浅析空心板裂缝成因及预防措施

李 彪

(河北省交通规划设计院试验检测室)

1 前 言

简支板式桥是小跨径桥梁常用的结构形式，钢筋混凝土板式桥的跨径通常为5～13 m，截面形式包括空心板和实心板，施工方法多为预制装配和整体现浇。预应力板桥跨径通常为10～20 m，一般为空心板，预制装配的较多。

随着桥梁运营时间的增长及交通量的增加，板式梁桥的上部梁板也随之出现不同程度、不同类型的病害，在这些病害中，尤以梁板混凝土裂缝为主，主要针对在实际工程中梁板出现的裂缝，对其成因及预防措施进行了阐述。

2 成因分析及预防措施

2.1 空心板板底纵向裂缝

(1)病害概述

空心板板底纵向裂缝，该处纵向裂缝是与空心板梁空腔最低处相对应，或薄壁板底板与腹板转角处。裂缝处有渗水痕迹，表明裂缝已贯通空心板底板厚度，裂缝宽度为0.1～0.5 mm 左右。

(2)病害成因分析

①空心板纵向一般配有较强的钢筋或预应力筋约束了空心板横向收缩开裂，而横向箍筋较弱(旧规范设计的空心板箍筋采用φ8 光圆钢筋较多)，因此裂缝沿纵向开裂。

②设计空心板底板的厚度较小，钢筋密布，混凝土振捣不实，收缩下极易开裂。

③部分纵向裂缝有钢筋锈迹渗出时应特别注意，此种纵向裂缝可能为板内积水，纵向主筋锈胀而产生纵向裂缝。

④部分较大跨径的空心板桥，一般采用薄壁板结构，其板底出现有规律的纵向裂缝，目前有研究表明，运用薄壁结构理论对薄壁空心板进行畸变分析，结合能量法和有限条法计算活载作用下薄壁空心板的畸变应力，并对现行空心板标准图的畸变进行了验算，同时进行了现场荷载试验，理论分析结果和试验结果证明薄壁结构的畸变效应是导致空心板板底出现纵向裂缝的主要原因之一。此种裂缝一般为非荷载裂缝，不影响桥梁的承载能力，但裂缝超限后从桥梁使用性能来说应进行处理封闭，以满足桥梁耐久性要求。

(3)病害预防措施

①设计方面

加强空心板箍筋设计。适当加大空心板底板钢筋保护层厚度(部分空心板也可适当增加底板厚度)。薄壁板底板与腹板连接处增加倒角设计，是混凝土局部应力均匀过渡。

②施工方面

严格控制钢筋保护层厚度，防止钢筋走位。底板混凝土应振捣密实。混凝土材料、强度符合设计标准。

③养管方面

注意控制桥上超重、超载车辆行驶。发现裂缝应及时处理。

2.2 空心板板底横向裂缝

(1)病害概述

普通钢筋混凝土板桥梁底分布长细不一的横向裂缝，部分裂缝贯通板底，此种裂缝一般产生在单板受力或混凝土质量较差的板梁上。预应力空心板一般不存在板底横向裂缝，若存在横向裂缝则表明桥梁承载力不足，需要进行加固维修处理。

(2)病害成因分析

①空心板板底横向裂缝一般会出现在普通钢筋混凝土桥梁里，设计上一般为设计荷载等级小于目前超载车辆的荷载等级，较大荷载作用下板底混凝土开裂形成横向裂缝，此类裂缝在重车通过时裂缝宽度会发生明显的变化(通过裂缝放大镜可以观测到)。

②施工原因:预制板空心板混凝土顶板出现横向裂缝的主要原因，一是水泥用量过大或温差过大或养生不及时等易出现干缩裂缝，二是底座不牢，沉降不均匀出现横向断裂，三是吊装或堆码，受力支点不当出现断裂，四是施工时板底厚度控制不准确偏小。

荷载原因产生的裂缝，对于普通混凝土板若发展稳定且没有超过限值的话对结构无较大影响，若发展较快，则应采取加固措施。对于预应力空心板桥梁来说荷载裂缝应引起我们的重视，针对病害分析原因，并做出相应的加固处理措施。

(3)病害预防措施

①设计方面

严格按照国家相关规范进行设计。适当加大空心板底板钢筋保护层厚度。合理布置受力钢筋，不出现少筋超筋现象。

②施工方面

施工时注意混凝土的质量控制，做好混凝土的振捣、养生。预制吊装、安置主梁时考虑施工内力状态和重力加速度对结构的影响。混凝土材料、强度符合设计标准。严格按图施工，发现疑问立刻找设计方协商解决。

③养管方面

注意控制桥上超重、超载车辆行驶。发现裂缝应及时处理。

2.3 空心板板侧竖向裂缝

(1)病害概述

空心板边板(多为普通钢筋混凝土板)板侧常出现竖向裂缝，部分裂缝延伸至板底，严重的甚至贯穿整个板底。部分先张板中也有此种裂缝的分布。

(2)病害成因分析

①由混凝土收缩、碳化引起的裂缝。板侧混凝土收缩时，由于板侧上部受压，下部有较强的纵向钢筋约束较难开裂，因此此种原因产生的裂缝一般为两头窄中间宽，呈“枣核状”。此类裂缝对结构承载力影响不大，进行封闭处理即可。

②空心板施工所致，由于边板重心位置偏移，空心板吊点位置控制不理想，吊装时空心板倾斜，中性轴偏移，造成底部受拉钢筋骤减而产生裂缝。此裂缝在桥梁运营中对桥梁承载力也无较大影响，进行封闭即可。

③若裂缝从板侧贯通至整个板底，且裂缝在重车作用下宽度发生变化(用裂缝放大镜观测即可)，该裂缝为荷载裂缝，引起原因多为:边板单板受力、重车频繁在超车道行驶、空心板设计承载力不足等。

荷载原因产生的裂缝，对于普通混凝土板若发展稳定且没有超过限值的话对结构无较大影响，若发展较快，则应采取加固措施。对于预应力空心板桥梁来说荷载裂缝应引起我们的重视，针对病害分析原因，并做出相应的加固处理措施。

(3)病害预防措施

①设计方面

严格按照国家相关规范进行设计。适当加大空心板钢筋保护层厚度。合理布置受力钢筋，腹板钢筋应适当增加。

②施工方面

施工时注意混凝土的质量控制，做好混凝土的振捣、养生。合理预留吊点位置，严禁空心板在预制、吊装、安装主梁时发生偏斜。混凝土材料、强度符合设计标准。严格按图施工，发现疑问立刻找设计者协商解决。

③养管方面注意控制桥上超重、超载车辆行驶。发现裂缝应及时处理，防止裂缝进一步发展。

3 空心板板侧纵向裂缝

(1)病害概述

较小一部分空心板板侧存在纵向裂缝，此类裂缝较长，一般位于空心板板侧靠下缘位置处，宽度较大。病害照片如下所示。

(2)病害成因分析

①由混凝土收缩引起的裂缝。板侧混凝土收缩时，底板与腹板转角处厚度变化较大，收缩内力易在此处释放。同时由于腹板箍筋配置较弱，竖向约束能力较差，也易造成板侧纵向裂缝开裂。此类裂缝对结构承载力影响不大，进行封闭处理即可。

②对于较大跨径空心板桥梁一般采用后张法预应力。预应力钢束较多为腹板束，位于腹板中性轴下，较强的钢束预加力传递给腹板混凝土，在混凝土保护层不够，腹板较薄的情况下，混凝土产生开裂。此裂缝在桥梁运营中对桥梁承载力也无较大影响，但如果裂缝较严重的话应进行针对性的处理，包括进行裂缝封闭或粘贴钢板加固等措施。

大部分此类裂缝均无渗水现象，对结构承载力也无较大影响，但从结构耐久性考虑应及时进行封闭，以防受力钢筋受到外界环境侵蚀。

(3)病害预防措施

①设计方面

严格按照国家相关规范进行设计。适当加大空心板腹板厚度。加强腹板箍筋设计。

②施工方面

施工时注意混凝土的质量控制，做好混凝土的振捣、养生。混凝土材料、强度符合设计标准。预应力钢束应在混凝土达到设计强度时张拉。严格按图施工，发现疑问立刻找设计者协商解决。

③养管方面

注意控制桥上超重、超载车辆行驶。发现裂缝应及时处理，防止裂缝进一步发展。

4 结 语

梁板是桥的主要承重构件，承受着车辆荷载，运营时间不短增长，混凝土梁板产生裂缝是不可避免的，对于产生裂缝的梁板，要结合现场情况，查找裂缝的产生原因，采用恰当方法进行加固、维修以保证桥梁的安全运营。

［1］赵文秀.桥梁检测技术综述［J］. 公路与汽运，2009，(3):148.

［2］王建华，孙胜江.桥涵工程试验检测技术［M］.北京:人民交通出版社，2004.