预应力混凝土连续箱梁桥裂缝研究分析

颜佩勋

摘要：对预应力混凝土连续箱梁桥裂缝现象进行分析，结合工程施工的基本状况，总结分析裂缝产生的原因，并构建针对性的处理策略，旨在通过箱梁顶板裂缝的控制及处理，提高城市道路桥梁工程施工的稳定性，为预应力混凝土连续箱梁桥的施工质量控制提供支持。

【关键词】箱梁砼裂缝原因分析；裂缝处理；砼质量控制

在城市道路建设发展中，预应力混凝土连续箱梁桥得到了广泛应用，通过这种结构设计，既满足道路跨越或立交通行的使用功能又体型较小节约工程造价。然而，在大跨度预应力砼连续箱梁桥浇筑施工过程中，尤其是高温季节常出现高标号混凝土裂缝问题，若这种裂缝问题不能得到及时处理，将会影响桥梁工程的质量及安全，给道路的正常交通通行带来隐患。因此，结合浏阳市西北环线跨线桥左幅第三联箱梁二次浇注顶板、翼板裂缝问题具体处理的过程，针对砼裂缝进行具体分析，优化施工组织和施工方案，在原材料及配合比、浇注振捣及养护等方面采取措施，裂缝问题得到了有效控制解决，为预应力混凝土连续箱梁桥裂缝预防及工程处理提供参考。

1.工程概况

浏阳市西北环线（李畋路-浏阳大道）建设项目位于浏阳市关口街道办事处境内，西起浏阳大道，东至李畋路。项目建设道路全长1270米，建设内容包括道路、桥涵、交通、排水、绿化、亮化等工程。其中主要包括两座桥梁工程，一座是跨浏阳大道分离式立交桥，全长331.5米，左幅跨径布置为：3×31.5m（等截面预应力砼连续箱梁桥）+57m（等截面钢箱梁桥）+3×30m（等截面预应力砼连续箱梁桥）+3×30m；另一座是跨渭川河桥，全长97米。跨线桥标准段桥宽13m，孔跨布置以3跨一联，主梁采用单箱双室箱型断面，梁高1.8m，顶宽13m，底宽7.8m；顶板厚250mm，底板厚220～400mm，腹板厚500～750mm。外腹板与顶板间采用半径1.5m圆弧过渡，外腹板与底板间设置半径0.6m的圆弧倒角。端横梁、中横梁厚度分别为1.5m、2.2m。监理与建设方人员巡查时发现，左幅第三联箱梁顶板及翼缘板出现横向裂缝（部分为贯穿裂缝），遂召开专家论证会并要求施工单位进行整改，专家认定造成裂缝的原因属于非结构性干缩裂缝，对桥梁结构影响有限，对桥梁的使用寿命和耐久性可能会产生一定的影响，要求调整混凝土配合比降低水泥用量加强混凝土养护，对已经出现的裂缝进行毕可法（固德邦环氧系列密封胶材料）灌浆封闭处理，同时后续加强桥面防水层施工处理。

2.裂缝产生原因分析

2.1原材料及配合比

在混凝土裂缝原因分析中，存在着原材料以及配合比控制不合理的问题，首先，混凝土是由砂石骨料、水泥、水、外加剂等物质拌合而成的。混凝土中的水泥与水形成水泥浆，实现对砂砾表面间隙的填充。水泥混凝土中的胶质材料，其性能可以保证混凝土的强度以及耐久性，当混凝土原材料的性能发生转变，会出现微小裂缝。其次，混凝土配合比不合理也是出现裂缝的原因。例如，在用水量一定的状况下，当水泥用量增大时，水化热就越大；在水灰比一定的状况下，混凝土的收缩状况会随着水灰比增大而增大。再次，减水剂的选择及其与水泥的相容性，对混泥土和易性的影响至关重要。因此，在高标号高性能预应力混凝土连续箱梁施工中，这些问题都是造成砼裂缝的重要原因。

2.2温度应力

通过对预应力混凝土连续箱梁桥工程项目的分析，当脆性混凝土结构受到温度应力影响时，会出现砼拉裂问题。对于预应力砼结构而言，在表面温度小于或等于工程表面温度时，当受到静载以及预应力的影响时，部分区域中的压应力储备会逐渐降低。而且，在预应力混凝土连续箱梁桥施工的过程中，夏季施工水化热大，砼表面温度与砼内部温度、与环境温度温差过大（大于20℃），水泥浆分布不均，混凝土终凝前热效应不均产生拉裂作用，也会出现裂缝现象。

2.3约束变形

在工程项目施工的过程中，当预应力混凝土连续箱梁桥混凝土没有达到规定的程度，会直接造成混凝土楼板弹性形变，使砼早期强度过低或是无强度时，工程承受的弯力、压力、拉力等都会造成工程内伤，严重的会出现断裂可能，而且，在施工中，当施工人员没有注意到钢筋的保护强度将板面负筋踩弯时，会出现制作负弯矩，从而出现工程裂缝。

3.裂缝处理

本项目箱梁砼裂缝采用固特邦毕可法灌注化学材料处理封闭裂缝，经有桥梁专项检测资质的单位试试验检测表明结构稳定，取得了较好效果，处理方法如下：

3.1裂缝调查

结合预应力混凝土连续箱梁桥工程特点，全面分析工程裂缝的性质、长度、宽度以及走向等情况。

3.2裂缝处理

在裂缝处理的过程中，使用钢丝刷等工具清除裂缝中的灰尘、松散层等物质，刷出混凝土上的浮灰，然后通过角磨机切“V”形槽的使用，进行裂缝的扩大处理，然后将裂缝中灌入浆液，提高裂缝处理的有效性。

3.3纸质胶带隔离

对裂缝切出的6-8㎜宽“V”形槽在其表面采用纸质胶带隔离，纸质胶带的宽度应大于“V”形槽宽度5㎜。

3.4设置灌胶嘴

在纸质胶带的外表面安装灌胶嘴，间距为30-50cm，在一条裂缝上必须设置有进浆、排气或出浆口。

3.5封缝

使用JN-F（低粘度灌缝胶）封口胶，用油灰刀均匀涂抹在纸质胶带隔离层的外面，厚约1-3mm、寬20-30㎜的胶泥，注意防止小气泡。

3.6灌注

使用专用的注胶器，注胶压力0.2MPa，在一条裂缝上的灌胶应由一端到另一端。在保证灌注顺畅的情况下，采用较低的灌注压力和较长的灌注时间低压慢注[2]。

3.7胶液固化

在JN-L使用的过程中，应该在温度为5℃以环境中进行固化处理，其中，固化时间应该结合温度的状况进行调整，通常状况下，在温度为25℃的状况下，可以将固化的时间控制在2-3d。

3.8灌胶效果

低粘度灌缝胶JN-L注入裂缝固化后，能很好的修复、粘结开裂的混凝土，有效的解决混凝土构件的渗水问题，消除病害隐患，提高结构的耐久性。

4.工程裂缝的原因分析

在瀏阳市西北环线浏阳大道跨线桥工程中，对工程裂缝的原因进行分析，出现裂缝的具体原因如下：第一，通过对现场裂缝的检查，左幅第三联箱梁底板、腹板均未发现裂缝，顶板、翼缘板在浇筑第2天后开始陆续发现出现横桥向裂缝，每跨基本均匀分布。从现场可知，出现裂缝的桥联（左幅第三联）落地支架及模板尚未拆除，且预应力尚未张拉，连续箱梁整体未受力，可以判断箱梁顶板裂缝为非受力裂缝。第二，箱梁为现浇的预应力混凝土结构，浇筑面积较大，且分两次浇筑，第一次浇筑箱梁底板及腹板，第二次浇筑箱梁顶板及翼缘板，两次浇筑时间间隔约12天，新老混凝土的热膨胀系数不同（万分之一），中跨产生了约6mm的膨胀，与统计的裂缝数量宽度近似相等。根据当时8月气温可知，箱梁顶板浇筑时，箱梁底板及腹板混凝土强度可以达到设计强度的80%左右、设计强度为C50，此时浇筑箱梁顶板及翼缘板混凝土，会受到底板及腹板在纵桥向较大的约束。另外箱梁顶板浇筑时，距离地面较高，顶板风速较大，外缘早期冷却较快，其拉应力会进一步加大，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时，极易导致混凝土开裂。

5.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝处理的优化措施

5.1高标号高性能混凝土的质量控制

在预应力混凝土连续箱梁桥裂缝处理的过程中，施工人员应该结合工程项目的设计状况，加强工程质量控制，通常状况下，在高标号混凝土质量控制中应该做到：第一，进行工程结构尺寸的严格控制，当出现结构自重与理论值不符的状况下，应该进行重新的检验及计算。第二，工程质量控制中，需要保证混凝土强度、弹性模量等达到工程项目的设计需求。第三，在混凝土配合比设计、添加剂控制中，应该结合工程项目的施工特点，进行材料的振捣及养护，有效防治工程裂缝现象的发生。

5.2工程预应力的质量控制

在工程项目预应力控制中，应该将预应力筋以及张拉工艺进行设计，将偏差控制在规定范围内，充分保证工程的张拉力达到设计要求。而且，在整个预应力控制的过程中，相关人员也应该结合工程的特点，改进预应力的张拉工艺，有效避免工程裂缝的出现。

5.3施工材质的控制

通过对预应力混凝土连续箱梁桥裂缝现象的分析，为了在工程中避免裂缝的出现，应该结合工程项目的施工特点，进行材质的控制，控制及检测方法如表一。

表1 桥梁材质特性检查方法

6.结束语

在预应力混凝土连续箱梁桥非受力性裂缝处理中，施工重点应该针对工程裂缝的特点，进行裂缝原因的分析，综合原材料及配合比、温度以及约束变形影响因素，对工程裂缝（不考虑沉降结构性裂缝）进行预防控制，及时消除安全隐患，为预应力混凝土连续箱梁桥裂缝处理方案的完善提供支持。

【参考文献】

[1]吴文清，翟建勋，张娴，赵昊，张慧.三向预应力混凝土连续箱梁桥横向加劲肋拓宽研究[J].现代交通技术，2018，15（02）：22-29.

[2]王凯.支架现浇预应力混凝土连续箱梁桥施工控制技术探讨[J].山东农业工程学院学报，2017，34（9）：34-38.