第一篇：應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

發(fā)布日期:2007-6-1 點(diǎn)擊次數(shù): 13444 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

在陜西榆靖高速公路橋梁施工中，20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁在預(yù)制過(guò)程中，在跨中中橫隔板左右出現(xiàn)不同程度的裂縫。經(jīng)施工單位、監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)單位和有關(guān)專家現(xiàn)場(chǎng)分析處理，得到了很好的控制，取得了滿意的結(jié)果。

裂縫情況及分析

裂逢是混凝土結(jié)構(gòu)普遍會(huì)遇到的現(xiàn)象，一類是由外荷載引起的裂縫，也稱結(jié)構(gòu)性裂縫或受力裂縫，表示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在嚴(yán)重問(wèn)題，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行全面考慮可以防止；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過(guò)混凝土允許應(yīng)力時(shí)，引起混凝土開裂。在兩類裂縫中，變形裂縫約占80%。引起該類裂縫的原因主要有：

（1）混凝土澆注后處于塑性階段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸發(fā)而產(chǎn)生裂縫。

（2）混凝土凝固過(guò)程中因收縮而產(chǎn)生裂縫。

（3）由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫，結(jié)構(gòu)隨著溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變化受到約束時(shí)，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)混凝土抗裂強(qiáng)度，混凝土便開裂，即產(chǎn)生溫度裂縫。

（4）施工不當(dāng)產(chǎn)生裂縫。

從裂縫情況看，裂縫分布部位、裂縫方向、出現(xiàn)時(shí)間具有一定的規(guī)律性。裂縫都分布在跨中中橫板處，只有腹板開裂，且兩面對(duì)稱，時(shí)間一般為拆模后兩天左右。因?yàn)槲覀兪┕し桨负侠?，施工工藝符合質(zhì)量控制要求，混凝土配合比、坍落度滿足質(zhì)量要求，但因現(xiàn)場(chǎng)的施工溫度高達(dá)25℃左右，所以裂縫的主要原因是因溫度應(yīng)力引起的。

溫度應(yīng)力包括內(nèi)約束應(yīng)力和外約束應(yīng)力。內(nèi)約束應(yīng)力是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部某一構(gòu)件單元，在非線性溫差作用下纖維間溫度不同，引起的應(yīng)變不同而受到約束引起的應(yīng)力；外約束應(yīng)力是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件因溫度不同產(chǎn)生變形受到約束或結(jié)構(gòu)外部超靜定約束，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自由變形引起的應(yīng)力。

防止裂縫產(chǎn)生及外治措施

1、由混凝土質(zhì)量引起的非結(jié)構(gòu)裂縫，可以通過(guò)以下措施防止：控制及改善水灰比，減少砂率，增加骨料用量，嚴(yán)格控制坍落度，混凝土凝固時(shí)間不宜過(guò)短，下料不宜過(guò)快，高溫季節(jié)注意采取緩凝措施，避免水份劇烈蒸發(fā)，混凝土振搗密實(shí)；改善現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工工藝，同時(shí)注意混凝土的施工防雨、養(yǎng)護(hù)及保溫工作；結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置防裂鋼筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂縫出現(xiàn)，可以用環(huán)氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶ 0.25的比例配合進(jìn)行修補(bǔ)，將裂縫周圍5厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷毛吹凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環(huán)氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運(yùn)營(yíng)過(guò)程中梁體內(nèi)鋼筋不受大氣腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2、由溫度應(yīng)力引起的非結(jié)構(gòu)裂縫，鑒于現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)溫度荷載引起的橫向溫度應(yīng)力考慮偏小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以重視，可以通過(guò)配置足夠的溫度應(yīng)力鋼筋、增加結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備等措施來(lái)防止裂縫的產(chǎn)生（施工過(guò)程中我們變更了設(shè)計(jì)，在腹板加了一倍的縱向鋼筋）；同時(shí)在施工時(shí)，應(yīng)盡量選擇溫度低的時(shí)間澆注混凝土（利用早、晚進(jìn)行施工）。熱天澆注混凝土?xí)r，應(yīng)降低水溫拌制，選用水化熱小和收縮小的水泥灰比，合理使用減水劑，加強(qiáng)振搗以減少水化熱，提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度，并注意混凝土濕潤(rùn)，同時(shí)可以在腹板留通氣拆模，達(dá)到張拉強(qiáng)度時(shí)及時(shí)張拉壓漿。

3、我們?cè)谑┕ぶ袑?duì)20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現(xiàn)裂縫的處理辦法是：

——裂縫的控制方案：

A：在腹板處兩面對(duì)稱增加通長(zhǎng)縱向應(yīng)力鋼筋，根數(shù)為原設(shè)計(jì)的一倍。

B：控制好混凝土的澆注時(shí)間和澆注時(shí)的溫度，安排在早、晚或溫度低的時(shí)候進(jìn)行混凝土澆注。

C：及時(shí)養(yǎng)護(hù)，并用塑料布進(jìn)行覆蓋，經(jīng)常保持混凝土濕潤(rùn)。

D：在腹板處每隔5米留一個(gè)通氣孔，可以保證混凝土箱梁在拆模后通風(fēng)散熱，保持體內(nèi)外溫度基本一致。

E：及時(shí)拆模、及時(shí)張拉。當(dāng)混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度時(shí)就及時(shí)拆模；當(dāng)混凝土強(qiáng) 度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度時(shí)就及時(shí)張拉壓槳。

——裂縫的處治措施：

用環(huán)氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比進(jìn)行修補(bǔ)。將裂縫周圍5 厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環(huán)氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運(yùn)營(yíng)過(guò)程中梁體內(nèi)的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。

通過(guò)以上的控制方案和防處治措施，在以后的箱梁預(yù)制過(guò)程中再?zèng)]有出現(xiàn)裂縫，并通過(guò)對(duì)裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。

結(jié)論 預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫很常見，但可避免或減少，關(guān)鍵是在設(shè)計(jì)時(shí)，認(rèn)真驗(yàn)算，合理布置構(gòu)造鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋，對(duì)易出現(xiàn)裂縫的部位，通過(guò)施工過(guò)程的嚴(yán)格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數(shù)量，減少裂縫的長(zhǎng)度和寬度，通過(guò)對(duì)裂縫的妥善處理，控制裂縫的發(fā)展，使裂縫不至于對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，保證結(jié)構(gòu)的正常使用。因此，對(duì)于裂縫的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者和施工人員都應(yīng)予以重視。

第二篇：預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

作者：鄭世金 廖建軍

時(shí)間：2009-4-15 11:24:05 來(lái)源：城市建設(shè)2月的20期

摘 要 ： 對(duì)20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁出現(xiàn)裂縫的原因分析，提出控制、處理裂縫的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 ： 箱梁 裂縫 分析 處治

以甬臺(tái)溫高速公路橋梁中的20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁為例，分析裂縫發(fā)生的原因提出控制、處治混凝土箱梁的裂縫的經(jīng)驗(yàn)。

1裂縫情況及分析

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)普遍會(huì)遇到的現(xiàn)象，出現(xiàn)裂縫的原因主要有：一類是由外荷載引起的裂縫，也稱結(jié)構(gòu)性裂縫或受力裂縫，表示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在嚴(yán)重問(wèn)題，須在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行全面考慮；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過(guò)混凝土允許應(yīng)力時(shí)，引起混凝土開裂。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在施工過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫基本上為變形裂縫，引起該類裂縫的原因主要有：（1）混凝土澆注后處于塑性階段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸發(fā)而產(chǎn)生裂縫。（2）混凝土凝固過(guò)程中因收縮而產(chǎn)生裂縫。（3）由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫，結(jié)構(gòu)隨著溫度變化時(shí)受到約束，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)混凝土抗裂強(qiáng)度，混凝土便開裂，即產(chǎn)生溫度裂縫。（4）施工不當(dāng)產(chǎn)生裂縫。

從現(xiàn)場(chǎng)裂縫情況看，裂縫分布部位，裂縫方向、出現(xiàn)時(shí)間具有一定的規(guī)律性。裂縫都分布在跨中中橫處的腹板位置，且兩面對(duì)稱，時(shí)間一般為拆模后兩天左右。防止裂縫產(chǎn)生及外治措施：

2.1 由混凝土質(zhì)量引起的非結(jié)構(gòu)裂縫，可以采取以下防止措施：控制及改善水灰比，減少砂率，增加骨料用量，嚴(yán)格控制坍落度，混凝土凝固時(shí)間不宜過(guò)短，下料不宜過(guò)快，高溫季節(jié)注意采取緩凝措施，避免水分急劇蒸發(fā)，混凝土振搗密實(shí)，改善現(xiàn)場(chǎng)混凝土的施工工藝，同時(shí)注意混凝土的施工防雨、養(yǎng)護(hù)及保溫工作；結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置防裂鋼筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂縫出現(xiàn)，可以用環(huán)氧樹脂、固化劑、丙酮按1：05:0.25的比例配合進(jìn)行修補(bǔ)，將裂縫周圍5厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷毛吹凈,用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，在涂環(huán)氧樹脂，1 貼玻璃布,以后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純鹼水煮沸脫脂,用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運(yùn)營(yíng)過(guò)程中梁體內(nèi)鋼筋不受大氣腐蝕,提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2.2由于溫度應(yīng)力引起的非結(jié)構(gòu)裂縫，鑒于先行《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)溫度荷載引起的橫向溫度應(yīng)力考慮偏小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以重視，可以通過(guò)配置足夠的溫度應(yīng)力鋼筋、增加結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備等措施來(lái)防止裂縫的產(chǎn)生（施工過(guò)程中作者變更了設(shè)計(jì)，在腹板加了一倍的縱向鋼筋）；同時(shí)在施工時(shí)，應(yīng)盡量選擇溫度低的時(shí)間澆注后半天（利用早、晚進(jìn)行施工）。熱天澆注混凝土?xí)r，應(yīng)降低水溫拌制，選用水化熱小和收縮小的水泥，合理使用減水劑，加強(qiáng)振搗以減少水化熱，提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度，并注意混凝土表面濕潤(rùn)，同時(shí)在腹板留通氣孔，達(dá)到張拉強(qiáng)度及時(shí)張拉壓漿。

2.3 作者在施工中對(duì)20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現(xiàn)裂縫的處理辦法是:（1）裂縫的控制方案：A、在腹板處兩面對(duì)稱增加通長(zhǎng)縱向鋼筋，根數(shù)為原設(shè)計(jì)的一倍。B、控制好混凝土的澆注時(shí)間和澆注時(shí)的溫度，安排在早、晚或溫度低的時(shí)候進(jìn)行混凝土澆注。C、及時(shí)養(yǎng)護(hù)，并用塑料布進(jìn)行覆蓋，保持混凝土表面濕潤(rùn)。D、在腹板處每隔5米留一個(gè)通氣孔，保證混凝土箱梁在拆模后通風(fēng)散熱，保持梁體內(nèi)外溫度基本一致。E、及時(shí)拆模、及時(shí)張拉，當(dāng)混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度時(shí)就及時(shí)拆模，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度時(shí)就及時(shí)張拉壓漿。（2）裂縫的處置措施：用環(huán)氧樹脂、固化劑、丙酮按1:0.5:0.25的配合比進(jìn)行修補(bǔ)。將裂縫周圍5厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環(huán)氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純鹼水煮沸脫脂，能保證日后運(yùn)營(yíng)過(guò)程中梁體內(nèi)的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。通過(guò)以上的控制方案和防處治措施，在以后的箱梁預(yù)制過(guò)程中再?zèng)]有出現(xiàn)裂縫，并通過(guò)對(duì)裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。結(jié)論：

預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫很常見，但可避免或減少，關(guān)鍵是在設(shè)計(jì)時(shí)，認(rèn)真驗(yàn)算，合理布置構(gòu)造鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋，對(duì)易出現(xiàn)裂縫的部位，通過(guò)施工過(guò)程的嚴(yán)格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數(shù)量，減少裂縫的長(zhǎng)度和寬度，通過(guò)對(duì)裂縫的妥善處理，控制裂縫的發(fā)展，使裂縫不至于對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，保證結(jié)構(gòu)的正常使用。因此，對(duì)于裂縫的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者和施工人員都應(yīng)予以重視。

第三篇：20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

20m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

[ 提要 ] 本文根據(jù)在預(yù)制20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，從混凝土物理、化學(xué)及力學(xué)等角度分析，并通過(guò)施工工藝的嚴(yán)格控制，總結(jié)查找使預(yù)應(yīng)力箱梁產(chǎn)生裂紋、裂縫的原因，并在實(shí)際施工中得到了很好的運(yùn)用，因裂紋、裂縫影響混凝土箱梁質(zhì)量外觀的問(wèn)題得到了很好的解決。

[關(guān)鍵詞] 預(yù)應(yīng)力箱梁 物理 化學(xué) 力學(xué) 分析 裂縫 施工工藝

一．引言

在預(yù)制20米預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力箱梁頂板上經(jīng)常出現(xiàn)裂紋，端隔板、跨中中橫隔板左右也有不同程度的裂縫，對(duì)箱梁外觀質(zhì)量產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響。

為了爭(zhēng)創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程，避免在以后的工程施工過(guò)程中出現(xiàn)危害較大的裂縫，我項(xiàng)目專門成立了預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)難題攻克小組，盡可能對(duì)混凝土箱梁裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作較全面的分析、總結(jié)，以便從施工找出控制混凝土裂縫的可行辦法，達(dá)到防患于未然的作用。

二、裂縫成因分析與處治

混凝土在施工過(guò)程中出現(xiàn)裂紋、裂縫，從根本上可分為以下幾種類型：

(1)荷載裂縫：

混凝土在常規(guī)靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫稱荷載裂縫，可分為直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。

a、直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫

產(chǎn)生的原因有：

○1設(shè)計(jì)計(jì)算階段，結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)不計(jì)算或部分漏算；計(jì)算模型不合理；結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

○2 施工階段，不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

○3 使用階段，超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過(guò)橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

分析：箱梁裂縫的產(chǎn)生是不是在使用階段產(chǎn)生的，但受施工人員素質(zhì)，責(zé)任心，及實(shí)際操作過(guò)程不規(guī)范等因素影響，不排除因次應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。

采取措施：進(jìn)一步規(guī)范施工程序，嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行施工，杜絕不規(guī)范施工操作，控制鋼筋安裝尺寸誤差，對(duì)施工人員進(jìn)行責(zé)任，安全，素質(zhì)教育。

b、次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：

○1在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。例

如兩鉸拱橋拱腳設(shè)計(jì)時(shí)常采用布置“X”形鋼筋、同時(shí)削減該處斷面尺寸的辦法設(shè)計(jì)鉸，理論計(jì)算該處不會(huì)存在彎矩，但實(shí)際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現(xiàn)裂縫而導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

○2橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。在長(zhǎng)跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁中，經(jīng)常在跨內(nèi)根據(jù)截面內(nèi)力需要截?cái)噤撌?，設(shè)置錨頭，而在錨固斷面附近經(jīng)常可以看到裂縫。因此，若處理不當(dāng)，在這些結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)角處或構(gòu)件形狀突變處、受力鋼筋截?cái)嗵幦菀壮霈F(xiàn)裂縫。

分析：箱梁裂縫的產(chǎn)生是不是在使用階段產(chǎn)生的，施工過(guò)程中，沒有在箱梁上施加荷載，且設(shè)計(jì)采用的是較成熟的理論，故排除了次應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。

（2）溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)將產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫區(qū)別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴(kuò)張或合攏。引起溫度變化主要因素有：

○1年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對(duì)緩慢，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁構(gòu)件的縱向位移，一般可通過(guò)伸縮縫、支座位移或設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施相協(xié)調(diào)，只有結(jié)構(gòu)的位移受到限制時(shí)

才會(huì)引起溫度裂縫。我國(guó)年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度。

分析：因預(yù)應(yīng)力箱梁的裂縫是在短期內(nèi)，產(chǎn)生的局部小裂縫，故予以排除

○2日照。有一定面積的混凝土構(gòu)件受太陽(yáng)曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。日照和下述驟然降溫是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)溫度裂縫的最常見原因。

分析：這里晝夜氣溫變化相對(duì)較大，受天氣及氣溫影響，中午溫度上升，故不排除使之產(chǎn)生裂縫的原因。

采取措施：混凝土施工后嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，中午加覆蓋物，并增加灑水養(yǎng)護(hù)次數(shù)，以保持混凝土濕潤(rùn)為準(zhǔn)。

○3另外驟然降溫、水化熱、蒸汽養(yǎng)護(hù)或冬季施工時(shí)施工措施不當(dāng)。也易使混凝土構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

分析：施工過(guò)程中，沒有驟然降溫的情況發(fā)生，且混凝土最大厚度為25cm，不屬于大體積混凝土構(gòu)件，沒進(jìn)入冬季施工，排除其可能性。

（3）收縮引起的裂縫

在實(shí)際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因。

○1塑性收縮。

發(fā)生在施工過(guò)程中、混凝土澆筑后4~5小時(shí)左右，此時(shí)水泥水化反應(yīng)激烈，分子鏈逐漸形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)，混凝土失水收縮，同時(shí)骨料因自重下沉，因此時(shí)混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生量級(jí)很大，可達(dá)1%左右。在骨料下沉過(guò)程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構(gòu)件豎向變截面處箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹?，因硬化前沉?shí)不均勻?qū)l(fā)生表面的順腹板方向裂縫。

分析及采取措施：為減小混凝土塑性收縮，施工時(shí)控制水灰比，避免過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的攪拌，下料控制速度，不宜太快，振搗密實(shí)，豎向變截面處宜分層澆筑。

○2縮水收縮（干縮）。

混凝土結(jié)硬以后，隨著表層水分逐步蒸發(fā)，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內(nèi)部損失慢，因此產(chǎn)生表面收縮大、內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內(nèi)部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當(dāng)表面混凝土承受拉力超過(guò)其抗拉強(qiáng)度時(shí)，便產(chǎn)生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構(gòu)件（超過(guò)3%），鋼筋對(duì)混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現(xiàn)龜裂裂紋。

混凝土收縮裂縫的特點(diǎn)是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細(xì)，且縱橫交錯(cuò)，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。

研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：

a、水泥品種、標(biāo)號(hào)及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混

凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標(biāo)號(hào)越低、單位體積用量越大、磨細(xì)度越大，則混凝土收縮越大，且發(fā)生收縮時(shí)間越長(zhǎng)。例如，為了提高混凝土的強(qiáng)度，施工時(shí)經(jīng)常采用強(qiáng)行增加水泥用量的做法，結(jié)果收縮應(yīng)力明顯加大。

b、骨料品種。骨料中石英、石灰?guī)r、白云巖、花崗巖、長(zhǎng)石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

c、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。d、外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。e、養(yǎng)護(hù)方法。良好的養(yǎng)護(hù)可加速混凝土的水化反應(yīng)，獲得較高的混凝土強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)時(shí)保持濕度越高、氣溫越低、養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，則混凝土收縮越小。蒸汽養(yǎng)護(hù)方式比自然養(yǎng)護(hù)方式混凝土收縮要小。

f、外界環(huán)境。大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風(fēng)速大，則混凝土水分蒸發(fā)快，混凝土收縮越快。

g、振搗方式及時(shí)間。機(jī)械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)機(jī)械性能決定，一般以5~15s/次為宜。時(shí)間太短，振搗不密實(shí)，形成混凝土強(qiáng)度不足或不均勻；時(shí)間太長(zhǎng)，造成分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫。

h、對(duì)于溫度和收縮引起的裂縫，增配構(gòu)造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性。

根據(jù)以上研究及理論進(jìn)行分析：本箱梁預(yù)制采用的水泥、骨料等

均符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，故排除材料引起的裂紋的影響。

采取措施：施工過(guò)程混凝土嚴(yán)格按配合比攪拌，根據(jù)機(jī)械性能控制振搗時(shí)間，防止出現(xiàn)因振搗時(shí)間短，振搗不密實(shí)，混凝土強(qiáng)度不足或不均勻的現(xiàn)象，防止出現(xiàn)因振搗時(shí)間太長(zhǎng)，造成分層，粗骨料沉入底層，細(xì)骨料留在上層，強(qiáng)度不均勻，上層易發(fā)生收縮裂縫的現(xiàn)象。

(4)鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足，混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng)，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來(lái)增長(zhǎng)約2~4倍，從而對(duì)周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結(jié)構(gòu)承載力下降，并將誘發(fā)其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

分析研究：根據(jù)箱梁頂板出現(xiàn)的裂縫情況，箱梁頂板有的裂縫和頂板鋼筋走向一致，故，頂板裂縫的產(chǎn)生可能與頂板鋼筋有很大的關(guān)系。

采取措施：防止鋼筋銹蝕，對(duì)于銹蝕的鋼筋要嚴(yán)格按照規(guī)范要求除去，采用足夠的保護(hù)層厚度；施工時(shí)應(yīng)控制混凝土的水灰比，加強(qiáng)振搗，保證混凝土的密實(shí)性，防止氧氣侵入。保護(hù)層亦不能太厚，否則構(gòu)件有效高度減小，受力時(shí)將加大裂縫寬度。

三、施工工藝的對(duì)產(chǎn)生裂縫的影響

施工工藝質(zhì)量是引起裂縫的一個(gè)重要原因。其成因主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）混凝土保護(hù)層過(guò)厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負(fù)彎矩的受力筋保護(hù)層加厚，導(dǎo)致構(gòu)件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

(2)混凝土振搗不密實(shí)、不均勻，出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞，導(dǎo)致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點(diǎn)。

(3)混凝土澆筑過(guò)快，混凝土流動(dòng)性較低，在硬化前因混凝土沉實(shí)不足，硬化后沉實(shí)過(guò)大，容易在澆筑數(shù)小時(shí)后發(fā)生裂縫，既塑性收縮裂縫。

(4)混凝土攪拌、運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使水分蒸發(fā)過(guò)多，引起混凝土塌落度過(guò)低，使得在混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

(5)混凝土初期養(yǎng)護(hù)時(shí)急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

(6)增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加，使得混凝土體積上出現(xiàn)不規(guī)則裂縫。

(7)混凝土分層或分段澆筑時(shí)，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現(xiàn)裂縫。如混凝土分層澆筑時(shí)，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現(xiàn)澆時(shí)，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，或后澆混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致混凝土收縮而引

起裂縫。

(8)混凝土早期受凍，使構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋，或局部剝落，或脫模后出現(xiàn)空鼓現(xiàn)象。

(9)施工時(shí)模板剛度不足，在澆筑混凝土?xí)r，由于側(cè)向壓力的作用使得模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫。

(10)施工時(shí)拆模過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重或施工荷載作用下產(chǎn)生裂縫。

(11)施工前對(duì)支架壓實(shí)不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫。

(12)裝配式結(jié)構(gòu)，在構(gòu)件運(yùn)輸、堆放時(shí)，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過(guò)長(zhǎng)，或運(yùn)輸過(guò)程中劇烈顛撞；吊裝時(shí)吊點(diǎn)位置不當(dāng)，側(cè)向剛度較小的構(gòu)件，側(cè)向無(wú)可靠的加固措施等，均可能產(chǎn)生裂縫。

(13)鋼筋加工與安裝順序不正確，對(duì)產(chǎn)生的后果認(rèn)識(shí)不足。(14)施工質(zhì)量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)，結(jié)果造成混凝土強(qiáng)度不足和其他性能（和易性、密實(shí)度）下降，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

3、綜合以上各種原因，我預(yù)應(yīng)力箱梁技術(shù)小組逐一排查，發(fā)現(xiàn)在施工過(guò)程中還存在以下問(wèn)題：(1)(2)混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計(jì)量不準(zhǔn)?；炷撂涠瓤刂撇粶?zhǔn)確，有時(shí)根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)判斷混凝土坍落度不準(zhǔn)確。(3)

攪拌混凝土過(guò)程中，有時(shí)混凝土坍落度過(guò)大時(shí)，加入水泥

漿重新攪拌，增大了水泥用量，導(dǎo)致混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量增加。(4)發(fā)現(xiàn)端隔板出現(xiàn)裂縫處鋼筋布局不太合理。

結(jié)語(yǔ)

在混凝土施工過(guò)程中，混凝土的裂縫是工程施工中常見的問(wèn)題，關(guān)鍵是在于設(shè)計(jì)時(shí)的合理以及施工過(guò)程的嚴(yán)格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數(shù)量，減少裂縫的長(zhǎng)度和寬度，通過(guò)對(duì)裂縫的妥善處理，控制裂縫的發(fā)展，使裂縫不至于對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，保證結(jié)構(gòu)的正常使用。預(yù)應(yīng)力混凝土箱形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫裂紋很常見，但由于梁是橋梁結(jié)構(gòu)中一個(gè)較重要的構(gòu)件，因其特殊的受力結(jié)構(gòu)及重要性，施工中要盡量避免或減少，以保障橋梁的正常運(yùn)營(yíng)。

混凝土從施工到建成進(jìn)入實(shí)際使用階段，牽涉到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)方面。從混凝土可能出現(xiàn)裂縫的原因來(lái)看，可知設(shè)計(jì)疏漏、施工控制不力以及對(duì)突發(fā)事件的處理方法等，均可能使混凝土出現(xiàn)裂縫。因此，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工，是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。

第四篇：探析預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因

探析預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因

更新時(shí)間 2010-2-7 10:45:32 打印此文 點(diǎn)擊數(shù)

摘要：隨著混凝土箱梁結(jié)構(gòu)在橋梁設(shè)計(jì)中的不斷推廣和應(yīng)用，該橋型在施工和使用過(guò)程中已出現(xiàn)了許多裂縫，本文通過(guò)閱讀大量的文獻(xiàn)和資料，總結(jié)了混凝土箱梁裂縫產(chǎn)生的原因。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力；混凝土箱梁；裂縫

1使用混凝土箱梁的優(yōu)點(diǎn)

在已建成的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋中，當(dāng)跨度超過(guò)40m后，橫截面大多采用箱形截面。其主要優(yōu)點(diǎn)是：

①箱形截面是一種閉口薄壁截面，其抗扭剛度大，截面效率指標(biāo)較T形截面高，結(jié)構(gòu)在施工和使用過(guò)程中都具有良好的穩(wěn)定性。②頂板和底板面積較大，能有效地承擔(dān)正負(fù)彎矩，并能滿足配筋的需要，適應(yīng)具有正負(fù)彎矩的結(jié)構(gòu)，也更適應(yīng)于主要承受負(fù)彎矩的懸臂梁、T形剛構(gòu)等橋型。③適應(yīng)現(xiàn)代化施工方法的要求。④承重結(jié)構(gòu)和傳力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，使各部件共同受力，截面效率高并適合預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的空間布束，因此具有較好的經(jīng)濟(jì)性。⑤對(duì)于寬橋，由于抗扭剛度大，內(nèi)力分布比較均勻，跨中無(wú)需設(shè)置橫隔板就能獲得滿意的荷載橫向分布。⑥適合于修建曲線橋，并具有較大的適應(yīng)性。⑦能很好適應(yīng)布置管線等設(shè)施。在設(shè)計(jì)上，箱形截面可極大地發(fā)揮預(yù)應(yīng)力地效用?？商峁┖艽蟮鼗炷撩娣e用于預(yù)應(yīng)力束地通過(guò)，更關(guān)鍵地是可提供較大地截面高度，使預(yù)應(yīng)力束有較大的力臂。因此，橋梁設(shè)計(jì)師可發(fā)揮箱梁和預(yù)應(yīng)力地特點(diǎn)，頂?shù)装蹇v向鋼束采用平彎和豎彎相結(jié)合的空間曲線，集中錨固在腹板頂部的承托中（或錨固在腹板中），底板鋼束盡可能靠近腹板加厚板（齒板）并在其上錨固。2預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁裂縫的產(chǎn)因

預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁的裂縫類型主要有：邊跨斜裂縫，邊跨水平裂縫，中跨斜裂縫，中跨水平裂縫，邊跨的水平裂縫、斜裂縫同時(shí)發(fā)生，中跨的水平裂縫、斜裂縫同時(shí)發(fā)生，底板、頂板縱向裂縫，底板、頂板橫向裂縫、箱梁橫隔板的放射性裂縫，預(yù)應(yīng)力錨固部位齒板附近裂縫。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫從成因角度可分為：由荷載效應(yīng)（如彎矩、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂縫、由外加變形或約束引起的裂縫，主要包括“基巖效應(yīng)”、地基不均勻沉降、混凝土收縮、外界溫度的變化等、鋼筋銹蝕裂縫、預(yù)加力次效應(yīng)引起的裂縫、建材原因引起的裂縫。

根據(jù)裂縫產(chǎn)生部位的不同我們可將其分為：翼緣板橫向裂縫和腹板斜裂縫兩種。①翼緣板橫向裂縫一般發(fā)生在箱梁受縱向彎矩較大處的受拉翼緣板處，橫向裂縫一般均發(fā)生在跨中底板翼緣。對(duì)于連續(xù)箱梁，橫向裂縫還發(fā)生在支座負(fù)彎矩處的頂板翼緣，并且大部分出現(xiàn)在距支點(diǎn)1/3跨徑范圍以內(nèi)，越靠近支點(diǎn)裂縫越嚴(yán)重，對(duì)于該類型裂縫，主要有以下原因引起，首先，設(shè)計(jì)時(shí)翼緣板有效分布寬度考慮不足，薄壁箱梁翼緣板有效分布寬度問(wèn)題實(shí)際上就是剪力滯問(wèn)題，由于理論計(jì)算剪力滯效應(yīng)較為繁瑣，不適于工程應(yīng)用，各國(guó)普遍采用有效分布寬度的概念。由于剪力滯效應(yīng)的考慮不足或計(jì)算值安全儲(chǔ)備較低，在一些特殊荷載工況下容易發(fā)生應(yīng)力過(guò)度集中，腹板處翼緣應(yīng)力波峰超過(guò)允許值，因而首先在該處發(fā)生橫向裂縫。在多年反復(fù)荷載的作用下，裂縫橫向發(fā)展，向翼緣板中部擴(kuò)展，以至于形成橫向通縫。對(duì)于薄壁箱梁橋的翼緣板橫向裂縫，病害原因多歸于此。其次，混凝土徐變引起橫向裂縫，在長(zhǎng)期荷載作用下，受混凝土徐變影響，箱梁在運(yùn)營(yíng)6年～7年后跨中均有不同程度的下?lián)犀F(xiàn)象。較大的形變引起箱梁應(yīng)力重分布，給結(jié)構(gòu)帶來(lái)附加被動(dòng)應(yīng)力。由于結(jié)構(gòu)所受到的外荷載不變，各截面應(yīng)力增加是由附加彎矩不斷變化引起的，附加彎矩隨時(shí)間不斷增加，直到混凝土徐變停滯為止。同時(shí)，預(yù)應(yīng)力松弛也會(huì)引起橫向裂縫，對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，箱梁內(nèi)部預(yù)應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)有較大的影響，隨著橋梁運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)，預(yù)應(yīng)力鋼束發(fā)生松弛效應(yīng)，并且越來(lái)越明顯。在現(xiàn)代施工中一般采用低松弛鋼絞線材料，并且規(guī)范張拉工藝，但在具體操作中難免會(huì)出現(xiàn)與規(guī)范不相吻合的情況，力筋長(zhǎng)期持荷加之混凝土收縮徐變影響，預(yù)應(yīng)力損失也是相當(dāng)嚴(yán)重的。同時(shí)，選用鋼筋不合理也會(huì)引起橫向裂縫，對(duì)于普通鋼筋混凝土箱梁，鋼筋與混凝土的粘結(jié)力對(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度和裂縫的擴(kuò)展有較大的影響。我們應(yīng)該選用表面不光滑、化學(xué)吸附作用和握裹力都較強(qiáng)的預(yù)應(yīng)力鋼筋。

②腹板斜裂縫一般發(fā)生在支點(diǎn)至1/4跨之間。對(duì)于預(yù)應(yīng)力和非預(yù)應(yīng)力箱梁，在施工階段以及在運(yùn)營(yíng)階段，腹板經(jīng)常出現(xiàn)斜裂縫，斜裂縫同樣有多種因素引起，有設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)計(jì)構(gòu)造配筋、施工工藝、氣候條件、日常維護(hù)、荷載工況等。部分因素在導(dǎo)致翼緣板出現(xiàn)橫向裂縫的同時(shí)也是腹板斜裂縫的主要原因，首先，預(yù)應(yīng)力損失過(guò)大導(dǎo)致腹板主拉應(yīng)力過(guò)大，由于縱向預(yù)應(yīng)力損失的存在，部分預(yù)應(yīng)力損失超過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算值導(dǎo)致截面抗彎承載力嚴(yán)重下降，從而產(chǎn)生翼緣板橫向裂縫。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁箱梁結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力損失也是腹板斜裂縫的主要病害原因，預(yù)應(yīng)力損失量估計(jì)不足或者在實(shí)際張拉過(guò)程中操作不當(dāng)引起應(yīng)力損失量加大等情況經(jīng)常發(fā)生，導(dǎo)致力筋的有效預(yù)應(yīng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，從而腹板因主拉應(yīng)力超過(guò)容許值而發(fā)生開裂。豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋較短，張拉后少量的回縮即可產(chǎn)生較大的預(yù)應(yīng)力損失，分批張拉產(chǎn)生的彈性壓縮可以使預(yù)應(yīng)力損失達(dá)11％，如果有超張拉情況，其損失率更大。懸臂對(duì)稱施工時(shí)，掛籃一般后錨于豎向預(yù)應(yīng)力螺紋鋼上，在施工荷載的作用下，預(yù)應(yīng)力損失也比較大。其次，溫度梯度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致腹板剪切應(yīng)力過(guò)大，從而產(chǎn)生腹板斜裂縫。在陽(yáng)光充足的地區(qū)，太陽(yáng)直射橋面，因而橋面板溫度急劇升高，靠近水面的底板溫度較低，兩者形成溫度梯度。對(duì)于目前普遍采用的大跨度、變截面箱梁，隨著截面高度變化幅度的增加及箱梁長(zhǎng)度和支撐約束的增加，溫度梯度應(yīng)力沿梁長(zhǎng)方向變化較快，對(duì)于氣溫變化較為強(qiáng)烈的地區(qū)，由于頂板翼緣受外界溫度影響較大，隨外界氣溫變化波動(dòng)較為明顯，導(dǎo)致腹板拉壓應(yīng)力交替頻繁，在應(yīng)力幅度變化較大的區(qū)域也容易出現(xiàn)斜裂縫。同時(shí)，腹板抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值不足也會(huì)造成腹板斜裂縫的出現(xiàn)。設(shè)計(jì)薄壁箱梁的首要目的是減輕結(jié)構(gòu)自重，降低材料使用量，所以其腹板與翼緣板設(shè)計(jì)厚度較薄。箱梁腹板面積與抗剪承載力有密切的關(guān)系，而薄壁箱梁腹板面積與普通箱梁相比是小得多得，在無(wú)預(yù)應(yīng)力作用情況下，腹板依靠提高腹板的箍筋配筋率和彎起鋼筋得數(shù)量來(lái)提高其抗剪能力。但是在腹板厚度有限的條件下，其提高值亦是有限的。所以，薄壁箱梁腹板抗剪能力相對(duì)于普通混凝土箱梁較小，斜裂縫容易發(fā)生。3結(jié)語(yǔ)

預(yù)應(yīng)力箱梁在正常使用極限狀態(tài)下不應(yīng)該出現(xiàn)梁體裂縫，但是已建預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋上的開裂情況卻非常普遍，因此我對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋典型裂縫成因進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，望能為混凝土箱梁的設(shè)計(jì)和施工起到一定的參考價(jià)值。

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第五篇：預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因及對(duì)策研究

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫成因及對(duì)策研究

劉燕明

中鐵十七局集團(tuán)第三工程有限公司，河北 石家莊 050227

摘 要：預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁有害裂縫的存在，會(huì)威脅到結(jié)構(gòu)安全，降低結(jié)構(gòu)的使用壽命，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。文中分析了裂縫分類及產(chǎn)生原因，并闡述裂縫防治措施。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁；裂縫；成因；對(duì)策

一般情況下，混凝土結(jié)構(gòu)均是帶裂縫工作，但若裂縫超過(guò)限值，不僅會(huì)影響工程的外觀質(zhì)量，還會(huì)降低抗?jié)B和抗凍能力，并會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)物的耐久性。研究混凝土箱梁裂縫類別、成因及對(duì)策，是十分必要的。預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫現(xiàn)象

1.1 預(yù)應(yīng)力筋錨固處的裂縫

通常發(fā)生在梁端或預(yù)應(yīng)力筋錨固處，裂縫比較短小。發(fā)生在梁端時(shí)多與鋼絲束方向一致，在錨固處時(shí)與梁縱軸多呈30°~ 45°角。在運(yùn)營(yíng)初期有所發(fā)展，但不嚴(yán)重，以后會(huì)趨于穩(wěn)定。這種裂縫主要由于端部應(yīng)力集中，混凝土質(zhì)量不良所致。

1.2 腹板收縮裂縫

大多在脫模后2~3天內(nèi)發(fā)生，裂縫通常從上梁肋到下梁肋，整個(gè)腹板裂通，寬度一般為0.2~0.4mm，施加預(yù)應(yīng)力后大多會(huì)閉合。這種裂縫多為混凝土收縮和溫差所致，如極低的外界溫度，混凝土未保溫養(yǎng)生等，使應(yīng)力分布不均。

1.3 懸臂梁剪切裂縫

剪切裂縫出現(xiàn)在腹板上，看起來(lái)近似按45°角傾斜，一般出現(xiàn)在支點(diǎn)與反彎點(diǎn)之間的區(qū)域。剪切裂縫產(chǎn)生的主要原因是：預(yù)應(yīng)力不足；超載的永久荷載；二次應(yīng)力；溫度作用等；此外，設(shè)計(jì)中缺乏對(duì)多室箱梁腹板內(nèi)剪力分布的認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)未考慮橫截面的實(shí)際變形，沒有重復(fù)檢算力筋截?cái)嗵幍淖笥医孛媸芰η闆r等，也可導(dǎo)致此類裂縫的出現(xiàn)。

1.4 懸澆箱梁錨固后接縫中的裂縫

懸澆箱梁在連續(xù)力筋錨固齒板后面的底板內(nèi)會(huì)產(chǎn)生裂縫，并有可能向著腹板擴(kuò)展，裂縫與梁縱軸呈30°~45°角。產(chǎn)生這種裂縫的原因是由于預(yù)應(yīng)力筋作用面積小，產(chǎn)生的局部應(yīng)力過(guò)大，或者由于頂?shù)装逯辛铄^具之間水平方向錯(cuò)開的距離太小等。

1.5 底板裂縫

箱梁底板上發(fā)生不規(guī)則裂縫，是由于腹部與底板受力不均所致。

1.6 箱梁彎曲裂縫

混凝土抗拉能力不足，會(huì)導(dǎo)致箱梁彎曲裂縫的產(chǎn)生。在節(jié)段澆筑箱梁中，一般出現(xiàn)在接縫內(nèi)或接縫附近，梁底裂縫可達(dá)0.1~0.2mm。彎曲裂縫一般很小，結(jié)構(gòu)不受損傷，但在荷載反復(fù)作用下（汽車動(dòng)力荷載及溫度梯度）裂縫有可能會(huì)擴(kuò)大。

1.7 連續(xù)梁彎曲裂縫

在連續(xù)梁中，正彎矩區(qū)的梁底部和負(fù)彎矩區(qū)的頂部可能發(fā)現(xiàn)這種裂縫。彎曲裂縫主要是由于混凝土抗拉能力不足引起的。

1.8 預(yù)應(yīng)力梁下翼緣的縱向裂縫

這種裂縫為預(yù)應(yīng)力梁中最嚴(yán)重的一種裂縫，多發(fā)生在梁端第一、二節(jié)間的下緣側(cè)面及梁底，或腹板與下翼緣交界處，少數(shù)發(fā)生在腹板上。這種裂縫一般處于最外的一排鋼絲束部位，寬度為0.05~0.1mm.。產(chǎn)生原因是由于下翼緣受到過(guò)高的縱向壓力，保護(hù)層太薄或混凝土質(zhì)量不好所致。裂縫分類

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁裂縫大致可分為兩類[1]，一類是由外荷載引起的裂縫，也稱結(jié)構(gòu)性裂縫或受力裂縫，表示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)荷載進(jìn)行全面考慮可以防止裂縫的產(chǎn)生；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過(guò)混凝土允許應(yīng)力時(shí)，引起混凝土開裂。

混凝土裂縫形成的原因非常復(fù)雜，往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫占80%左右，材料質(zhì)量差或配合比不合理產(chǎn)生的裂縫占15%左右，設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的裂縫可能占5%。結(jié)構(gòu)性裂縫成因

結(jié)構(gòu)性裂縫可分為直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。

3.1 直接應(yīng)力裂縫

直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：

（1）設(shè)計(jì)階段：計(jì)算模型不合理，結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力不符；荷載少算或漏算；內(nèi)力與配筋計(jì)算錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不夠；結(jié)構(gòu)計(jì)算漏項(xiàng)；設(shè)計(jì)斷面不足；鋼筋設(shè)置偏少或布置錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)剛度不足；構(gòu)造處理不當(dāng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)未考慮施工的可能性；設(shè)計(jì)圖紙交代不清等。

（2）施工階段：不加限制地堆放施工機(jī)具、材料；不了解預(yù)制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，隨意翻身、起吊、運(yùn)輸、安裝；不按設(shè)計(jì)圖紙施工，擅自更改結(jié)構(gòu)施工順序，改變結(jié)構(gòu)受力模式；不對(duì)結(jié)構(gòu)做機(jī)器振動(dòng)下的疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等。

（3）使用階段：超出設(shè)計(jì)載荷的重型車輛過(guò)橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發(fā)生大風(fēng)、大雪、地震、爆炸等。

3.2 直接應(yīng)力裂縫力學(xué)原理分析

混凝土箱梁腹板的主拉應(yīng)力公式為（拉應(yīng)力為負(fù)）：

?zl??hx??hy2???hx?hy4?2?2

式中，σzl為箱梁腹板的主拉應(yīng)力，σhx為箱梁腹板軸向的正應(yīng)力，σhy為箱梁腹板豎向的正應(yīng)力，τ為箱梁腹板剪應(yīng)力。

按照經(jīng)典梁理論（平截面假定），箱梁腹板的σhy=0，中性軸附近剪應(yīng)力最大，由上式可知，在腹板的中性軸主拉應(yīng)力最大，如主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，則腹板會(huì)產(chǎn)生斜裂縫。對(duì)于現(xiàn)代大跨度混凝土箱梁橋，特別是橫隔板較少的箱形梁在荷載作用下箱梁的變形并不完全符合經(jīng)典梁理論平截面假定，定會(huì)出現(xiàn)截面畸變變形[2]。計(jì)算表明，大跨度混凝土箱梁腹板的豎向正向應(yīng)力與腹板的軸向應(yīng)力在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。按照上式，計(jì)入腹板豎向正應(yīng)力的影響，很明顯在腹板的上緣、下緣的主拉應(yīng)力容易超過(guò)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，由于板上下緣處的剪應(yīng)力為0，主拉應(yīng)力的方向與腹板豎向方向基本相同，所以一般在上緣產(chǎn)生水平裂縫。腹板豎向正應(yīng)力作用同樣使得在中性軸附近的主拉應(yīng)力易超過(guò)規(guī)范的規(guī)定而產(chǎn)生斜裂縫。一般情況下有關(guān)設(shè)計(jì)院很難對(duì)箱梁畸變變形進(jìn)行分析，這是導(dǎo)致箱梁腹板開裂的主要[3]原因之一。

箱梁頂板、底板的裂縫是由于箱梁畸變和橫向彎曲產(chǎn)生的附加就應(yīng)力導(dǎo)致的，按照上式計(jì)算箱梁頂?shù)闹鲬?yīng)力，必須考慮頂板、底板的橫向的正應(yīng)力。由于在箱梁的頂板和底板的剪應(yīng)力相對(duì)較小，所以主應(yīng)力的方向大致與箱梁的頂板、底板的橫向方向基本相同，那么產(chǎn)生的裂縫方向大致與橋軸方向平行。

3.3 次應(yīng)力裂縫

次應(yīng)力裂縫指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。裂縫產(chǎn)生的原因有：

（1）在設(shè)計(jì)外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實(shí)際工作狀態(tài)同常規(guī)計(jì)算有出入或計(jì)算不考慮，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要鑿槽、開洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計(jì)算中難以用準(zhǔn)確的圖式進(jìn)行模擬計(jì)算，一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置受力鋼筋。研究表明，受力構(gòu)件挖孔后，力流將產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。

實(shí)際工程中，次應(yīng)力裂縫是產(chǎn)生荷載裂縫的最常見原因。次應(yīng)力裂縫多屬?gòu)埨⑴?、剪切性質(zhì)。次應(yīng)力裂縫也是由荷載引起，一般不計(jì)算僅按常規(guī)構(gòu)造，但隨著現(xiàn)代計(jì)算手段的不斷完善，次應(yīng)力裂縫也是可以做到合理驗(yàn)算的。非結(jié)構(gòu)性裂縫成因

除荷載作用外，還很多非荷載因素[4]，如混凝土收縮、溫度變化、基礎(chǔ)不均勻沉降、塑性坍塌、冰凍、鋼筋銹蝕以及堿-骨料化學(xué)反應(yīng)等，均可引起裂縫。

4.1 材料原因

（1）粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，造成混凝土收縮增大，易導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；

（2）骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量越多，收縮量越大；（3）混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)，嚴(yán)重增加混凝土收縮；

（4）水泥品種原因：礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大；

（5）水泥等級(jí)及混凝土強(qiáng)度等級(jí)原因：水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高對(duì)混凝土開裂影響越大；混凝土強(qiáng)度等級(jí)越高，混凝土脆性越大、越易開裂。

4.2 施工原因

（1）混凝土生產(chǎn)時(shí)原材料計(jì)量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大；沒有根據(jù)砂、石料的實(shí)際含水率及時(shí)調(diào)整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。此外，在混凝土運(yùn)輸及泵送過(guò)程中加水的現(xiàn)象也比較普遍；

（2）采用整體式鋼模板臺(tái)車施工，混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振，混凝土均質(zhì)性差；（3）盲目追求施工進(jìn)度，隨意提前脫模時(shí)間，混凝土彈性模量尚未達(dá)到設(shè)計(jì)值便過(guò)早承受荷載；

（4）夏季施工時(shí)砂、石料露天堆放，無(wú)切實(shí)有效的降溫措施，混凝土入模溫度高；冬季施工時(shí)采取的防寒保溫措施不力。

4.3 使用原因

（1）基礎(chǔ)不均勻沉降，造成沉降裂縫；

（2）橋梁所處環(huán)境惡劣，酸、堿、鹽等化學(xué)物均可引起裂縫。防治措施

5.1 結(jié)構(gòu)性裂縫防治方法

（1）設(shè)計(jì)時(shí)各截面的箍筋不能僅按構(gòu)造配筋，必須按腹板豎向拉應(yīng)力大小進(jìn)行配筋，其配筋形式應(yīng)采用小直徑和密集的箍筋，箍筋的保護(hù)層厚度按規(guī)范宜取下限。在采用小直徑和密集箍筋配筋后如能滿足要求，則完全可以取消腹板的豎向預(yù)應(yīng)力配筋[5]。

（2）對(duì)于輕而薄、跨間少設(shè)或不設(shè)橫隔梁的箱梁，應(yīng)進(jìn)行能反映箱梁畸變（或稱歪扭）及橫向彎曲應(yīng)力的空間分析，驗(yàn)算施工及成橋使用階段腹板的正截面拉應(yīng)力及控制截面的主拉應(yīng)力不超過(guò)規(guī)范值。

（3）由于箱梁活載的橫向分布引起的扭轉(zhuǎn)、畸變（或稱歪扭）及橫向彎曲引起造成各腹板承擔(dān)的荷載分布有很大差別，橫向荷載分配系數(shù)應(yīng)充分考慮扭轉(zhuǎn)、畸變（或稱歪扭）及橫向彎曲引起的增加的部分。

（4）適當(dāng)合理增加構(gòu)造鋼筋布置，注意適當(dāng)布置表面鋼筋以增強(qiáng)混凝土防裂性能。

5.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫處理措施

5.2.1材料選擇和混凝土配合比設(shè)計(jì)方面

（1）根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)，盡量避免采用早強(qiáng)高的水泥[6]。

（2）選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量應(yīng)符合規(guī)范要求。

（3）積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標(biāo)已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

（4）正確掌握好混凝土補(bǔ)償收縮技術(shù)的運(yùn)用方法。對(duì)膨脹劑應(yīng)充發(fā)考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應(yīng)通過(guò)大量的試驗(yàn)確定膨脹劑的最佳摻量。

（5）配合比設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入施工現(xiàn)場(chǎng)，依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的澆搗工藝、操作水平、構(gòu)件截面等情況，合理選擇好混凝土的設(shè)計(jì)坍落度，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石原材料質(zhì)量情況及時(shí)調(diào)整施工配合比，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)搞好構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)工作。

5.2.2現(xiàn)場(chǎng)操作方面

（1）澆搗工作：澆搗時(shí)，振搗捧要快插慢拔，根據(jù)不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時(shí)間，避免過(guò)振或漏振，應(yīng)提倡采用二次振搗、二次抹面技術(shù)，以排除泌水、混凝土內(nèi)部的水分和氣泡。

（2）混凝土養(yǎng)護(hù)：在混凝土裂縫的防治工作中，對(duì)新澆混凝土的早期養(yǎng)護(hù)工作尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產(chǎn)生收縮，主要是控制好構(gòu)件的濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)。對(duì)于大體積混凝土，有條件時(shí)宜采用蓄水或流水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為14~28天。

（3）混凝土的降溫和保溫工作：對(duì)于大體積混凝土，施工時(shí)應(yīng)充分考慮水泥水化熱問(wèn)題。采取必要的降溫措施（埋設(shè)散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現(xiàn)、降低峰值。澆搗成型后，應(yīng)采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以防止由于混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而引起的溫度裂縫。

（4）避免在雨中或大風(fēng)中澆灌混凝土。

（5）夏季應(yīng)注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)經(jīng)試驗(yàn)可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。結(jié)語(yǔ)

本文分析了預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁常見裂縫類型，裂縫的成因及預(yù)防裂縫產(chǎn)生的措施。根據(jù)筆者在京滬高鐵預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁懸臂澆筑施工的實(shí)踐表明，裂縫預(yù)防措施及處理措施是有效的，希望能夠?qū)σ院箢愃乒こ唐鸬浇梃b作用。

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Box Girder LIU Yan-ming CR17BG N0.3 Engineering Co.,Ltd, Hebei 050227, Shijiazhuang, China Abstract: The deleterious fratures on the prestressed concrete box girder can threaten the structure’s safety, decrease the structure’s life, and threaten the durability badly.In this article, the species and the caused reasons of the fratures are discussed in detail, and the treatments are also discussed.Key words: prestressed concrete box girder;fratures;reasons;treatments

劉燕明（1984-），男，安徽靈璧人，助理工程師，2009年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，工學(xué)學(xué)士。

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