以提高箱梁结构局部区域的抗裂性能，增加构件的局部强度，取用合理的技术经济指标。

③精心施工，充分考虑施工中的各种不利因素，对施工方法、材料强度及预应力张拉工艺等需要有可靠的保证，做到符合设计要求。

④对工程中出现的裂缝应作详细调查，进行科学分析。必要时还应进行有关实验和测试，对症下药，采取相应的对策。以确保结构的强度、安全性和耐久性。

(二)

1、成因分析：施工方法及施工工艺不当

①钢筋触动 箱梁预制模板施工中，芯模拆除采用开天窗方法施工。拆除内芯模板时，由于操作不当，模板与翼缘处钢筋多次撞击，此时混凝土未达到终凝且强度较低，从而影响了钢筋与混凝土的握裹程度。一方面大大降低了钢筋与混凝土的握裹力，甚至使钢筋与混凝土脱离;另一方面由于模板与钢筋多次撞击，使钢筋附近的混凝土松散，严重影响其抗拉强度。

②抗裂钢筋位置不当 在箱梁顶板钢筋中布置的西8钢筋为抗裂钢筋，往往因为施工不当使其保护层严重超标(过大或过小)，或因后期混凝土浇注的过程中使西8钢筋位置发生变动，削弱了钢筋的抗裂作用。

③拆除模板不当造成的 由于箱梁施工中多采用大块整体钢模板，需用吊装机械配合作业，在用吊装机械拆除模板时，常常由于操作不当，使翼缘板受到向上的外力作用，使其根部产生裂缝。 ④混凝土振捣 箱梁混凝土施工中，分三层浇注，振捣人员往往重视底板、腹板振捣却忽视了箱梁顶板的振捣，振捣棒作业间距、振捣时间没有达到标准，致使箱梁顶板混凝土松散、不密实。同时也应避免过振现象，混凝土过振，骨料下沉，使骨料在混凝土中分布不均匀。这些都将直接影响混凝土的强度。

2、防护措施：

①上岗前，对有关人员进行岗前技能培训，增强其业务技术水平，提高全员质量意识。

②全面认真地进行预应力混凝土箱梁预制各道工序的技术交底工作，使各道工序作业有章可循，有法可依。实行规范化作业，程序化施工。

③建立质量责任制，强化经济激励机制，使质量与工资资金挂钩。

④加大质量管理监督力度，建立、健全质量保证体系。

(三)

1、成因分析：

①混凝土浇注初凝后处于水化热阶段时，由于混凝土骨料沉落及混凝土水分蒸发，而养生洒水及覆盖不及时产生裂缝，这就是通常所说的干缩裂缝。

②混凝土结构随着温度的变化产生热胀冷缩变形，这种温度变形受到约束时就在混凝土内部产生应力，当此应力超过混凝土抗裂强度时，混凝土便开裂，即产生温度裂缝。

2、防护措施：

①夏季混凝土应在夜间或低温时施工，尽量避开高温时浇筑。

②夏季混凝土施工时，应对砂、石、拌合用水采取降温措施。如覆盖、遮挡砂石集料避免阳光直射，或洒水防止温度上升。蓄水槽避免阳光直晒，拌合水采用井水或加冰块，总之要避免使混凝土拌合物温度超过30℃。

③~11强混凝土的夜间养生工作。

④控制混凝土内表温差不超过25℃。

⑤浇注、振捣混凝土过程尽量迅速紧凑。混凝土收浆后及时进行养生、覆盖。做到表面不干，常保湿润，且延长养生时间。同时做好防雨、防风措施。

(四)

1、成因分析：原材料及混凝土配合比的影响 对水泥用量、集料的级配、砂率、水灰比等要严格控制，在混凝土中掺入的早强剂，对外加剂搅拌不均匀或配合比计量不准确都会加重各部裂纹的产生。

2、防护措施：

①选用水化热较小和收缩、徐变较小的水泥。

②严格控制水泥的用量。

③采用级配良好的骨料。

④严格控制砂石的含泥量。

⑤尽量降低水灰比和含砂率。

⑥合理使用减水剂，随着温度升高调整减水剂用量。夏季施工时，可采用缓凝型减水剂。

(五)

1、成因分析：结构本身原因，箱梁翼缘板根部是上翼缘与腹板出现结构转折点处，是内应力矢量分布变化点，所以最易产生收缩裂纹。

2、防护措施：

结构本身原因产生的裂纹，应在结构内部增设防裂钢筋，以提高混凝土的抗裂性

小结：裂缝发生情况多种多样，表现形式比较复杂，预应力箱梁常见裂缝有：主桥总体设计中对箱梁截面尺寸的拟订不合理，其中包括梁高、腹板、底板及顶板厚度尺寸，承托布置及尺寸等;设计抗弯剪能力能力不足，未合理考虑温度应力，对超静定预应力混凝土连续梁桥设计中的次内力影响估计不足，预应力钢束布置不合理等引起的裂缝;施工方法及施工工艺不当产生的裂缝;混凝土施工环境引起裂缝;原材料及混凝土配合比的影响产生的裂缝;结构本身原因产生的裂缝。对于发现的裂缝，应进行观测、分析，找出裂缝发生的原因，选择合适的材料及施工工艺，对裂缝进行必要的整治，整治裂缝应以“治本为主，治表为辅，表本结合，综合治理”为原则，才能达到良好的效果。