高墩大跨连续刚构梁桥0#块裂纹裂缝成因分析及消除措施

2023-06-07王鑫

黑龙江交通科技 2023年6期

王鑫

(中铁二十局市政工程有限公司,甘肃兰州 730300)

进入十四五规划的开端之年,我国在高速公路建设的发展过程,更加注重大型结构物在施工及运营过程中的安全。连续刚构型梁桥因其设计理论与施工技术日趋成熟与完善,特别适用于单孔跨径80～150 m的范围。目前,在桥梁施工过程中,特别是对0#块阶段的施工,仍然存在混凝土出现早期裂纹裂缝的情况,早期该情况的出现,对在后期施工过程中会不断的发展,从而引起结构局部或整体的强度与刚度的减弱,导致耐久性降低,造成不必要的安全事故发生,因此必须加以重视。

1 工程概况

友联红河特大桥位于固原市彭阳县红河乡友联村,于拟建银川至昆明公路(G85)太阳山至彭阳段高速公路,桥梁全长为2 161.00 m,结构形式上部结构采用装配式预应力混凝土连续T梁+预应力混凝土连续刚构组合,下部梁墩及基础采用柱式、空心墩桩基础,桥台采用柱式台,基础采用桩基础。友联红河特大桥主桥为变截面预应力混凝土连续刚构桥,采用整体式断面,主桥桥跨组成为(65 m+5×118 m+65 m)+(76 m+2×140 m+76 m),起点桩号为K229+349,终点桩号为K230+501,主桥全长1 152 m。

特大桥采用双向四车道,整体式断面,左右幅分幅设置,桥梁全宽26.0 m,桥宽布置为0.525 m(防撞护栏)+11.725 m(行车道)+0.525 m(防撞护栏)=26.0 m。

2 0#块早期裂纹裂缝情况分析

友联红河特大桥19#主墩(主墩设计高度75 m)主要位于(65 m+5×118 m+65 m)的1号桥,0#～1#块的结构尺寸及施工材料参数如下。

19#墩0～1#块混凝土设计强度为C55标号,单幅混凝土用量为401.51 m3,设计图纸对该节段部件并未设置冷却水系统。施工过程中采用配合比具体参数为:(水泥∶砂∶碎石∶水∶粉煤灰∶外加剂∶聚丙烯纤维)为(430∶801∶1 061∶145∶53∶5.31∶0.9)kg,其中水泥采用P.O52.5级(低碱)水泥,水采用机井水,砂采用中砂,碎石采用5～20 mm连续级配碎石,粉煤灰采用F类Ⅰ级粉煤灰,减水剂采用HT-HPC聚羧酸高。

19#墩右幅0～1#块于2022年9月15日通过模板、预应力、钢筋验收,混凝土浇筑期间温度5～28 ℃,气候干燥,昼夜温差大。浇筑初期的环境温度:18 ℃,入模温度26.0 ℃,坍落度210 mm,至16日中午13∶20完成浇筑,9月24日竖向预应力开始张拉,张拉后的3个箱室腹板出现程度不同的裂纹裂缝。

表1 友联红河特大桥19#墩0#～1#块裂纹裂缝检测结果

初步分析裂纹裂缝成因主要包括以下的几种原因。

(1)混凝土强度早期上升较快,水化热反应剧烈。由于本次混凝土配合比中水泥含量较高,粉煤灰含量较低,导致强度上升速度过快,19#墩0#～1#块梁段浇筑后第三天的平均强度为59.8 MPa,即设计强度的108.7%,混凝土内部水化热反应剧烈,产生的温度裂纹裂缝。

(2)混凝土养生不及时,由于现场采用的是顶板“一布一膜”土工布覆盖养生。外模腹板带模养护、内箱室采用洒水养护,在拆模后养生不到位,没有及时进行土工布覆盖,养生过程中不足以满足混凝土表面的保湿效果,尤其是腹板。

(3)结构设计因素,因本项目为双支墩,0#块浇筑且强度形成以后, 墩身和0#～1#块形成门架结构,在纵向钢束没有张拉,便进行竖向钢束的张拉,门架结构受温度变化,产生水平力,导致腹板出现裂纹裂缝开裂情况。

3 0#块混凝土温度监控分析

结合19#墩0#～1#节段现场实际情况,考虑施工气候条件,混凝土的混凝土强度等级、配合比、混凝土总量、浇筑厚度,依照大体积混凝土施工标准(GB 50496-2018)及大体积混凝土温度测控技术规范(GB/T 51028-2015),将温度传感器直接埋入易发生裂纹裂缝的腹板区域混凝土中,真实地反映出混凝土浇筑体内的最高温升、里表温差、降温速率及环境温度。具体布置要求与方式如下。

(1)测温点的位置选择在温度变化大,容易散热、受环境温度影响大,温升最大和产生收缩拉应力最大的地方。

(2)监测点的布置范围以所选混凝土浇筑体平面图对称轴线的半条轴线为测试区,在测试区内监测点按平面分层布置。

(3)在测试区内,监测点的位置与数量依据温凝土浇筑体内温度场分布情况及温控的要求确定。

从现场实际监测数据分析中,混凝土在养护期间降温速率明显大于规范要求,其他指标符合规范要求。主要原因,在于19#桥墩0#～1#块设置有人洞,并非标准的封闭大体积混凝土,致使养护期间降温较快,从而导致构件可能出现由于混凝土收缩与温差造成的裂纹裂缝产生的可能性。