浅谈大跨度预应力混凝土桥的裂缝控制技术

摘 要：本文首先总结了预应力混凝土桥的裂缝产生的原因，然后残开了相关的文献资料，并根据多年的施工经验，对大跨度预应力混凝土桥的裂缝进行了相关控制措施的探讨和阐述，为今后的相关工程提供一些资料参考。

关键词：大跨度预应力混凝土桥；裂缝控制

1 预应力混凝土桥的裂缝产生分析

混凝土产生裂缝的原因很多，包括混凝土自身的因素、环境的因素、人为的因素等。混凝土自身的因素包括水泥水化放热后混凝土降温过程中产生的温度裂缝、水泥浆硬化时体积收缩所产生的硬化收缩、混凝土干燥时产生的干缩等；环境的因素包括外界的约束、外界温度升降使混凝土膨胀或收缩；人为的因素包括设计的不合理、混凝土配合比不当、材料质量不合格、施工质量差等。

分析认为箱梁顶板、底板的裂缝是由于箱梁畸变和横向弯曲产生的，计算箱梁顶、底板的主应力时， 必须考虑顶、底板的横向正应力。由于在箱梁的顶、底板的剪应力相对较小，所以主应力的方向大致与箱梁的顶底板的横向方向相同，那么产生的裂缝方向大致与桥轴方向平行。预应力筋锚头处局部受力以及截面分层处和施工接缝处的局部应力都有可能产生严重的局部应力，使顶、底板开裂。

1.1 泵送混凝土

大跨度使用的高标号混凝土采用高标号水泥，水泥的比表面积增大，造成水泥水化速度加快、水化热集中、需水量增大，如果处于干燥环境混凝土收缩极易产生收缩裂缝。

由于混凝土采用泵送，使得混凝土需要增大坍落度及增加拌和用水量、增大砂率，降低碎石用量，一方面导致混凝土抗拉性能下降；另一方面砂率增大及拌合水用量增大造成混凝土收缩应力增加，使得更容易出现收缩裂缝。

1.2 施工裂缝

混凝土浇筑的均匀性可减少裂纹裂缝的产生，尤其是泵送工艺的应用，为保证特大桥梁部重点部位混凝土质量，既要考虑施工速度，又要保证浇筑混凝土的均匀性。现场浇筑混凝土中，如振捣或插入不当，漏振、过振或振动棒抽撤过快都会影响混凝土的密实性和均匀性。由于水化热计算误差、现场混凝土降温及保温工作不到位，引起混凝土内部温度过高或内外温差过大，混凝土产生温度裂缝。高空浇筑混凝土风速过大，混凝土收缩值大；现场养护措施不到位，混凝土早期脱水，容易引起收缩裂缝。现场模板拆除过早或不当以及预应力张拉不当容易引起张拉裂缝。

1.3 结构裂缝

采用悬臂浇注法施工的预应力混凝土梁和部分预应力混凝土梁， 在悬臂分段浇注中，锚头往往布置在接缝面。由于在接缝面上新浇混凝土之间的抗拉强度低很多。因此，如果在此锚固预应力筋，将在锚固区引起局部高压应力而导致蠕变。由于这种蠕变，锚头后面将产生拉应力，如果锚后收拉钢筋配置不足，则在锚固区的接缝面很容易产生裂缝。

连续梁边跨端部腹板受力比较特殊，应力分布十分复杂。连续梁边跨端部往往是由在支架上现浇的，此处剪力较大，在施工和体系转换过程中会受到一些次内力的影响，也是局部受力集中之处，同时，巨大的支座反力也主要是依靠腹板来传递的。在边跨梁端又是预应力筋集中锚固区域，局部高应力所引起的徐变也比较大。

由于在箱梁的顶、底板的剪应力相对较小，所以主应力的方向大致与箱梁的顶底板的横向方向相同，那么产生的裂缝方向大致与桥轴方向平行。此外，温差或收缩引起的局部应力，顶、底板齿板受力，曲线配索的横向受力，预应力筋锚头处局部受力以及截面分层处和施工接缝处的局部应力都有可能产生严重的局部应力，使顶、底板开裂。

2 预应力混凝土桥的裂缝控制技术

2.1 箱梁配筋

竖向预应力筋设置能显著地减少或消除主拉应力，但力筋太短，难以建立有效预应力，虽在施工工艺上加以改进，如采用超张拉或反复3次张拉，仍存在一些问题。不过这从加强管理、提高工人素质和技术水平上可得到控制。

纵向配直线束的做法既筛化了设汁和施工，又减少了摩阻损失，对建立纵向有效预应勺有利，而剪应力需配置密排的竖向预应力束来克服。竖向预应力束也可起到减少主拉应力的作用，但实际效果不大。建议应合理布置腹板内纵向预应力弯束，让预应力提供的抗剪能力沿纵向有一个连续分布，并尽可能多地将预应力束布置在腹板内;建立起足够的纵向有效预应力和弯起束提供的竖向预应力，有效减少或消除主拉应力，减少或消除腹板裂缝。

2.2 顶板裂缝控制

认真审查工程结构设计图纸，复核板厚、钢筋；加强钢筋工程的隐蔽验收，注意检查钢筋的直径、间距、上下层钢筋之间的有效高度、钢筋的锚固长度、下层钢筋的保护层垫板厚度及分布等是否符合设计、施工规范要求；浇捣混凝土时，安排专人负责管理，以免上层负筋被踩压下沉；板中预埋电线套管时下方多设些垫块，一确保下层钢筋的有效保护层；严格按照施工规范规定，严禁在现浇混凝土未达到设计强度之前拆模，板上施工堆载应均匀分布，且避免过重；重视事前控制，确保板件厚度及混凝土强度达到设计要求。

2.3 补强控制

后张预应力筋锚固区分为端面锚固、齿块锚固和齿槽锚固三种形式。断面锚固是最常用的锚固方式，预应力筋伸出、并直接支承于构件端面，与构件端部一起形成一种理想的锚块构造。因此理想的锚块应以螺旋钢筋形成锚下局部承压加强作用，锚具间附加适量的空间钢筋网构成整体加强作用。这种空间钢筋网是以横向钢筋为主的，主要限制锚块整体横向膨张，根据锚下应力传递规律，空间钢筋网可从螺旋中下部开始布置。

齿块锚固的加强钢筋应由两部分组成，其一为锚固块自身加强钢筋，基本构造与端面锚块相似，但横向环齿块的钢筋应力为锚固于板内的闭合箍筋，并由网格钢筋对拉。另一部分加强钢筋布置在齿块所在处的顶板或底板内，纵向按两层分布，横向范围约两个齿块宽度，间隔布置在原板上、下层纵向分布钢筋之间。

在节段施工预应力混凝土箱梁顶板与底板的端面上往往需要锚固预应力筋，由于箱梁截面较大、板壁薄而宽，预加力需要沿力线方向经一定长度才能逐步扩散至全截面。因此，顶板与底板锚后应设置相应的加强钢筋，尤其对于锚具距离腹板较远的情况。对于齿板锚固方式，除在锚固点局部设置加强钢筋外，预加力扩散区的加强钢筋设置方法也同上相似。

2.4 混凝土施工控制

随着桥梁跨径的不断扩大，桥梁建设中大体积混凝土越来越多，工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多，稍有差错，将会造成无法估量的损失。

从裂缝的形成过程可以看到，破特别是大体积混凝土之所以开裂，主要是混凝土所承受的拉应力和混凝土本身的抗拉强度之间的矛盾发展的结果。因而为了控制大体积混凝土裂缝，就必须尽最大可能提高混凝土本身抗拉强度性能和降低抗应力(特别是温度应力)这两方面综合考虑。

温度监测技术是大体积混凝土施工中的一个重要环节，也是防止温度裂缝的关键。这些监测结果能反映大体积混凝土浇筑块体内温度变化的实际情况及所采取的施工技术措施的效果，为施工组织者在施工过程中及时准确采取温控对策提供科学依据，实现情报化施工。

施工中可采用简易测温法，即在混凝土内预埋钢管，用便携式电子温度计测温。目前，在大体积混凝土温度、温差监测工作中引入了计算机技术，提高了监测速度与监测精度，并可进行不间断的自动监测，实现监测工作自动化。

结语

大跨度预应力混凝土桥结构裂缝是一个复杂的技术问题，涉及设计、施工、材料、运营等多方面，混凝土早期裂缝产生的原因复杂，各地区的影响因素也各有差异，对混凝土构造物的危害也轻重不同。因此加强对混凝土早期裂缝产生原因及防治措施的研究，因地制宜，选择适当的防治措施是避免混凝土产生裂缝的有效途径。

参考文献

1.中华人民共和国交通部.JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范.北京:人民交通出版社.2004

2.罗凤林，谢邦珠.预应力混凝土桥的几个问题探讨.西南公路.2003（1）