连续梁桥施工裂缝分析与防治

姬勇

【摘要】在大跨度预应力混凝土连续梁桥施工过程中，由于设计、温度、施工工序等原因会使梁体产生不同程度的裂缝。本文结合工程实例对混凝土裂缝的成因进行了分析，并根据建模计算结果提出了相应的预防措施。

【关键词】连续箱梁；裂缝；成因；防治

1.工程概况及裂缝分布

某桥跨径为50+8x80+50m的预应力混凝土变截面连续箱梁。桥梁标准断面全宽49.5m，分为上、下行分离的两幅，单幅桥宽24.25m，两幅桥净距1m，0#块梁高6m，合龙块梁高2.2m。箱梁采用C50混凝土，挂篮悬臂施工。

箱梁在悬臂施工过程中，发现从2#块开始顶板、底板下方出现纵向裂缝。裂缝主要集中在箱室中间顶底板位置，具有较强的对称性和规律性，具体分布如下：

1）底板裂缝均为纵向裂缝，个别贯穿整个节段，横向分布主要集中在腹板两侧和箱室中部，裂缝宽度0.1-0.3mm；

2）顶板裂缝均为纵向裂缝，个别贯穿整个节段，横向分布为距腹板0.5-1m、2m、2.2m 及箱室中间，并呈对称分部，裂缝宽度0.1-0.3mm；

2.裂缝成因分析与防治

连续箱梁施工过程中产生裂缝的主要原因有混凝土、钢筋的质量缺陷；设计不足，如设计时未考虑现场的实际施工工况、结构安全储备过低等；悬臂施工时，挂篮刚度不足，使混凝土在浇筑过程中出现裂缝；混凝土内外温差过大；模板过早拆除或养护不及时、预应力张拉过早等都会导致裂缝出现。

2.1 温度导致裂缝

首先排除是整体升温降温所产生的裂缝，因为整体升温降温所产生的裂缝为片状，而不是现在的条状。因此，可能是温度梯度升降温引起的。混凝土浇筑后由于水化熱的影响在养护过程中箱梁混凝土内温度逐步升高，随后逐步降低至环境温度。从现场监控数据看出，箱梁混凝土浇筑前后温度变化在20℃左右。

混凝土初凝前基本不存在温度应力问题。初凝后，混凝土的强度、刚度逐渐形成，此时仍是升温过程，若内外温差较大，可能在混凝土表面产生温度裂缝；当水化热的释放高峰一过，进入降温过程，此时混凝土的强度、刚度增加得很快，若内外温差较大，也可能在混凝土的内部产生温度裂缝。因此采取控制混凝土的入模时间、浇筑时间、改进浇筑工艺等措施，减小混凝土水化热引起的内外温差大而对混凝土质量的影响很有必要。

根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）第7.2.8条，预应力混凝土受弯构件，在预应力和构件自重等施工荷载作用下截面边缘混凝土的法向应力应符合以下规定：

压应力：

拉应力： （截面配筋率大于0.4%）

针对温度因素，现利用Midas FEA进行建模分析。2#块纵桥向应力Sxx在（-6.84～2.07）MPa之间，满足规范要求，纵桥向不会产生横向裂缝；2#块横桥向整体应力Sxx在（-4.05～7.25）MPa之间，横桥向拉应力超过规范限值3.05MPa，横桥向有可能产生纵向裂缝。

图1 2#块产生的横桥向Syy应力

通过计算可知温差变化大会导致裂缝的出现。建议设计单位在设计过程中要考虑实际施工工况，提高安全储备；建议施工单位采取避开高温浇筑混凝土，同时在箱梁底板设置冷却管，通水降温等措施降低混凝土水化热。

2.2 防治措施

考虑到本桥出现的施工裂缝为悬臂浇筑施工过程中常见的裂缝，为混凝土收缩引起的非结构性裂缝，其对结构强度和承载力无影响。因此，考虑到造价问题，建议将底板、顶板横向钢筋由直径20cm间距15cm调整为直径16cm间距10cm。针对挂篮，增加前上横梁吊点，增加后锚点的垫梁受力面积，增加后锚预埋孔。改进施工工艺，在底板内腔采用压模，箱室开仓或用溜槽送料，浇筑顺序（底板从中间向两边，腹、顶板从远端向近端）。同时，降低水灰比，控制混凝土入模温度，缩短浇筑时间，加强养护，确保7天湿养。按设计规范张拉预应力，观察裂缝在后期施工过程的变化。在桥梁施工结束桥面铺装前，制定裂缝处理方案，建议针对裂缝所在位置的受力特点采取不同的处理措施。

参 考 文 献：

[1] 魏永霞.预应力混凝土箱梁施工裂缝分析与防治[J].中国水运，2009，09（11）.

[2] 邱名坤，梁新福.砼连续箱梁施工裂缝产生原因及控制[J].城市建设理论研究，2012，（5）.

[3] 中国土木工程学会桥梁及结构工程分会.第十七届全国桥梁学术会议论文集 下[C].北京：人民交通出版社，2006.

[4] JTG D62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.