大跨径预应力混凝土连续刚构桥施工裂缝成因分析

杨福远

(贵州桥梁建设集团有限责任公司)

0 引 言

贵州瓮马高速公路总承包T4 合同段起讫桩号为K35 +660～K46 +060，路线全长10.4 km，桥隧比为13.94%，路基宽度24.5 m。经老鹰山大桥，中心桩号K38 +360，上部结构为14 ×40 m 预制箱梁跨县道X914;福泉互通一座，含主线桥1 座，匝道桥6 座，主线桥为猫坡大桥，中心桩号左幅K42+232、右幅K42 +225，上部结构为3 ×30 m+3 ×22 m 预制箱梁;AK0 +026 匝道桥为6 ×20 m 现浇箱梁;左AK0 +499(右AK0 +517)匝道桥为7 ×30 m 预制箱梁;EK0 +213 匝道桥为8 ×20 m 预制箱梁;AK1 +190 匝道桥为20 ×40 m 预制箱梁;AK2 +645 匝道桥为10 ×40 m 预制箱梁;于燕子塘设立交一座跨过立旦村道，中心桩号K43 +760，上部结构为3×20m 预制箱梁;在浪坝河设浪坝河特大桥一座，中心桩号K46 +100，上部构造为2 ×40m 预制箱梁+ (100 +180 +100)连续刚构+4 ×40 m 预制箱梁，本合同段承担瓮安岸引桥及主桥施工。以下主要对该工程中连续钢构桥梁的施工裂缝成因进行分析和研究。

1 0#块的裂缝

1.1 0#块开裂现象

根据工程实例可以得知，零号块的主要特点是体积大以及高度大，通常分成两次或者以上次数进行混凝土浇筑，它的腹板上半段和顶板是最后浇注的，在拆模的过程中经常会出现腹板的上半段产生竖向裂缝的现象，并且在顶板上出现和上述竖向裂缝进行对应的水平裂缝。

1.2 开裂原因

在对0#块进行混凝土浇筑过程中，没有采取一次浇筑成型的方法，而是采用两次或者以上次数进行浇筑。在这种情况下，在第一次浇筑完成的混凝土产生收缩以及降温之后，第二次或者以上次数浇筑的混凝土产生的收缩以及降温会受到第一次浇筑的混凝土的约束，从而导致零号块产生开裂现象。开裂产生的主要原因与承台上方桥墩开裂现象时十分相似的，有时候也被成为“基岩约束效应”。

1.3 防裂措施

对0#块裂缝进行预防的措施如下:(1)在施工中，采用水热化程度比较低以及低收缩性的混凝土，对混凝土的配料进行改进，尽量的对水泥的用量进行降低，使用粉煤灰和矿粉等。(2)在浇筑过程中，应该尽量的运用连续一次浇筑的方法，如果实在不行可以选择采用二次浇筑的方法，但是如果采用二次浇筑也必须要对两次浇筑的间隔时间进行尽量的缩短;(3)做好混凝土的养护，在混凝土浇筑完成之后需要及时的采用有效的措施进行养护;(4)运用冷却管对水热化温度进行控制。

2 箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝

2.1 开裂现象

在贵州瓮马高速公路预应力混凝土连续钢构桥施工中，发现箱梁相邻的两个施工节段之间经常会出现该类裂缝，比较严重的裂缝的额宽度为1～2 mm，有的裂缝甚至更宽。

2.2 开裂原因

开裂原因有两个方面:(1)移动支架缺乏足够的整体刚度，在对混凝土进行浇筑的过程中移动支架会产生比较大的变形，并且吊带调节不灵;(2)没有按照要求的浇筑程序对混凝土进行浇筑，而是首先浇筑后端，再接着向前进行混凝土浇筑，导致前端荷载过重使得支架产生变形，最终导致后端混凝土产生开裂。

2.3 预防措施

箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝的预防措施主要有以下几个方面:(1)支架必须具备足够刚度和强度，必须采用相当于实际荷载的荷载预压，除强度满足需要外，其最大挠度应小于或等于2.0 cm。(2)支架吊带应便于调节，当发现前端挠度较大时，可给予调回。精轧螺纹钢容易产生脆性破坏，是施工中的不安全因素。(3)严格按照混凝土浇筑程序进行混凝土浇筑，从前向后进行浇筑。(4)万一施工中出现节缝开裂现象，必须向上级报告，停下来寻找原因，拟定整改措施，而不应隐瞒实情，用水泥砂浆一抹了之。

3 箱梁翼板和底板纵向裂缝

3.1 开裂现象

翼板顺横向预应力钢筋孔道位置开裂。

3.2 开裂原因

箱梁翼板和底板纵向裂缝的主要原因是翼板处于悬臂箱梁桥的受拉区，其拉应力靠施加纵向预应力予以抵消，在箱梁逐段浇注过程中，当前端张拉预应力时，预压应力在箱梁内是有一定斜度的，在前几段的边缘即翼板部位会出现压应力死角。当在这些压应力死角区域张拉横向预应力时，在横向预应力钢筋周围产生的拉应力与上述拉应力叠加，最终导致翼板出现裂缝。

3.3 预防措施

箱梁翼板和底板纵向裂缝的预防措施主要如下:(1)在纵向预应力张拉节段后第三节段才能张拉横向预应力筋;(2)分二次张拉横向预应力筋。

4 箱梁顶板和底板纵向裂缝

4.1 顶板纵向裂缝

(1)开裂现象。

顶板纵向裂缝主要指的是在顶板的中部或者是腋下终点的下方出现开裂的现象。

(2)顶板纵向裂缝成因。

顶板纵向裂缝产生的主要原因如下:一是没有进行横向预应力筋的设置;二是设置的横向预应力筋没有在板跨跨中部位进行向下弯曲，所以在跨中部位的界面产生正弯矩，导致出现裂缝;三是对纵向预应力筋张拉中张拉过度;四是混凝土收缩、水化热和表面温度下降。

(3)预防措施。

正确设计横向预应力筋，使其在跨中下弯，正确施工;严格控制顶板纵向预应力筋张拉值;采用低收缩、低水化热混凝土。

4.2 底板纵向裂缝

(1)开裂现象。

底板顺纵向预应力筋(管道位置)开裂。

(2)底板纵向裂缝成因。

底板纵向裂缝产生的主要原因如下:在对底板预应力筋束管道的设计中，其下方的设计尺寸过小;在施工中没有按照设计尺寸对底板预应力筋束管道进行施工;底板横向钢筋尺寸偏小;混凝土收缩、水化热降温。

(3)预防措施。

底板纵向裂缝主要预防措施是保证按照规定进行设计，并且在施工中严格按照设计要求进行施工，并且在底板中设置尺寸合理的钢筋;采用低收缩、低水化热混凝土。

4.3 箱梁合拢段顶、底板纵向裂缝

(1)开裂现象

合拢段顶、底板各有数条纵向裂缝，通常是不会往相邻的节段进行扩散的。

(2)箱梁合拢段顶、底板纵向裂缝成因

箱梁合拢段顶、底板纵向裂缝产生的主要原因是合拢段混凝土与相邻节段混凝土之间的收缩差和水化热降温。

(3)预防措施

合拢段更应采用低收缩、低水化热混凝土;加强养生，克服板的下方不便浇水养生的困难。

5 齿板及其附近的裂缝

5.1 齿板尾部裂缝

(1)开裂现象。在齿板的尾部以及和齿板连接的顶板的底板出现了裂缝，有些裂缝的产生甚至会导致齿板尾部的混凝土因为裂缝过于严重而产生崩落。

(2)齿板尾部裂缝产生原因。

齿板尾部裂缝产生的主要原因是在进行预应力张拉的过程中，因为弯道中的预应力筋对混凝土产生径向冲切力，而预应力筋弯道结束段的混凝土比较薄，并且钢筋配置不足，所以导致混凝土被冲坏而产生裂缝。

(3)预防措施。

齿板尾部应有足够的尺寸，并配置足够的抗冲切力和拉力的钢筋。

5.2 齿板前和齿板后的裂缝

(1)开裂现象

齿板前部以及后部以及底板的锚前出现裂缝，并且裂缝是顺着纵向预应力筋的方向的，裂缝的方向通常是水平方向以及斜向的。

(2)齿板前和齿板后的裂缝产生原因

齿板前和齿板后的裂缝产生原因有以下几个方面:(1)锚固前的混凝土受到纵向压力以及横向拉力的作用;(2)锚固后的混凝土受到拉力作用，并且锚侧混凝土受到剪力作用;(3)在设计中因为将齿板设置在顶板或者是底板上，但是没有仅仅贴着腹板;(4)在锚固之前以及之后没有设置抗抵局部拉应力以及剪应力的钢筋。

(3)预防措施

齿板应紧贴腹板设置，以改善其受力状况;齿板、齿板前和齿板后应配置足以抵抗局部拉应力和剪切力的钢筋。

6 结 语

综上所述，预应力混凝土连续钢构桥的施工裂缝存在位置的比较普遍的，其成因也是比较复杂的，并且根据裂缝存在的具体位置对产生裂缝的原因进行分析，并且根据原因找出有效的预防措施，从而保证钢构桥梁的质量和运营安全。

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［4］龚科.不对称边跨预应力混凝土连续梁桥施工监控［J］.城市道桥与防洪，2007，(3):78－79.