道桥预应力混凝土连续箱梁裂缝产生的原因与防治措施探析

孙雨

摘要：现代道桥工程规模逐步扩大，极大地推动了道桥施工技术的发展，在这种形势下，预应力混凝土连续箱梁施工技术在道桥工程中得到了非常广泛的运用。然而，在实际施工中，预应力混凝土连续箱梁施工过程中时常会出现裂缝，这些裂缝对于行车安全以及道桥的使用年限均有重大影响。有鉴于此，本文对道桥工程预应力混凝土连续箱梁裂缝产生的原因以及防治措施展开了探讨。关键词：市政道桥；预应力混凝土连续箱梁；裂缝产生原因；防治措施

一、预应力混凝土连续箱梁受力特点分析

预应力混凝土连续箱梁在市政道桥中应用较多，其中大部分箱梁属于弯梁形式，在此主要以预应力混凝土连续箱梁中的弯梁为例分析其受力特点，主要有以下特点：（1）结构自重，对于连续弯梁，弯梁内外侧长度差异影响到桥梁的自重分布，相对于桥轴线，桥梁曲线外侧的自重远大于桥梁内侧的结构自重，半径越小，这种差异越明显；（2）预应力荷载，预应力混凝土弯梁中，预应力在既存在着高度方向的竖向弯曲，同时在平面径向也存在着弯曲，因而在高度方向，预应力是变化的；（3）收缩徐变效应，混凝土的收缩徐变属于正常变化，但是对于预应力混凝土箱梁，预应力的作用使得结构容易出现内力重新分配，其中收缩对于曲线变化的桥面影响较大，徐变作用对于桥梁的平面影响不大，但是对桥梁的挠度影响较大。此外，在桥梁的温度效应、活载效应、支座支力等方面都存在着一定的特点。

二、预应力混凝土连续箱梁常见裂缝及其产生原因分析

（1）横隔板裂缝。横隔板裂缝在预应力混凝土箱梁结构中较为常见，通过对横隔板出现裂缝后的局部使用有限元进行分析，最终结果显示箱梁人洞附近存在着明显的应力集中，应力集中的出现使得人洞附近很容易发生放射性裂缝，横隔板会在支反力作用下出现劈裂裂缝，这一裂缝的出现与轴向杆件受到轴向力破碎的形式类似，因此人洞附近存在的应力集中会造成横隔板裂缝的出现。

（2）弯曲裂缝。弯曲裂缝在预应力混凝土箱梁结构中也较为多见，一般在剪力较小的跨中区域或者是支座负弯矩位置发生，究其原因主要是弯曲正应力造成的，随着桥梁的不断使用，出现的裂缝会逐渐的扩展，并且到达受压区域，此时，裂缝表现的较为明显，同时裂缝的位置不在局限于跨中位置，从跨中位置已经开始向两边扩展。弯曲裂缝的出现于混凝土抗拉强度的极限状态有着密切关系，对于预应力混凝土连续箱梁而言，梁的顶部存在着负弯矩，而梁的底部存在着正弯矩，这两个部位都可以出现不同程度的弯曲裂缝，部分裂缝可到达腹板位置。但是在梁顶部分负弯矩位置处，拉应力在减小的过程中，弯矩会重新分配，因此这类裂缝不容易出现。

（3）腹板斜裂缝。腹板斜裂缝即就是主拉应力裂缝，这类裂缝在预应力混凝土箱梁结构中比较普遍，腹板斜裂缝多发生在支座附近剪应力较大的位置，在裂缝分布形式上呈现出中心向两边扩散，裂缝一般与梁轴线之间呈现出一定的夹角，一般在30°-50°之间，如果不进行及时的处理，裂缝会随着使用时间的推移逐渐增加，最后將影响到桥梁的正常使用。造成腹板斜裂缝的原因较多，在施工阶段，临时荷载超过了设计阶段的临时荷载，裂缝作用点位置出现了应力集中后者是混凝土拆模时间过早，致使混凝土没有达到龄期要求。

（4）底板保护层混凝土劈裂裂缝

造成底板保护层混凝土劈裂裂缝的原因较多，比如：混凝土施工质量不符合要求、保护层厚度过小、内部钢筋的腐蚀等均可造成保护层混凝土劈裂裂缝。

三、预应力混凝土连续箱梁裂缝防治措施

（1）设计方面

在设计过程中应该严格按照设计规范要求完成设计，除此之外，在设计中应该注意以下下几点：①设计中适当的加厚腹板厚度，从而促进箱梁截面主拉应力、正应力以及剪应力的改善；②严格控制桥梁主跨与边跨的比例，保证预应力混凝土箱梁的受力均匀性；③科学的进行受力分析，保证箱梁结构中的预应力钢束与普通钢筋配制的合理性，从而促进桥梁结构的受力均匀性；④箱梁结构中预应力钢束布置应尽可能的接近腹板，这样可缩短预应力钢束的受力路径，避免了预应力传力过程中出现的局部应力变化，此外主筋的布置应综合箱梁的肋、板刚度比及其刚度变化合理的布置分配；⑤对于设计完成的预应力连续箱梁除了做好主拉应力以及纵向正应力的验算之外，还应该重视抗剪截面以及抗剪极限强度的验算，特别是腹板位置的配筋验算以及抗剪验算等，保证腹板截面与受力符合实际要求。

（2）施工方面

在预应力混凝土箱梁施工阶段同样的需要严格按照使用工艺以及操作流程完成操作，同时控制好施工质量，此外，还应该注意以下几点：①根据桥梁工程概况采用低水化热或中水化热的水泥种类，控制好混凝土的骨料级配，同时还可以通过一些外加剂减少水泥用量，从而降低施工中的水化热，消除温度变化对箱梁机构受力影响；②在施工组织设计中，编制合理的施工方法，同时严格控制施工顺序，避免顺序不当造成的临时荷载超载或者应力集中的发生；③协调好施工现场的安全、进度和质量，杜绝过分追求进度造成的施工质量低下；④严格按照设计要求控制好预应力钢束、钢筋、波纹管之间的距离，避免人为因素造成间距与设计不符。

预应力混凝土连续箱梁结构具有结构刚度好、变形小、行车舒适等优点，在40m—200m 跨径范围内有着广泛的应用价值，但是在实际的生活中，预应力混凝土连续箱梁由于设计原因、施工原因、使用环境因素等多个因素的影响，在使用中会出现一定的裂缝。只有明确常见的裂缝种类以及成因，才能不断地积累经验，在后期的设计和施工中注意避免，从而减少或者消除裂缝的发生。

参考文献：

[1]龚鹏剑. 探析市政道桥预应力混凝土连续箱梁裂缝产生原因及防治措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2015（14）.

[2]钟飞龙， 寿雪女. 探析市政道桥预应力混凝土连续箱梁裂缝产生原因及防治措施[J]. 建筑工程技术与设计， 2016（13）.

[3]方传俊. 预应力混凝土刚构-连续组合箱梁桥裂缝形成原因[J]. 城市地理， 2017（12）.

（作者单位：沈阳众赢桥梁预制板有限公司）