浅析预应力混凝土预制箱梁常见裂缝的施工控制

谢煜

【摘 要】预应力预制箱梁具有完整性好、承载力大的优点，因此，在桥梁建设中被广泛的运用，但随着交通事业的飞速发展，预应力混凝土预制箱梁裂缝问题在实际的项目工程中日益暴露明显，本文主要针对预应力混凝土预制箱梁在施工中常见的裂缝，并分析产生的原因，由此从材料、工艺等方面初步提出一些控制措施和注意事项。

【关键词】预制箱梁；施工控制；箱梁裂缝

前言：

在建设项目工程的施工中，预应力混凝土预制箱梁作为一种优质高效地成熟工艺，已被广泛的应用到铁路桥梁施工中。但是在预应力混凝土预制箱梁的施工施工中或者使用阶段，往往会出现各种不同性质的裂缝问题，有的在施工时因为受到温度的应力、原材料的质量以及施工的工艺等因素的影响，然而如何科学有效的加强预制箱梁裂缝的施工控制是当前桥梁工程需要解决的关键问题。

一、常见的箱梁裂缝的形式

1.箱梁腹板收缩裂缝：大多发生在脱模2-3天内，裂缝通常从上梁肋到下梁肋，整个腹板裂通，宽度一般都在0.2-0.4mm之间，施加预应力后大多会闭合。这大多为混凝土收缩和温差所致，如较低的外界温度，混凝土混合料进行预热，使应力分布不均造成。

2.箱梁底板裂缝：箱梁底板上发生不规则裂缝，由于梁摸受力性能与横向不变形截面显得有很大的不同，主要是由于腹板与底板受力不均造成。

3.梁端錨固处的裂缝：它通常发生在梁端或预应力筋锚固处，裂缝比较短小，发生在梁端时多与钢丝束方向一致，在锚固处时与梁纵轴多为30°—45°。随着安装使用，也会逐渐趋于稳定。这主要是由于端部应力集中，混凝土质量不良所致。

4.箱梁弯曲裂缝：主要是由于混凝土的抗拉应力不足导致的裂缝产生。弯曲裂缝一般都相对很小，结构不受损伤，但在外荷反复作用下裂缝有可能会扩大。

5.预应力梁下翼缘的纵向裂缝：多在梁端第一、二节间的下缘侧面及梁底，或腹板与下翼缘交界处，腹板处也有存在，裂缝一般处于最为的一排钢丝束部位，宽度一般都在0.05-01mm之间。产生的主要原因是由于下翼缘受到过高的纵向压力所致，保护层太薄或混凝土质量不好。

二、箱梁裂缝产生的原因

1.箱梁混凝土中产生裂缝有很多种原因，高强混凝土由于其水泥用量大多在（350～500kg/m3），是普通混凝土的1.5～2倍。这样在混凝土生成过程中由于水泥水化而引起的体积收缩即自缩就大于普通的混凝土，与普通混凝土相对，出现收缩裂缝的机率也相对较大。混凝土硬化期间水泥放出大量的水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，就会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但是表面的湿度可能产生的变化较大或者发生剧烈变化。若是养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，通常也会导致裂缝的发生。

2.混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104， 长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。

3.在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。在一般的设计中，都是要求不出现拉应力或者只允许出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。设计时除了按照相关的规范进行主应力计算以外，还需要对各种应力，特别是局部应力的可能分布状态要有足够的的定性分析以及进行必要的定量分析。以便优化调整箱梁截面尺寸，合理布置预应力束；对预应力钢束锚固端两侧的危险截面应加以验算。布置适量的普通钢筋，以进一步提高箱梁结构局部区域的抗裂性能，增加构件的局部强度，取用合理的技术经济指标。

三、裂缝的预防措施

1.严把原材料质量关。进场材料必须经严格检验后方能使用，采用单掺粉煤灰或者双惨粉煤灰加矿粉的方式，减少水泥用量，水泥初凝时间必须大于45分钟。细集料使用级配良好的中砂，细度模数Mx应在2.6-3.0范围，含泥量小于2%。粗骨料使用质地坚硬、级配良好的碎石，含泥量小于1%，针片状颗粒含量应小于5%。严格控制水灰比，保证水的用量控制在标准范围之内。

2.混凝土拌和：细致分析混凝土集料的配比，控制混凝土的水灰比，减少混凝土的坍落度，合理掺加减水剂。混凝土拌和时间控制在2min，不能过短，也不能过长。搅拌时间短混合料不均匀，时间过长，会破坏材料的结构。保证混凝土的均匀性，严格控制加水量，经常检测混凝土的坍落度，以保证混凝土具有良好的和易性。

3.混凝土的浇注：混凝土的浇注工作，应该选择一天中温度较低的时候进行，采用插入式振捣器振捣时，移动间距则不应超过振捣器作用半径的1.5倍，对每一振捣部位必须振动到混凝土停止下沉，不在冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆，边振动边徐徐提出振动棒，避免过振，造成混凝土离析。混凝土要分层浇筑，一般分层厚度为30cm，即每层厚度应在振捣深度范围内。相邻两层的浇筑时间是在下层混凝土初凝前要完成上层混凝土的浇筑，只有这样才有利于形成一个整体。混凝土浇筑时要防止入模混凝土撞击模板和钢筋，防止混凝土离析、损坏模板和钢筋移位，防止模板产生过大的变形，造成混凝开裂。

4.混凝土养护：不论是收缩裂缝还是温度裂缝，混凝土的养护都是较为关键的。一般的待混凝土脱模之后，才开始洒水养护的方法是错误的。应该在混凝土完成浇注收浆后，尽快将土工布覆盖以及进行洒水养护，使混凝土表面始终保持在湿润状态，不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量，混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热，以免混凝土由于温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大产生裂缝，养护时间不能少于两周。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此，混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

5.内模：内模在使用之前应该经过全面的检查，不得存在焊接松动，锈蚀破坏，凹凸不平整，致使顶面混凝土厚度不均匀开裂。因此，预制之前检查芯模是否完好就显得格外重要。混凝土在初凝后，模板不能受到振动，预埋和外露钢筋不能受力。混凝土强度未达2.5Mpa前，不能承受行人、运输工具、模板、支架等任何荷载。

结束语：针对上述预制箱梁易出现的裂缝通病，在施工过程中采取相应措施，以有效的提高箱梁的预制质量。预应力混凝土箱梁是桥梁的承重结构，因此，在预制过程之前，一定要制定出施工工艺规程，对所有参与施工的人员进行技术交底。掌握关键工序的技术要点，严格按规范要求检测各项指标，对重点部位采取合理的处理措施加以解决，以进一步减少出现裂缝的隐患，提高混凝土箱梁预制质量。

参考文献：

[1]楼庄鸿；预应力混凝土桥梁的裂缝；公路交通科技；2000；（6）

[2]王贵增；王贵岭；浅谈预应力混凝土连续梁桥的施工方法[J]；黑龙江交通科技；2008（11）

[3]王铁梦；工程结构裂缝控制[M]；北京中国建筑工业出版社；1997

[4]铁道部科学研究院佛山院；东圃特大桥检查、检测报告[R]；2004

[5]贺铁飞；多跨预应力混凝土连续梁桥施工控制关键问题研究[D]；武汉理工大学；2007