预应力箱梁裂缝控制研究

摘要：在桥梁工程中，预应力箱梁经常出现开裂现象，严重影响工程质量。本文分析箱梁裂缝的成因并研究如何处理加固箱梁裂缝的施工方法，以及提出了相应的预防及防治措施，以供类似工程施工参考。

关键字:桥梁工程；裂缝；措施

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

1引言

预应力混凝土连续箱梁桥桥面行车舒适、造型简洁美观、受力均匀、超载、抗震能力强等优点，近年来在高速公路和城市道路高架桥建设中得到较为广泛应用，但结构受力分析较为复杂、施工质量较难控制，部分桥梁在施工过程中或使用过程中出现了裂缝，使结构的耐久性降低，严重影响了桥梁的正常使用。

2裂缝的类型

预应力连续箱梁的裂缝类型主要有：边跨斜裂缝，边跨水平裂缝，中跨斜裂缝，中跨水平裂缝，边跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生，中跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生，底板、顶板纵向裂缝，底板、顶板横向裂缝、箱梁横隔板的放射性裂缝，预应力锚固部位齿板附近裂缝。根据裂缝产生部位的不同我们可分为翼缘板横向裂缝和腹板斜裂缝两种：

(1)翼缘板横向裂缝一般发生在箱梁受纵向弯矩较大处的受拉翼缘板处，横向裂缝一般均发生在跨中底板翼缘。

对于连续箱梁，横向裂缝还发生在支座负弯矩处的顶板翼缘，并且大部分出现在距支点1／3跨径范围以内，越靠近支点裂缝越严重。

(2)腹板斜裂缝一般发生在支点至1／4跨之间。

对于预应力和非预应力箱梁，在施工阶段以及在运营阶段，腹板经常出现斜裂缝，斜裂缝同样有多种因素引起：有设计计算、设计构造配筋、施工工艺、气候条件、日常维护、荷载工况等。

3 裂缝产生的原因

通过对大量施工记录资料及裂缝分布等情况分析，认为裂缝产生的主要原因是支架未按设计要求进行预压及混凝土自身的收缩过大等问题。

3.1支架预压

设计图纸一般要求箱梁采用满堂支架分段（全桥分三段）现浇施工，在箱梁混凝土浇注前支架采用全段预压，预压重量为箱梁120 % 自重。实际施工中，施工单位为缩短工期，未按设计图纸要求对支架采取全区段预压，仅只对部分箱体范围的支架进行预压，而对其他梁段只采用了沉降量类比法设置支架和模板，就进行浇注箱梁混凝土。由于在浇注箱梁混凝土前未对支架进行预压，浇注混凝土过程中支架随着浇注混凝土重量的加大发生不均匀下沉，造成箱梁在未张拉预应力钢束前，在结构自重作用下梁体开裂。

3.2 混凝土浇注工艺问题

箱梁截面大，混凝土体积较大，且与箱体组成封闭式多室结构，浇注混凝土时，由于混凝土收缩变形受到周边的约束，因而容易产生收缩裂缝。

另外，箱梁浇注时间持续过长并遭受日光照晒，也易产生温度裂缝。

3.3 混凝土配合比问题

施工规范要求C50 混凝土配合比的水泥用量不宜超过500 kg／m3 ，而实际箱梁采用的混凝土配合比的水泥用量为过分大于500 kg／m3 ，即水泥用量偏大。

4 裂缝处理的加固方法及工艺

4 .1修补裂缝的方法

修补裂缝的方法很多，归纳起来主要有开槽法、低压注浆法、表面覆盖法三大类：

a)开槽法适用于裂缝宽度大于0．5mm的混凝土裂缝修补。材料的配合比为：环氧树脂：聚硫橡胶：水泥：砂=10：3：12.5：28：；

b)低压注浆法适用于裂缝宽度为0.2mm～0.5mm的混凝土裂缝修补。修补工序如下：裂缝清理一试漏一配制注浆液一压力注浆一二次注浆一清理表面；

c)表面覆盖法修补裂缝适用于微细裂缝(一般宽度小于0.2mm)。在其表面上涂膜，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。

4.2裂缝处理的工艺

4.2.1裂缝的检查及标注具体操作如下：

a)对于裂缝宽度

b)对于裂缝宽度>0.2mm的。采用灌注混凝土裂缝修补胶液封闭裂缝法。即将裂缝修补胶液压注入结构物内部裂缝中去，以达到封闭裂缝，恢复并提高结构强度、耐久性和抗渗性。

4.2.2 钻孔

在裂缝表面进行骑缝钻孔，以此作为灌浆导向孔，沿裂缝走向钻孔。孔深5cm，孔径8mm，孔距35cm。凡裂缝交叉处应在交叉地方钻孔。在钻孔过程中严禁伤及波纹管。

4.2.3清孔及裂缝表面处理

所有孔眼必须使用高压空气吹洗干净，使其不被灰渣阻塞，之后沿裂缝自上而下将两边3cm～4cm范围内的灰尘、浮浆用小锤、手铲、钢刷、砂纸、毛刷依次处理干净。将构件表面整平，凿除突出部分。然后用丙酮擦洗，清除裂缝周同的油污，清洗时应注意不要将裂缝堵塞。

4.2.4 粘贴灌浆嘴及裂缝表面封闭

（1）粘贴灌浆嘴灌浆嘴底盘的铁锈必须除净，并用丙酮擦洗干净，然后将专用胶泥均匀地抹在底盘周围。厚度为lmm～2mm。与孔眼对准粘贴在裂缝上。灌浆嘴的间距根据缝长及裂缝的宽度来定。以3.5cm～4.0cm为宜，一般宽缝可稀，窄缝宜密。每一道裂缝至少须各有一个进浆孔的排气孔。注意灌浆孔跟必须对中，以保证导流畅通，灌浆嘴应粘贴牢靠，四周抹成鱼脊状进行封闭。

（2）裂缝表面封闭

为使混凝土缝隙完全充满浆液。并保持压力，同时又保证浆液不大量外渗。必须对已处理过的裂缝表面(除孔眼及灌浆嘴外)用聚合物水泥砂浆浆液沿裂缝走向从上至下均匀涂刷两遍进行封闭(宽度为6cm～8cm)，并在上面分段紧密贴上一层玻璃丝布(宽度为5cm～7cm)形成封闭带。

（3）压气实验

封闭带硬化后，需进行压气实验，以检查封闭带是否封严。压缩气体通过灌浆嘴，气压控制在0.2MPa～0.4MPa，此时，在封闭带上及灌浆嘴周围可涂上肥皂水，如发现通气后封闭带上有泡沫出现，说明该部位漏气，对漏气部位可再次封闭。对于竖向缝可从下向上。对于水平向缝可由低端向高端进行试气。

(4)灌浆操作

灌浆操作方法如下：

a)灌注裂缝采用空气泵压注法，压浆罐与灌浆嘴用聚氯乙烯高压透明管相连接．连接要严密，不能漏气；

b)在灌浆过程中应注意控制压力，对于裂缝宽度较大的，如果进浆通畅时，压力宜控制在0.2MPa；如果裂缝进浆不畅，可把泵压控制在0.4MPa：

c)灌注的顺序为：对于水平裂缝宜由低端逐渐压向高端；对于竖向腹板裂缝，由下向上逐渐压注；从一端开始压浆后，待另一端的灌浆嘴在排出裂缝内的气体后喷出的浆液与压入的浆液浓度相同时．可停止压浆。在保持压力的情况下封堵灌浆嘴。

5 工程应用

某大桥桥梁全长500m。桥跨结构为预应力后张法箱梁，5跨为1联．共100m。施工时采用两次浇筑，即箱梁底板和腹板为第一次．箱梁顶板和翼缘板为第二次。用此种浇筑方法，在弯矩为零、剪力最大处，箱梁顶板出现裂缝。经分析为受力裂缝，采用开槽填补法处理了裂缝。后来改为三次浇筑，将箱梁顶板分为两次浇筑，在墩顶处1／5跨范围内做顶板第二次浇筑，从而避免了裂缝。在该桥梁施工中产生裂缝的原因是多方面的，一是混凝土材料中没有掺加高效缓凝剂；二是浇筑顺序的影响：三是浇筑速度直接影响裂缝的产生。

6 结论

裂缝是预应力箱梁的重大质量问题，引起裂缝的原因很多，也很复杂。工程施工中，只要认真分析每一个可能导致裂缝的因素，并采取相应的预防措施，预应力箱梁的施工裂缝就可以得到有效的控制。

参考文献：

[1]范立础，主编．桥梁工程(上册)．北京：人民交通出版社。2001．

[2]李海军，李军．连续梁桥预应力箱梁腹板裂缝成因分析[J]．华东公路，2000.

[3]王海，苏内华．施工过程中预应力混凝土箱梁顶面裂缝问题的浅析[J]．广东公路交通，2010.