（中国建筑土木建设有限公司，北京 丰台）
摘要：预应力混凝土桥梁因其优越的工作性能和跨越能力,被广泛应用于公路桥梁领域,但其在荷载、环境等因素的作用下仍会产生裂缝,影响工作性能和耐久性.论文就预应力混凝土桥梁产生裂缝的原因进行简单分析,并结合本人所经历的桥梁裂缝及处理实践，希望能给相关从业人员提供参考。
关键词：预应力；混凝土；桥梁开裂；现象分析
一、概述
20世纪70年代以来，预应力结构混凝土箱桥梁成为现代桥梁建筑的发展主流，但是在桥梁施工和使用过程中，很多部位都出现了开裂问题，直接影响到了桥梁的性能和寿命，因此，对于此类预应力混凝土桥梁的裂缝的产生原因和处置措施进行分析研究当是首要。
1、预应力混凝土桥梁的裂缝及成因
1.1典型裂缝分析
对预应力混凝土连续桥梁的裂缝进行了调查，可以发现【1】，裂缝产生的形态各异，产生位置也不尽相同，总的来说，裂缝形态表现为：顶板、底板横向裂缝；顶板、底板纵向裂缝；腹板竖向裂缝；腹板斜向裂缝；横隔板裂缝；预应力钢束锚固区裂缝；沿预应力钢束的顺筋裂缝。其中箱梁桥建筑常见的裂缝病害有腹板斜裂缝，其特征是位于L/3附近，与水平面大致成45度角度，在跨中两边成八字形；顶板纵向裂缝，其特征是在顶板上沿顺桥向分布，离开腹板一定距离；横隔板发散裂缝，其特征是在横隔板上以过人孔为中心，呈发散状；地板横向裂缝，其特征是通常位于跨中附近地板，竖桥向分布；顶板横向裂缝，其特征是通常在桥墩墩顶附近，竖桥向分布。
1.2裂缝状况分析
按照受力载荷，裂缝总体可以分为几种：原生裂缝；干缩裂缝；受力引起的裂缝；变形引起的裂缝。而变形裂缝在所有的产生裂缝比例最高，因此应当对此类裂缝多加重视。
1.3裂缝成因分析
预应力混凝土桥梁的裂缝产生原因涉及到多个方面，例如结构设计、施工工艺、气候条件、日常养护等。为了对裂缝的产生原因进行归类分析，我们可以将裂缝分为荷载裂缝和非荷载裂缝，进一步分析这两种裂缝的成因。
1.1.1荷载裂缝
预应力混凝土桥梁裂缝按照引起的内力类型不同，可以分为受弯裂缝、受剪裂缝、受扭裂缝，而且还可能产生受拉裂缝、受压裂缝。
（1）受弯裂缝和受剪裂缝
预应力混凝土箱型桥有简支粱桥、连续桥梁两类。对于简支桥梁来说，在多荷载引起弯矩作用下，跨跨中附近截面底部拉应力超过了混凝土的抗拉强度，就会产生受弯裂缝；在剪力的作用下，支座腹板中性轴附近的剪应力引起微元体的主拉应力超过混凝土抗拉强度时，就会产生腹剪斜裂缝；在弯矩和剪力共同作用下，剪跨区的受弯裂缝就会演变成为弯剪斜裂缝。对于连续桥梁来说，各跨的正弯矩区段、负弯矩区段都会产生受弯和受剪裂缝。
（2）受扭裂缝
预应力混凝土箱型桥会受到桥面的各种荷载，这些荷载很容易偏离桥梁纵轴线，因此就会产生扭力。箱桥梁的两翼部分均会收到荷载，对于边缘来说只是收到弯矩和剪力，但是对箱梁主体而言，边缘的剪力部分是沿梁纵轴线分布的线性荷载，而边缘的弯矩则是沿箱梁纵轴分布的线扭矩，这些荷载是的箱梁同时受到弯矩、剪力、扭矩。扭矩作用通常会引起螺旋式的斜裂缝。
1.1.2非荷载裂缝
（1）收缩裂缝
收缩裂缝是在桥梁施工阶段一级成桥以后都非常常见的一种裂缝，可能发生在任何部位。收缩裂缝不会立即影响桥梁建筑结构的安全运行，但严重影响了结构的耐久性，可能造成钢筋锈蚀、混凝土剥落现象。
（2）温度裂缝
预应力混凝土箱桥梁建筑在施工阶段，如果没有采取有效措施降低工程水化热，混凝土内部的温度会达到很高的数值，这样内外温差相差极大，就会因为温度问题而产生裂缝，即温度裂缝。
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（3）其他裂缝
裂缝的引起原因有很多，例如预应力钢筋布置不当、边界约束条件不合理、施工或设计不满足要求等都会引起各种各样的裂缝。
二、施工方法
2.1 整体现浇施工法
整体现浇施工通常一联为整体浇注混凝土而成【2】。整体现浇施工法的特点如下：①桥梁的整体性好，施工平稳、可靠、不需大型起重设备;②桥梁施工过程中无体系转换，不产生恒载徐变二次力，施工方便;③预应力混凝土连续桥梁可以采用预应力体系，使结构构造简化，方便施工;④需要使用大量施工支架，跨河桥梁搭设支架影响河道的通航与排洪，施工期间支架可能受到洪水和漂流物的威胁;⑤施工工期长、费用高，需要有较大的施工场地，施工管理复杂。
2.2 预制简支连续施工法
预制简支连续施工又称先简支后连续施工法。其程序为：预制简支梁，分片进行预制安装， 预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋(正弯矩)的张拉锚固，安装完成后经调整位置(横桥向及标高)，浇筑墩顶接头处混凝土，更换支座，进行第二次预应力筋(负弯矩筋)的张拉锚固，进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工。
2.3 悬臂施工法
用悬臂施工法建造预应力混凝土连续桥梁，分悬浇和悬拼两种，其施工程序和特点与悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂桥基本相同。
三、预应力混凝土箱桥梁的裂缝防护措施
预应力混凝土箱桥梁在国内外都得到了迅速的发展，综合考虑多种因素，从施工、设计和维护三方面，对箱桥梁的裂缝产生进行了防护研究，提出以下的一些建议。
3.1设计方面
(1)利用最新的结构设计软件，考虑到多种因素，分析桥梁空间受力特性，进一步优化桥梁结构参数，保证桥梁建筑的可靠性【3】。
(2)在对箱桥梁进行结构分析计算时，应当考虑两种或两种以上的原因同时出现，同时考虑到恒载、活载、温度骤降和基础不均匀沉降等载荷因素的影响。
(3)根据裂缝的实际情况，进行结构的抗疲劳、抗裂验算。弯曲或剪切引起的裂缝进行分析研究时，应当考虑其耐疲劳问题。
(4)加强与施工单位的合作联系，充分考虑施工过程中的突发情况，准确把握施工和设计的实际情况，如果实际条件和原设计要求存在差距时，应该按照实际情况进行修改。
(5)在设计方面建立监理制度。为了保证设计质量．对设计图的选择和验算进行准确的计算，保证设计可靠性
3.2施工方面
施工过程中，务必使张拉预应力、施工方法和构件强度等都满足设计要求。
（1）严格监督施工工艺，严格控制施工程序。
（2）对挂篮做加载试验。
（3）对梁段的结合面、腹板与顶板等部位的凿毛、模板接缝、混凝土级配等重要工艺进行严格的检查。
（4）对张拉预应力的设备要求事先标定，操作准确。
总而言之，预应力混凝土技术在公路桥梁工程中的具有很大的优势，应用普遍。只有做好各种预案措施，才能保障工程顺利施工。在设计时认真验算，合理布置构造筋及预应力筋;在施工过程中对易出现裂缝的部位严格控制，尽可能避免开裂或减少裂缝的数量，即使出现裂缝也不要慌张，要仔细分析原因后采取妥善的处治措施，控制裂缝的发展，使裂缝不至对结构产生危害，保证结构的正常使用。
参考文献
[1]谭圳. 预应力混凝土连续箱梁开裂现象及原因分析[J]. 四川建筑,2018,28(3):104-105.doi:10.3969/j.issn.1007-8983.2008.03.046.
[2]殷鹏昊,王传强. 预应力混凝土连续刚构桥箱梁开裂成因分析[M].城市建设理论研究（电子版）,2015,(22).
[3]朱树强. 预应力混凝土管桩在高速公路桥梁中的应用[J]. 辽宁交通科技,2018, (6):21-22.
论文作者:仝海军
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年7月下
论文发表时间:2019/1/11
标签：裂缝论文; 预应力论文; 桥梁论文; 混凝土论文; 荷载论文; 弯矩论文; 腹板论文; 《新材料·新装饰》2018年7月下论文;