浅析桥梁混凝土裂缝成因及控制

摘要：本文结合工程实际，分析钢筋混凝土连续板产生裂缝的原因及控制。

关键词：桥梁施工 钢筋混凝土

Abstract: combining with engineering practice, analysis of reinforced concrete continuous board crack reasons and control.

Key words: reinforced concrete bridge construction

中图分类号：U445 文献标识码：A文章编号：

1混凝土裂缝的成因及控制

裂缝是桥梁施工中最常见而又难以控制的通病，裂缝的发生影响了预制梁的质量，甚至危及桥梁安全。尤其是大跨径空心板梁，设计时为减小梁体自重而加大挖空率，常为薄壁箱型截面，裂缝的发展对构件安全更为不利。裂缝的成因众多，可能发生的范围较广。通过对先张法预应力混凝土空心板各种裂缝分析和研究，认为材料质量和施工工艺是形成裂缝的主要因素。

1.1混凝土的质量

配合比是混凝土浇筑时的主要控制指标，应对最大水灰比、含砂率及混凝土塌落度等进行控制，其值应经过现场实验比较确定。水灰比过大易造成离析，骨料下沉，产生泌水，导致顶底板级配相差大，顶板浮浆而发生收缩裂缝，冬季施工更易出现。水灰比过小，水泥用量过大同样也易造成梁体各部位混凝土的干缩裂缝。

1.2混凝土的浇筑及养生对裂缝的影响

(1)混凝土的拌制及浇筑应在5～32℃之间进行，否则，混凝土因收缩和硬化而出现裂缝。

(2)加强混凝土振捣，尤其应确保梁端混凝土振捣密实，因混凝土振捣工序控制不当导致的裂缝是施工中最常见的。顶板混凝土不密实，在反拱、温差等综合因素影响下容易引起顶板产生有规则的横向裂缝。底板和腹板混凝土振捣不密实，易引起底板或腹板的蜂窝和麻面，影响外观，也常引起表面不规则的细微裂缝。如果底板较薄，预应力度过大，预应力筋松张后，梁端顶底板所受瞬时压力较大，易引起梁端底板产生纵向裂缝。为此，设计时不能忽略梁端承压和抗剪要求，对梁端3m范围的底板应进行加厚及防裂配筋设计，梁端混凝土宜采用高标号小石子混凝土，利于振捣密实。

(3)气囊上浮造成的不利影响是较严重的，也是较常见的。大跨径空心板顶板和腹板较薄，气囊上浮幅度较大时很容易造成顶板厚度不够和露筋，影响顶板的受力安全。同时，顶板减薄后易产生混凝土收缩裂缝。为了有效控制气囊上浮，应适当加密和加粗橡胶气囊定位钢筋，在跨中局部应采用Φ12 钢筋加强。同时，注意在浇筑至拆模的全过程中，应保持橡胶芯模气压恒定，一旦漏气，易造成顶板和腹板的裂缝，严重时可导致顶板混凝土塌落，整片梁报废。

1.3梁体温度变化不一致引起的裂缝

梁体上下部温差将引起板梁两端向上翘曲，而底板受预加应力的约束，在翘曲和预加应力的共同作用下，导致顶板出现收缩裂缝。这种裂缝一般发生在顶板横向全宽，并可从两侧腹板顶部向下局部延伸，但一般不贯通顶板和腹板全厚度。为控制此类裂缝的发生，可在顶板或腹板适当增加纵向非预应力钢筋，以增加混凝土收缩时的抗拉能力，也可以采取其他相应措施，减小顶底板温差，减弱混凝土收缩和翘曲变形。

1.4温度变化过快引起的裂缝

降温速度过快造成梁体混凝土收缩，梁体内部产生收缩应力。升温过快易引起混凝土膨胀裂缝，顶板和腹板设计厚度较薄，配筋量较小时，难以抵抗收缩或膨胀变形而出现裂缝。为防止出现此类裂缝，除应严格按照规范要求进行工序控制外，可通过增加防裂钢筋，控制升降温速度等方式来减少裂缝出现也可以通过提前放张预应力束，对梁体施加预应力来防止膨胀裂缝的出现。

2 工程概况

2.1、裂缝概况

某预应力混凝土预制简支空心板梁桥的跨径组成为：3×20+5×20+3×20m；预应力混凝土预制简支空心板施工完毕，尚未投入营运，在正弯矩区域的底板和腹板发生了较为严重的裂缝。重点检查了该桥右幅第4、5、6跨连续板的腹板和底板部分，从现场检查情况来看，开裂较严重的是梁端头和跨中位置，。第4 跨，整跨在板L /4―3L /4范围内共有6 道底板横桥向裂缝，并有4 条顺桥向裂缝与横桥向裂缝连通。共有7 条横桥向裂缝贯穿底板，其中有4条裂缝已经沿腹板向上发展。最大裂缝宽度达0.20mm。裂缝间距一般在20～30cm。第5 跨，共有5条横桥向裂缝贯穿底板，并向腹板延伸。在距5号墩支点9.5m处开始有并列3条贯穿底板的裂缝，间距大约为40cm。在号墩支点内侧附近发现有数条裂缝。最大裂缝宽度为0.2mm。裂缝间距一般为20～30cm。第6跨，连续板的底面表面共有3条横桥向裂缝。最大裂缝宽度为0.2mm。裂缝间距一般为30～40cm。

2.2裂缝成因分析

(1)从设计对裂缝产生的原因进行分析。按照设计图纸，板梁在施工阶段是否可能受力开裂，是板梁裂缝分析的首要问题。根据桥梁钢筋混凝土结构计算理论，开裂与否主要取决于钢筋混凝土连续板截面的抗裂弯矩。

当截面作用弯矩值大于混凝土截面抗裂弯矩时，截面即会开裂。钢筋混凝土抗裂弯矩仅与混凝土抗拉标准强度、截面配筋及截面有关，而与外荷载无关。实际混凝土强度经过回弹、取芯等现场检测方法证明已达到施工规范要求。按设计图纸计算梁板各跨跨中截面上由自重(包括二期恒载)产生的弯矩，均小于抗裂弯矩。所以，仅在自重作用下，连续板设计上是不会产生弯曲裂缝的。

(2)施工温度变化对结构有一定的影响。温度变化包括年温差和日照温差引起的温度变化。其中年温差变化相对缓慢，对桥梁上部结构影响不大，而日照温差则往往是形成裂缝的主要原因之一。桥面板受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，

因而温度(日照温差)作用不可排除。

现场调查发现，板梁普遍存在沿裂缝渗出的水迹，在底板上特别明显。个别接缝处仍在继续往外渗水，这些积水是连续板浇筑混凝土后滞留在板挖空部分中的养生水。连续板底部泄水孔堵塞，没有及时排除孔内养生水，现场捅开泄水孔，有大量积水流出，故考虑孔内积水为孔高的一半进行计算。孔内养生积水产生的弯矩加剧了板梁的开裂。因而，板梁在无营运情况下会开裂，并且这种受力裂缝主要产生在连续板施工后期。

结论

经过对梁板裂缝产生的成因进行分析，为以后同类梁板施工提供了可靠的技术支持，确保各项指标均达到质量要求，达到桥梁的安全通行标准。