预应力砼现浇箱梁腹板裂缝的成因与应对

摘要：箱梁腹板处开裂不仅会影响桥梁的外部感观，而且会危及桥梁结构的安全性与耐久性，故而不得小觑。本文结合笔者既往现浇箱梁施工实践经验，全面分析了预应力砼现浇箱梁腹板裂缝的所致成因并提出了相应的应对措施，以供参考借鉴。

关键词：现浇箱梁;腹板裂缝;所致成因;应对措施

中图分类号：TU74 文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2021）01-0000-00

1现浇箱梁腹板裂缝的所致成因

由于预应力砼现浇箱梁设计、施工或养护方面的缺陷，往往会导致桥梁因超负荷运营而造成薄弱环节出现开裂，尤其是对于箱梁腹板的斜向裂缝而言，其通常会降低桥梁整体结构的抗扭、抗剪及承载能力，不仅会影响桥梁的外部观感，而且还会影响桥梁结构的强度，降低桥梁工程的使用年限。导致现浇箱梁腹板裂缝的成因主要有以下几点：

（1）现浇箱梁设计计算不当，以致箱梁结构的抗弯能力、抗剪能力较差而出现裂缝;或是前期设计时未考虑温度应力的影响，从而导致腹板主拉应力受到影响而出现开裂;或是计算时未充分考虑箱梁结构的钢束曲率对腹板造成的应力影响，从而导致腹板在钢束应力的作用下出现开裂;或是结构尺寸如腹板厚度过薄，以致预应力筋保护层厚度不足而导致腹板开裂。（2）现浇箱梁腹板砼浇筑时的温控措施不当，导致温度应力集中超出腹板砼的抗拉强度而形成裂缝;或是腹板砼浇筑后因保温、保湿养护不当，而导致腹板砼出现裂缝;或是砼在收缩、徐变等的影响下，引发应力过于集中、应力重新分析或预应力损失等，而造成腹板主拉应力增大而加大开裂几率。（3）现浇箱梁腹板处的砼材料质量不达标或钢筋存在生锈、夹渣等质量缺陷，以致腹板结构强度不达标，无法抵抗外部荷载作用而出现开裂。（4）桥梁基础处理不当，从而导致基础因不均匀沉降或局部受力不均，而导致桥梁结构受力与抗力作用存在差异，或是在多方因素的综合影响下，使得支座处箱梁在弯应力与剪应力的综合作用下，导致腹板主拉应力过大而造成该位置出现裂缝。（5）现场施工组织不合理，如砼浇筑先后顺序不合理，或基础不均匀沉降、分层浇筑间歇过长、腹板侧模未及时拆除等，都在一定程度上加大了开裂几率。（6）桥梁后期长时间超载运营，较大的荷载应力使得腹板主拉应力加大而形成开裂。[1]

2现浇箱梁腹板裂缝的应对措施

2.1设计方面

（1）科学计算受力模式。结合箱梁工程实际，通过整体与局部相结合的方式，利用杆系有限元进行箱梁整体受力分析，再通过三维有限元进行腹板局部受力分析，进而规避因局部预应力分析不当而导致的开裂。（2）合理设计腹板厚度。现浇箱梁两侧腹板的厚度变化直接影响着腹板的主拉应力，因此，腹板厚度的设计除了要满足钢筋及预应力筋保护层的厚度要求，还要确保厚度变化应尽量缓和。（3）考虑温度应力影响。通过温度场有限元分析，以及我国桥梁施工相关规范，明确现浇箱梁的温度梯度模式，通过准确的温度模拟，减少温度应力而造成的开裂现象。（4）合理布置预应力筋。为显著提升箱梁腹板斜截面的承载性，顶板纵向应根据设计要求布置适宜数量的预应力下弯钢筋束;对于竖向预应力钢筋可结合箱梁结构选择U形竖向预应力钢筋，间距应根据桥梁结构形式计算比较后确定，并按照单双排的形式进行交错布置，以有效增强竖向预应力筋的拉伸量。

2.2施工方面

（1）严把腹板砼材料质量。1）优先选择低水化热水泥，尽量减小砼水灰比，以最大限度规避因水化热造成的砼内外温差过大而引发的开裂;2）加强对砼用砂石骨料的控制，及时做好砂石骨料的质量检验，确保砂石骨料的含泥量、含水率等参数满足相关标准要求，对于质量检测不满足要求的应及时退场不予接收;3）砼拌和作业前，应对砂石等原材料进行含水率检测，结合检测结果并严格依照设计及试验确定的配比参数进行拌和作业，确保砼坍落度适宜，并具备良好的和易性、流动性;4）在夏季高温环境下进行腹板砼浇筑作业时，应采取妥当的降温措施，以做好砼入仓温度的严格把控，具体如下：拌和用水加入冰块降温、箱梁模板通过洒水降温、散装水泥晾晒降温后使用、砂石骨料洒水降温、泵送砼用管道遮阳降温等温控措施。

（2）加强腹板砼施工控制。1）做好模板与支架施工控制。砼模板与支架施工前，应按要求做好基础承载力检验，防止砼浇筑过程中基础不均匀沉降而导致支架及模板发生变形，并按要求进行支架及模板的安装作业，確保安装精准、固定牢靠，以免砼浇筑过程中模板位移及变形而导致的裂缝。2）加强腹板砼浇筑施工控制。箱梁腹板砼采取分层浇筑，注意箱梁砼浇筑的闭合顺序及时间，按照先浇筑底板、横隔板、腹板及两侧顶板，然后浇筑其他部分顶板、翼缘板，新旧砼浇筑应严格控制间歇时间，确保先浇筑砼初凝前进行完成新混凝土的浇筑。3）严把腹板砼振捣施工控制。腹板砼振捣应采取高频式+插入式振捣器相结合的方式实施振捣作业，在腹板两侧按照上下两排对称布置的方式，依次搭接向前实施振捣，每次振捣的时长控制在15～30s，然后通过插入式振捣器辅助补振，以确保腹板砼振捣均匀、密实，不欠振、不漏振，腹板砼振捣至无下沉、无气泡生成且表面浮浆适宜后方可停止振捣。4）砼振捣作业完成后，应按要求及时予以保温保湿养护，现浇箱梁施工可采取喷淋养护，在大风或高温环境下，应加大养护频率，以免腹板砼因养护不到位而出现的干缩裂缝。

（3）加强预应力施工控制。1）预应力损失控制。首先，加强预应力管道施工质量控制，确保孔道流畅无弯折，优先选择管壁光滑的管道，防止摩擦系数过大的管道造成预应力束与管壁摩擦而导致的预应力损失;其次，针对砼弹性压缩而导致的预应力损失，可通过适当增加张拉时长予以短时间超张拉，然后返回至设计张拉值，以确保砼弹性压缩到位;此外，针对砼后期收缩、徐变而导致的预应力损失，一方面可通过严控砼配比质量，一方面可通过适当超张拉规避预应力损失。2）纵向预应力损失控制。在大吨位千斤顶完成箱梁的整体张拉后，通过单顶对群锚予以补张拉，确保补张拉后的各个钢绞线受力一致、均匀，进而使完成张拉锚固后的锚下应力保持均匀。3）“两平一直”与“三轴同心”控制。现浇箱梁张拉施工中，须对锚垫板倾角误差进行严格控制，确保锚垫板面与竖直方向的预应力钢束保持垂直，使千斤顶轴心、锚具轴心以及孔道轴心保持在一条水平线即“三轴同心”，对于校核未保持同一水平线的应调整后重新安装。4）竖向预应力损失控制。完成竖向预应力的张拉作业后，经校核确保符合锚固要求后，将螺帽按要求使用扭矩扳手进行紧固，同时，通过适当的超张拉以减少钢筋松弛及锚固扭矩而造成的预应力损失，但在超张拉时应注意控制好最大应力，确保在应力达标的基础上避免发生屈服破坏。5）合理实施二次张拉。通过合理的二次张拉，规避因钢筋松弛及砼徐变而导致的预应力损失，二次张拉时应控制好与一次张拉的时间间隔，以免腹板竖向应力不均匀分布而导致的腹板裂缝。[2]

3結语

腹板裂缝作为现浇箱梁较为常见的质量问题之一，如若控制不当即会导致箱梁使用过程中出现下挠度超限、承载力变差等问题。因此，务须要全面、深入分析致使腹板开裂的成因，并切实采取有效应对控制措施，把好源头，加强管控，从而为现浇箱梁施工质量的有效确保夯实根基。

参考文献

[1]李志强.预应力箱梁梁端腹板裂缝的成因与防控措施[J].工程技术研究，2020，5（2）：214-215.

[2]高新学.预应力混凝土箱梁腹板裂缝分析及控制措施[J].交通世界，2019（11）：94-95，103.

收稿日期：2020-12-05

作者简介：郑振颇（1973—），男，北京人，大专，研究方向：市政工程技术与管理。

Causes and Countermeasures of Cracks in Web of Prestressed Concrete Cast-in-place Box Girder

ZHENG Zhenpo

（Beijing Municipal Construction Co.，Ltd.，Beijing  100032）

Abstract： The crack at the box girder web will not only affect the external perception of the bridge， but also endanger the safety and durability of the bridge structure， so it should not be underestimated. Based on the author's previous practical experience in the construction of cast-in-place box girder， this paper comprehensively analyzes the causes of the cracks in the web of prestressed concrete cast-in-place box girder and puts forward the corresponding countermeasures for reference.

Key words： cast-in-place box girder; Web crack; The cause of; response