预应力混凝土箱梁桥裂缝分析及防护

【摘要】

预应力混凝土箱梁因为具有良好的受力性能，在桥梁工程中得到了广泛的应用。箱梁桥的抗裂在工程施工、设计等方面吸引了多方的关注。本文将裂缝的分裂、成因进行了简要的介绍，并且提出了箱梁桥裂缝的一些防护措施。为今后能够进一步研究预应力混凝土箱梁桥的抗裂提供了新思路。

关键词： 混凝土裂缝；防护措施；抗裂

1、 概述

20世纪70年代以来，预应力结构混凝土箱梁桥成为现代桥梁建筑的发展主流，但是在桥梁施工和使用过程中，很多部位都出现了开裂问题，直接影响到了桥梁建筑的性能和寿命，很有可能产生桥梁崩塌断裂事故，不仅造成严重的经济损失，还会威胁人们的生命安全。因此，对于此类预应力混凝土箱梁桥的裂缝的产生原因和防护措施进行分析研究当是首要。

2、 预应力混凝土箱梁桥的裂缝及成因

2.1典型裂缝分析

对预应力混凝土连续箱梁桥的裂缝进行了调查，可以发现，裂缝产生的形态各异，产生位置也不尽相同，总的来说，裂缝形态表现为：顶板、底板横向裂缝；顶板、地板纵向裂缝；腹板竖向裂缝；腹板斜向裂缝；横隔板裂缝；预应力钢束锚固区裂缝；沿预应力钢束的顺筋裂缝。

其中箱梁桥建筑常见的裂缝病害有腹板斜裂缝，其特征是位于L/3附近，与水平面大致成45度角度，在跨中两边成八字形；顶板纵向裂缝，其特征是在顶板上沿顺桥向分布，离开腹板一定距离；横隔板发散裂缝，其特征是在横隔板上以过人孔为中心，呈发散状；地板横向裂缝，其特征是通常位于跨中附近地板，竖桥向分布；顶板横向裂缝，其特征是通常在桥墩墩顶附近，竖桥向分布。

2.2裂缝状况分析

按照受力载荷，裂缝总体可以分为几种：原生裂缝；干缩裂缝；受力引起的裂缝；变形引起的裂缝。而变形裂缝在所有的产生裂缝比例最高，因此应当对此类裂缝多加重视。

2.3裂缝成因分析

预应力混凝土箱梁桥的裂缝产生原因涉及到多个方面，例如结构设计、施工工艺、气候条件、日常养护等。为了对裂缝的产生原因进行归类分析，我们可以将裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝，进一步分析这两种裂缝的成因。

2.1.1荷载裂缝

预应力混凝土箱梁桥裂缝按照引起的内力类型不同，可以分为受弯裂缝、受剪裂缝、受扭裂缝，而且还可能产生受拉裂缝、受压裂缝。

（1）受弯裂缝和受剪裂缝

预应力混凝土箱型桥有简支粱桥、连续梁桥两类。对于简支梁桥来说，在多荷载引起弯矩作用下，跨跨中附近截面底部拉应力超过了混凝土的抗拉强度，就会产生受弯裂缝；在剪力的作用下，支座腹板中性轴附近的剪应力引起微元体的主拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会产生腹剪斜裂缝；在弯矩和剪力共同作用下，剪跨区的受弯裂缝就会演变成为弯剪斜裂缝。对于连续梁桥来说，各跨的正弯矩区段、负弯矩区段都会产生受弯和受剪裂缝。

（2）受扭裂缝

预应力混凝土箱型桥会受到桥面的各种荷载，这些荷载很容易偏离桥梁纵轴线，因此就会产生扭力。箱梁桥的两翼部分均会收到荷载，对于边缘来说只是收到弯矩和剪力，但是对箱梁主体而言，边缘的剪力部分是沿梁纵轴线分布的线性荷载，而边缘的弯矩则是沿箱梁纵轴分布的线扭矩，这些荷载是的箱梁同时受到弯矩、剪力、扭矩。扭矩作用通常会引起螺旋式的斜裂缝。

2.1.2非荷载裂缝

（1）收缩裂缝

收缩裂缝是在桥梁施工阶段一级成桥以后都非常常见的一种裂缝，可能发生在任何部位。收缩裂缝不会立即影响桥梁建筑结构的安全运行，但严重影响了结构的耐久性，可能造成钢筋锈蚀、混凝土剥落现象。混凝土收缩变形一般由两个部分组成：1、混凝土硬化过程中容易产生水化收缩变形；2、混凝土温度降低引起了收缩变形。当收缩变形收到约束，且产生的收缩应力大于混凝土抗拉强度时，就会产生收缩裂缝。

（2）温度裂缝

预应力混凝土箱梁桥建筑在施工阶段，如果没有采取有效措施降低工程水化热，混凝土内部的温度会达到很高的数值，这样内外温差相差极大，就会因为温度问题而产生裂缝，即温度裂缝。产生温度裂缝的原因主要有：温差、日照、骤然降温。

（3）其他裂缝

裂缝的引起原因有很多，例如预应力钢筋布置不当、边界约束条件不合理、施工或设计不满足要求等都会引起各种各样的裂缝。

3、 预应力混凝土箱梁桥的裂缝防护措施

预应力混凝土箱梁桥在国内外都得到了迅速的发展，而且是设计和施工方面都有了很丰富的经验，综合考虑多种因素，从施工、设计和维护三方面，对箱梁桥的裂缝产生进行了防护研究，提出以下的一些建议。

3.1设计方面

(1)利用最新的结构设计软件，考虑到多种因素，分析桥梁空间受力特性，进一步优化桥梁结构参数，保证桥梁建筑的可靠性。

(2)在对箱梁桥进行结构分析计算时，应当考虑两种或两种以上的原因同时出现，同时考虑到恒载、活载、温度骤降和基础不均匀沉降等载荷因素的影响。

(3)根据裂缝的实际情况，进行结构的抗疲劳、抗裂验算。弯曲或剪切引起的裂缝进行分析研究时，应当考虑其耐疲劳问题。

(4)加强与施工单位的合作联系，充分考虑施工过程中的突况，准确把握施工和设计的实际情况，如果实际条件和原设计要求存在差距时，应该按照实际情况进行修改。

(5)在设计方面建立监理制度。为了保证设计质量．对设计图的选择和验算进行准确的计算，保证设计可靠性

3.2施工方面

施工过程中，务必使张拉预应力、施工方法和构件强度等都满足设计要求。

（1）严格监督施工工艺，严格控制施工程序。

（2）对挂篮做加载试验。

（3）对梁段的结合面、腹板与顶板等部位的凿毛、模板接缝、混凝土级配等重要工艺进行严格的检查。

（4）对张拉预应力的设备要求事先标定，操作准确。

3.3维护方面

(1)箱梁腹板裂缝有水渍现象，因为雨水漫蚀，通过裂缝造成钢筋及预应力筋的锈蚀，应当尽快修补裂缝和泄水管。

(2)密切监测箱梁桥的裂缝宽度及其发展状况，加强支座及伸缩缝的养护工作，加大状态监测力度，降低可能产生的温度应力。

(3)对已经出现的裂缝要及时地检修和进行加固。

结语

我国通过近年来桥梁防护工作的实践，桥梁损坏现象得到了较好的改善，对于常见的裂缝都能够及时地采取措施补救。 但是由于施工单位的不负责和桥梁裂缝的不可救等原因，仍然有很多的桥梁查因为裂缝原因造成了经济和生命的损失，可见想要将桥梁裂缝问题完全解决，不仅需要先进的技术知识做基础，还需要施工和监理单位的认真负责，只有这样，预应力混凝土箱梁桥的发展建设工作才能更好地实行。

参考文献

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