现浇箱梁裂缝产生的原因及预防

【摘要】桥梁施工过程中，结构裂缝是最为常见的变化，对此我们可通过采取合理的控制技术和施工加固手段，将裂缝病害有效地控制在合理的限度范围之内。本文就现浇箱梁混凝土裂缝成因进行分析，并在此基础上就其预防和控制技术手段谈一下自己的观点和认识，以供参考。

【关键词】现浇箱梁；裂缝；原因；预防策略

在现浇箱梁施工过程中，经常会出现裂缝病害，如果不及时采取有效的措施进行处理，则可能会产生更为严重的后果。因此，在当前的形势下，加强对现浇箱梁裂缝病害问题研究，具有非常重大的现实意义。

1、现浇箱梁裂缝类型及成因

1.1荷载性裂缝

对于预应力现浇箱梁桥而言，因常规动、静荷载或者次应力产生的裂缝病害，称之为荷载性裂缝。就荷载裂缝而言，根据荷载作用位置、形式不同，呈现出差异性特点。通常情况下，该种裂缝病害多见于受拉区、局部应力集中区以及受剪区。根据结构受力情况，裂缝特征主要表现出以下几个方面的特点。第一，中心受拉裂缝病害。该种裂缝贯穿于现浇箱梁横截面，而且间距大体相等，垂直于受力方向。对于受弯裂缝而言，弯矩截面附件最大从受拉区边缘起，与受拉方向垂直，形成裂缝，逐渐向中性轴发展。在此过程中，如果采用的是螺纹钢筋，则裂缝间可见相对较短的次生裂缝。如果结构配筋非常的少，而且裂缝少而宽，则说明该结构曾经出现过脆性破坏。

1.2变形型裂缝

第一，温度应力裂缝。通常情况下，混凝土热胀冷缩时，结构内部温度出现了较大的变化，混凝土发生变形。在此过程中，如果变形受到约束，则在混凝土结构内部产生应力作用，一旦超过抗拉强度，则产生裂缝病害。对于温变裂缝而言，其特征表现为随着温度的不断变化而扩张。现浇箱梁施工过程中，造成温度性变化主要表现在以下几个方面，即年温差、日照以及骤然降温和水化热影响。

第二，收缩性裂缝。塑性收缩裂缝病害发生在施工时，浇筑后大约4至5个小时，水泥水化反应激烈，此时逐渐形成分子链；春、夏季节，室外温度高而湿度相对较低，此时浇筑混凝土则其表面会出现泌水或者水分急剧蒸发等问题，进而导致混凝土失水收缩，骨料下沉，因此时混凝土没有彻底硬化而出现塑性收缩问题。在现浇箱梁竖向变截面位置，尤其是腹板与底板、顶板交接处，如果硬化前没有振捣均匀，则很可能会出现表面顺腹板向裂缝病害。

1.3预应力张拉时间、混凝土收缩影响

张拉预应力筋需具备下述条件：混凝土的浇筑龄期应达到设计要求的14d龄期；箱梁混凝土同期养生试块应达到100%设计强度。施工人员应采取相关措施，避免由于箱梁混凝土强度未达设计要求导致的张拉裂缝。混凝土自由收缩试验结果表明：水泥浆用量越多、水灰比越大，骨料弹性模量越低。箱梁虽属于薄壁空腔结构，但由于体积因素导致其自身收缩量很大，因此在自身收缩与环境气温变化共同作用下易产生裂缝。

1.4支架不均匀沉降与拆除问题

根据设计要求本标段的现浇梁采用钢筋混凝土支架现浇箱梁施工，支架的质量与现浇钢筋混凝土连续箱梁的成败有直接的关系。如果连续箱梁施工支架的地基强度不够，在箱梁混凝土浇注初期会由于支架不均匀下沉而导致箱梁产生裂缝，其中墩顶除箱梁的横隔板及横隔板两侧的腹板最易出现裂缝，当翼板纵向分布的钢筋间距布置不当时，则容易引起翼板的开裂。支架的拆除时间有时是按照混凝土标号达到设计标号的90%-100%控制，并不是按混凝土28d强度来控制拆架。因此，支架拆除后因混凝土的徐变使箱粱的挠度增加，使跨中正弯矩区粱底和支承处负弯矩区桥面产生裂缝。

2、现浇箱梁裂缝预防措施

基于以上对当前现浇箱梁裂缝病害及其成因分析，笔者认为要想有效预防和治理现浇箱梁裂缝病害，可从以下几个方面着手：

2.1采取预应力主动加固措施

实际操作过程中，对布设在抗剪薄弱区的后加补强材料施加一定的预应力，从而构建一个预应力加固系统。比如，体外预应力加固以及锚固于被加固梁体的预应力筋，喷注高性能抗拉砂浆，然后将其与现浇箱梁梁体结合在一起。对现浇箱梁进行加固的目的在有效调整扭矩分配，适当增加结构承载力，并且改善应用性能，在一定程度上增加结构耐久性。现浇箱梁加固方法如下表所示。

在加固设计结构计算过程中，结构受力分析时采用的是应力叠加法，逐阶段对其进行计算，并且对每一个工况计算结果进行分析，确保加固施工时箱梁受力的安全可靠性。参数计算时，注意以下几个方面的参数选取。

材料密度：现浇箱梁混凝土规格为C50 ，其重力密度（ ）为26KN / m；60毫米C40铺装重力密度（ ）为26KN / m；100毫米混凝土铺装重力密度（ ）为24KN / m。环境类别为一类，相对湿度为80%；收缩应变终值（ε）为2.1x10-3；徐变系数终值（Ψ）为2.0；

锚具变形、钢束回缩值：L=6mm；管道摩阻、管道偏差以及钢束松弛系数分别为μ=0.225；κ=0.0015 1/m；ζ=0.3。地基与基础出现不均匀沉降现象，20至25米梁按以5毫米为基准进行计算；30米的梁，则按照6毫米进行计算。

2.2荷载裂缝防控措施

实践中，对于荷载裂缝而言，首先应当分析现浇箱梁随着施工进程结构内力的基本变化规律，然后配置合适的纵横向钢筋。在此过程中，应当保证结构抗剪、抗扭效果，避免结构出现弯曲或者受剪性裂缝病害。就预应力束锚固局部受压裂缝而言，建议配置普通钢筋网对其进行加固；梁横向弯矩引起的纵向裂缝病害，建议配置横向预应力钢筋对其进行加强，或者适当改善结构横向受力。在平面设计基础上，可从空间受力视角去准确把握结构各部位受力情况，以此作为科学合理的桥梁设计依据，避免出现因平面设计缺陷而产生的裂缝病害。

2.3变形裂缝防控措施

对于因变形而产生的裂缝病害而言，可根据桥梁结构拟建地质条件、气候环境因素以及施工工艺和砂石材料供应等，针对性的采取一些技术措施，对这类裂缝病害进行预防和控制。

2.4其他类型的裂缝防控措施

在现浇箱梁施工过程中，制定科学合理的施工技术措施，以此来有效改善混凝土裂缝、以及对箱梁结构产生的影响。在箱梁混凝土施工实践中，建议取如下技术措施和方法：①振捣均匀，以免因局部过振出现砂浆集中现象，进而导致局部出现塑性收缩或者干燥收缩裂缝病害；②振捣抹压完成后，应当覆盖一层塑料薄膜，从而混凝土在潮湿环境下快速硬化，避免因快速失水而产生裂缝病害；③严控拆模以及上人时间。在混凝土浇筑完成后，尤其是强度没有达表之前（一般为1.2MPa），不能在上面随意的踩踏或安支架；④预应力结构中预埋孔道尽量不要集中放置，而且间距应当在300至400毫米以上。如果条件允许，则建议在外表面增设一层钢丝网用来防裂。

结 语

现浇箱梁施工过程中，裂缝病害是不可避免的，而且产生裂缝病害的原因多种多样。因此，为了能确保现浇箱梁施工过程中，防止出现裂缝病害，必须立足实际，对于具体的裂缝进行客观的调查、分析以及验算，只有这样才能准确判断出裂缝病害的性质，才能现浇箱梁裂缝管控有的放矢。

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