摘要：本文主要就大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁裂缝原因与防治对策进行分析和研究。首先阐述大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁发展情况阐述，包括混凝土连续刚构桥箱梁现状和发展趋势、箱梁施工主要技术等内容。其次对大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁理论理相关深入分析，增加对桥梁箱相关理论分析。再次对大跨径连续刚构桥箱梁施工案例阐述进行研究，而后结合案例分析混凝土连续刚构桥箱梁裂缝原因展开研究。最后结合案例和混凝土连续刚构桥箱梁裂缝原因，给出科学建议和举措，做好相关设计方面工作和加强施工，保证工程施工安全性和质量。
关键词：大跨预应力；混凝土连续刚构；桥箱梁裂缝；原因；防治对策
随着经济和科学技术不断发展，极大促进社会进步，加快我国城市化建设发展进程，大众提高对建筑领域要求以及需求，对高速公路建设安全性，车辆驾驶舒适度等要求提高。混凝土连续刚构桥在道路建设中应用深受大众欢迎，且满足大众对高质量道路建设需求，为大众营造一个安全和轻松驾驶环境。为了发挥混凝土连续刚构桥建设最大目标发挥其最大作用，需增加对混凝土连续刚构桥裂缝问题关注，利用科学举措解决存在裂缝问题，切实保证混凝土连续刚构桥质量，为大众全面服务。
1大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁发展情况阐述
1.1大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁现状和趋势
在近20年期间，我国建筑领域道路桥梁建设发展迅速，施工技术和桥梁设计日新月异，技术水平不断提高。在这一大好发展形势下，高速公路飞速发展，大众需求也出现变化，提高对桥梁外观美观度、线性设计、行车期间顺舒服要求。与此同时，在上个世纪末期预应力混凝土连续钢结构得到大力发展，带动桥梁建设朝着更大跨径方向发展。大跨预应力混凝土连续刚构桥箱主要特点为：桥梁跨径大，受力较为合理，维护方便灵活，抗扭能力强、结构整体性能好而且可以抗震、受力性能较好。相对来说普通混凝土的连续梁桥和大跨预应力混凝土连续刚构桥优点和缺点具体情况如下：普通连续桥梁优点为：行车较为舒适、伸缩缝隙少、利用了滑动支座，混凝土温度得到控制而且伸缩有度，抗震能力极佳。普通连续桥梁缺点为：有支座和体系转换，施工期间需固结墩梁增加施工难度，梁抗扭刚度和弯度较小，悬臂施工不方便导致横向抗风能力降低。大跨预应力混凝土连续刚构桥优点为：墩柱稳固、没有支座、不需对体系进行转换、伸缩缝隙少、行车较为顺畅、负载能力强、对温度、收缩和地震具有抵抗作用，具有较好的抗变形能力以及较强的受力性能。大跨预应力混凝土连续刚构桥箱缺点相对来说较少，在跨中有出现大饶杜问题隐患，抗击打碰撞能力低下。
大跨预应力混凝土连续刚构桥最早出现在1964年，德国的本道夫桥梁横跨208米，为大跨预应力混凝土连续刚构桥箱发展奠定基础。大跨预应力混凝土连续刚构桥箱发展形势：高速公路的不断发展，人们对行车安全性和舒适度要求提高，连续钢结构受到自身优点影响，在社会得到大力认可。据估测其在未来的道路建设中发挥作用将会越来越大，并呈现以下特点：上部结构较为轻型化、预应力束的结构类型得到简化，上部结构中持续长度增加，边跨合拢区域落地支架被取消。
1.2大跨预应力混凝土连续刚构桥箱梁施工主要技术
大跨预应力混凝土连续刚构桥箱施工主要技术包括：满堂支架施工技术、悬臂施工方法、逐孔施工方法和顶推施工方法，下文将对其不同施工技术进行阐述。其一：满堂支护施工技术。这一施工技术能无体系转换，施工的整体性能较好。其二：悬臂箱梁施工技术。悬臂施工技术是最为常见的施工技术之一，对大跨预应力混凝土连续刚构桥箱施工意义重大。其三：逐孔施工技术。该技术可以在施工环节连续作业，桥梁越长，施工装置周转次数越多，其经济效益也就越高。其四：顶推方法。顶推方法主要是利用各个墩顶部设置临时滑动支座进行施工，在桥梁斜拉和截面连续的桥梁中应用较多。单一就悬臂施工技术来说，其在应用期间就是进行悬臂浇筑作业，本文将详细对悬臂施工技术工序分析，其它技术阐述本文不再过多赘述。悬臂浇筑施工具体工序为：①在桥墩位置设置一个临时的支架。②模块进行施工。③挂篮的拼装。④对梁段浇筑且逐块进行推进。⑤合拢。悬臂标准技术的具体梁段3-4米，需在挂篮中浇筑，指导混凝土满足设计要求强度合理，操作预应力筋，而后运作设备开展下一环节施工工作。悬臂施工技术应用期间，较为常见的挂篮形式为轻型挂篮，其质量通常是梁段质量的1/2，每个阶段施工工作大概可划分为以下几个阶段：挂篮移动（向前移动）、模板安装、预应力管道和普通钢筋、浇筑和养护混凝土、穿束和张拉不同方向应力包括纵向、横向和竖向预应力、预应力管道的灌浆工作。
2.大跨径连续刚构桥箱梁施工案例阐述
江门口大桥是大跨径连续刚构桥，主跨170m，桥梁主要截面呈现箱形，其中箱部顶板跨度为8.0m，底板宽度为5.0m，大桥边跨及跨时现浇阶段桥梁高度4.0m，箱梁底部焊接面的高度为11.0m。江门口大桥主要墩柱最大高度为93.5m，墩柱形式为混凝土式空心墩，桥下部结构中桥墩柱较高，具体情况为1号桥梁墩高度为77m，主要形式为双肢薄壁这一类型，墩厚度为2.0m，双肢间净距离间距为6.3m。3号墩的墩高为39m，主要形式为单薄壁墩柱，壁厚度为2.0m。0号桥台为轻型桥台，大桥钻孔灌注桩直径为1.8m.江门口大桥主墩基础是群桩基础，顺着桥向3排，横桥向为2排，群桩直径为2.5m。主墩利用翻模、基础主要利用钻孔桩来施工。江门口大桥前桥梁特征明显，桥梁跨度大、高墩梁窄。墩自身利用翻模和梁体挂篮进行施工，二者均属于动态化成型和高空施工作业，桥梁体和墩身施工良好结合，发挥各自优势完善各自不足完美耦合，相同作业，保证施工精度。故江门口大桥施工控制是桥梁施工质量的有序开展主要工作之一，对施工质量具有决定性影响。
江门口大桥上游8.6千米处是武汉另一座大桥白沙洲大桥，白沙洲大桥是武汉市的第三座大桥。详细来说，白沙洲大桥在2000年完成建设通车后，相关管理人员先后在2004年和2005年的5月以及12月对大桥混凝土箱梁安全性实施检测，发现梁箱病害严重存在诸多裂缝。自从白沙洲大桥建设运行以来，每年均不间断对箱梁检测发现问题也得到及时维修，据不完全统计，大桥总投入资金为11亿元，在建设完成后的10年时间中一共维修了24次，平均不到一年的时间就需维修两次。
总的来说，无论是江门口大桥还是白沙洲大桥，在详细调查和结合相关资料调查后发现，其在运行期间均出现不同程度的混凝土裂缝问题，包括横向裂缝、垂直裂缝和横向裂缝，出现在箱梁顶板位置、腹板与横隔板处。不同裂缝问题出现增加维修压力，需要进行频繁维修工作，频繁维修率不仅会影响桥梁箱实际功能发挥，也增加了工程支出，浪费国民经济阻碍我国国民经济长远发展。
3.混凝土裂缝问题产生原因分析
混凝土材料具有自身特点，其是一种非介质和多相材料、微观结构中不同结构构成相互间合力为范德华力所以抗压强度有限，抗压强度低于合力抗压强度，这也是导致混凝土裂缝问题出现主要原因之一，当然也会受到气体因素影响。再结合白沙洲大桥和江门口大桥现状和出现定位混凝土裂缝问题，结合具体实际情况对其裂缝产生原因深分析，力求为各个相关部门和工作人员提供理论借鉴，保证我国桥梁建筑施工质量，为大众营造安全出行环境。
3.1腹板裂缝产生原因
桥梁箱裂缝主要问题之一为腹板裂缝，腹板裂缝问题产生的原因为：受到竖向正应力影响出现混凝土的主拉应力，主拉应力不断增加，出现水平裂缝，锚后拉应力过于集中，斜向组合出现裂缝。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆就主拉应力过大来说，其引起的腹板倾斜裂缝通常在反弯点和支点之间出现，分布范围为距离支座的1/4处，以45度倾斜角进行分布混凝土裂缝呈对称分布形式。详细来说，受到主拉应力影响产生腹板倾斜裂缝主要原因包括：在这一区域范围内预应力结构较为薄弱，在桥梁箱的支座周围存在较大剪力，腹板截面的尺寸较小影响抗剪能力导致其能力不足出现腹板裂缝。受到竖向正应力影响出现腹板水平裂缝具体原因为：对于大跨度的混凝土桥梁箱施工来说，尤其隔板数量少的那些箱梁，受到负载力影响梁箱形状出现变化，与经典箱梁理论的相关刚性假设不符，在截面出现畸变和变形问题。设计工作人员在设计期间没有对梁箱畸变深入分析，导致箱梁腹板位置出现裂缝。
3.2底板顶板与横隔板裂缝产生原因
①底板顶板裂缝。底板顶板裂缝主要包括三种：其一，集中在预应力张拉位置也就是预留出来的槽出口处。其二，在箱梁底板的中心部位分布。其三，在箱梁底部支座其余分布。导致底板顶板出现裂缝主要原因为：在设计期间没有全面化分析顶板、底板、正应力的局部受力情况，计算底板主应力和箱梁顶板主应力式，没有考虑到底板和顶板中横向正应力等原因导致。②横板裂缝。横版裂缝产生主要体现为各个孔洞周围的放射性裂缝和相互间产生竖向裂缝。孔洞之间竖向裂缝产生原因主要是受到压杆件影响，在轴向压力的不断作用下出现轴向形式劈裂，放射性裂缝受支座反应力影响，在孔洞周围区域集中而出现。大跨径连续刚构桥箱梁裂缝问题对建筑结构的安全性、耐久性和实际应用性都会带来大小不同影响，大气中有害物质结合气体会利用裂缝侵入到建筑结构内部，导致钢筋表面层的钝化膜遭到破坏后出现侵蚀，包括先裂后锈与后锈先裂两种侵蚀现象，影响建筑应用功能，美观性、气密性以及水密性。因此必须加以关注和及时处理，保证大跨径连续刚构桥箱梁施工工作有序高效进行。
4.大跨径连续刚构桥箱梁裂缝问题解决建议
4.1做好设计相关工作
站在设计角度来说，大跨径连续刚构桥箱梁裂缝问题解决建议主要包括以下几点内容。①合理选择大跨径连续刚构桥箱梁的下缘曲线。在桥梁箱下缘曲线选择方面，主要是利用变截面的箱梁，钢构桥底板曲线行驶可以开展二次抛物线和半立方抛物线。如果选择的是二次抛物线则能减少箱梁L4-L8阶段梁高，结构自重减小，但是对主拉应力控制能力差。利用半拉式抛物线可以增加箱梁L4-L8阶段梁高，减少这一区域的主拉应力，同时也会导致结构自重增加。因此能够看出，在桥梁跨径较小时，利用二次抛物线具有较好实际应用性，但是在桥梁跨径较大情况下利用半拉方形式抛物线。②合理对预应力设计。对预应力合理设计前提要保证预应力在合理范围中，在对桥梁底部全预应力设计时，结合以往经验通常可预留出2.0-3.0MPa的预应力，把预应力作为储备为后续施工做好准备。过大的遗留预应力对桥梁受力带来不利影响，但是在实际设计期间一些设计人员并没有注意到这一点，存在思维误区以为压力的储备越大越安全，然而现实并非如此，不仅会浪费钢束材料也会出现纵向的裂缝。
4.2加强施工方面工作
大跨径连续刚构桥箱梁裂缝施工方面控制措施主要包括以下几点内容：①全面依据施工设计要求对底板部位防崩钢筋和底板定位。②应力孔道误差和施工误差会增加竖向应力，预应力产生竖径向力，因此在施工期间要严格控制好预应力的孔道误差和施工偏差，对施工工作监督，把误差控制在最小，发现出现问题要利用合理方法解决。③增加上层和下层联系性。④在施工环节应对管道施工灌浆质量及时检测，避免出现箱梁裂缝，利于延长箱梁应用寿命，增加其耐久性。⑤如底板处存在两层钢束，要有限对下层钢束灌浆和张拉，达到一定的强度后，在操作上层钢束，需要注意的是应在混凝土的弹模和强度满足设计标准后停止预应力张拉。⑥降低刚构桥箱梁施工工程中的时压应力，利用改变混凝土张拉时间和次序，把一些预应力在二期恒载完毕后进行张拉，利于降低混凝土低压应力。⑦不依据施工图纸进行施工是导致刚构桥箱梁施工缓慢影响底板质量主要主要原因。与此同时当下我国建筑施工能力和施工工作人员技能、素质和专业水平均有待提高。因此施工单位必须要加强管理，全面依据施工图纸来施工，不可以偷工减料，选择高质量施工材料和设备，发现施工期间出现相应问题营造业主利益，要及时和设计方、业主交流和沟通解决维护各方自身利益，确保建筑施工工作得以顺利开展。在实际施工期间，为了保证施工质量可以选择高强型混凝土，其刚度大、结构强度高，具有较好耐久性，也满足工业化的生产预伴和机械化泵输送建设需求，在当下世界范围内大跨径连续刚构桥箱施工中广泛应用。
4.3进行裂缝修补工作
裂缝修补具有多种方法，总的来说主要具有以下几种不同类型，在大跨径连续刚构桥箱施工中应用频率高。①开槽修补方法。这一方法适合对宽度较大裂缝进行修补（大于0.5mm裂缝宽度），修补材料选择环氧树脂和聚硫橡胶以及水泥与砂，这四种修补材料配比为10：3：10.5：28而后进行合成。具体材料修补步骤包括：首先合理调配晒干和筛选后的水泥和砂，合理调配环氧树脂材料聚硫橡胶，注意要依据要求调配比例进后行均匀搅拌。其次把环氧树脂材料聚硫橡胶和配置好水泥和砂泥浆里，工作人员均匀对其搅拌处理，最后把适量的丙酮和搅拌好的砂浆进行稀释调制为适中稠度。②低压注浆方法。低压主注浆方法利于在混凝土裂缝0.2mm-0.3mm宽度范围内应用。具体修补工序为裂缝处理——试漏工作——压力注浆——二次注浆——混凝土表面清理工作。在这一修补环节，如果裂缝较多可以先把胶布在裂缝位置粘贴，在沿着裂缝反复利用小毛刷涂抹浆液，封闭住裂缝，大约粘贴一刻钟后把胶布清理，遗留出一个小的缝隙。在注浆操作期间要优先利用修补装置对浆液吸把注浆嘴插入，用手去推动缝补器活塞，使得浆液可以沿着注浆嘴侵入裂缝中，如相临近的注浆嘴中有浆液开始流出，把补缝器及时拔出，堵上铝铆钉。注浆顺序通常是从上向下，水平缝的注浆通常动一段朝向另一端有序逐一进行注浆。为了保证注浆完善性充满浆液，在混凝土裂缝注浆后半个小时再对每个注浆嘴进行再次注浆。
结束语：综上所述我们可以看出，大跨径连续刚构桥箱梁裂缝为问题在桥梁施工期间较为常见，导致这一问题出现原因较多不仅受到混凝土自身影响，也受到施工工作人员、施工设计不合理、修补材料选择缺失科学性、施工技术应用不合理等。为了保证桥梁施工质量，本文结合两座大桥包括江门大桥和白沙洲大桥裂缝出现问题分析，给出二者均在箱梁顶板位置、腹板与横隔板出现竖向裂缝、垂直裂缝和横向裂缝。要及时处理，利用开槽修补方法、低压注浆方法、在施工环节应对管道施工灌浆质量及时检测，严格控制好预应力的孔道误差和施工偏差合理设计预应力，提高施工水平和技术能力，做好施工监督工作，选择高质量施工材料和设备，切记不可偷工减料等，保证各个环节工作有序完成。
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论文作者:李哲
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/4
标签：裂缝论文; 预应力论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 大桥论文; 应力论文; 腹板论文; 《基层建设》2017年第36期论文;