摘要：在我国桥梁建设过程中，连续刚构桥起到了非常重要的作用。连续刚构桥具有较为显著的优势，主要体现在墩梁固结结构稳定、主梁连续行车舒适等多方面，并且连续刚构桥的结构受力、经济性都具有较强的优势，除此之外，还具有桥梁线形流畅优美，与自然和谐统一，具有很高的观赏价值。但是在我国连续刚构桥的广泛使用中，发现大跨径连续刚构桥出现了不同类型的箱梁裂缝问题，对刚构桥结构的安全性、耐久性、适用性、美观性等造成了一定的影响。引起箱梁裂缝的原因有很多，主要有设计过程中箱梁截面纵横竖向预应力设置不合理、桥梁施工工艺及材料选择等方面的影响因素。该文主要论述了大跨径连续刚构桥的裂缝诱发原因，然后提出了相应的处理方案。
关键词：连续刚构桥；裂缝；诱因；处理方案
1大跨径连续刚构桥箱梁裂缝类别及诱因
1.1刚构桥箱梁裂缝的类别
从安全角度进行分类可以把大跨径连续刚构桥箱梁裂缝分为两大类，一类是结构性裂缝，另一类是非结构性裂缝。其中结构性裂缝对结构的安全性影响较大，而非结构性裂缝对结构的安全性影响相对较小，但对桥梁结构的耐久性影响则较为显著，连续刚构桥作为预应力混凝土结构体系，非结构性裂缝存在着不容忽视的危害。因此，在对连续刚构桥的裂缝分析中，结构性裂缝和非结构性裂缝都需要给予足够的重视。裂缝按照其形态可以分为纵向裂缝、横向裂缝及斜裂缝；按照裂缝开展因素分类，可以将裂缝分为：受力裂缝、温度变化裂缝、收缩徐变裂缝、桥梁基础不均匀沉降裂缝、施工材料质量裂缝、施工工艺质量裂缝。
1.2刚构桥裂缝诱因
1.2.1刚构桥顶板横向裂缝
一般情况下，大跨径连续刚构桥在正常使用过程中不太可能出现顶板的横向裂缝问题，造成这种问题的诱因如下：第一，在箱梁负弯矩峰值附近，由于弯曲应力过大超过混凝土开裂极限应力而导致的局部横向裂缝。第二，在沿着箱梁高度方向的日照温度梯度变化，在设计中考虑不足，在日间温度升高后，随着夜间温度的下降，可能在顶板产生横向裂缝。
1.2.2刚构桥顶板纵向裂缝
在刚构桥的顶板处比较容易出现纵向裂缝，主要的诱因如下所示：第一，设计中纵向预应力钢束张拉过大，造成正截面压应力、斜截面主压应力均超过规范要求。第二、由于长期受载运营，以及混凝土收缩、徐变等诸多原因，两侧腹板弯曲时，远离腹板的顶底板纵向位移滞后于腹板附近的纵向位移，为此顶底板中间混凝土出现剪应力滞后。两侧腹板剪应力向顶底板中间以抛物线传递，两抛物线的交界处容易出现裂缝。第三，合拢段顶底板纵向裂缝，主要是由于温度及收缩徐变作用引起的沿合拢段顶底板薄弱部位通长分布出现的裂缝。第四，在顶板没有设置横向预应力筋产生的纵向裂缝。第五，顶板横向弯矩主要受行车荷载影响，对于行车荷载的考虑不足，道路运营期间超载很容易导致纵向裂缝。第六，箱梁内外温度变化不同，由于内外温差，产生次应力也会导致开裂。
1.2.3刚构桥底板纵向裂缝
刚构桥梁高多采用变截面预应力结构，因此底板纵向裂缝主要诱因：第一，变高度预应力混凝土箱梁的底板在垂直平面处有一定的曲率，预应力钢束按照曲率布置，钢束的曲率引起向下的径向荷载引起腹板横向弯矩。第二，构件在承受较大轴向力时轴向长度因弹性压缩而缩短，在其垂直方向则由于材料的泊松比而产生拉应变。
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1.2.4刚构桥底板斜向裂缝
在刚构桥的使用过程中，通常不容易出现底板斜向裂缝，结合实际调查发现其诱因如下：第一，由箱梁扭转引发，虽然箱梁具有强大的抗扭刚度，在设计中假使未考虑弯剪扭共同作用就有可能由于箱梁之间的协同扭转而出现裂缝。第二，由底板齿板局部集中受力所引发的裂缝。
1.2.5刚构桥底板横向裂缝
在结构性裂缝中，底板横向弯曲裂缝是受力裂缝，危害较大，其主要诱因：第一，预应力布设不当，跨中底板预应力储备不足导致存在过大的拉应力。第二，施工荷载超重，混凝土模板或支架变形。第三，箱梁温度梯度考虑不足产生横向裂缝。第四，预应力张拉不到位或运营中超重车辆过多或对二期恒载估计不足导致配筋或截面尺寸不足。第五，齿板设计不当，导致齿板前底板拉裂。
1.2.6刚构桥腹板水平裂缝
这种裂缝主要出现在刚构桥的主跨腹板处，导致这一裂缝的主要诱因：第一，设计的箱梁实际变形不符合计算理论采用的刚性周边假定，对扭转变形的约束设置太弱，出现截面变形。第二，在设计中箱梁内外部温度差未充分考虑，未采取有效的措施预防。
1.2.7刚构桥腹板斜向裂缝
刚构桥腹板斜向裂缝产生原因分析为主拉应力偏大，为受力裂缝，影响较大，主要是出现在刚构桥的1/8跨腹板位置，导致这一裂缝的主要诱因：第一，刚构桥采用纵横竖向预应力体系，而竖向预应力损失造成箱梁腹板主拉应力超过规范限值，出现斜向裂缝。第二，个别主梁设计截面腹板构造尺寸偏薄，随着社会发展，交通量大的情况下，腹板可能出现斜向裂缝。
2针对刚构桥箱梁裂缝的处理方案
2.1设计阶段建立精细化分析模型，采取科学的对策缓解预应力引起的裂缝问题
第一，采取科学的对策缓解竖向预应力损失问题。竖向预应力的张拉锚固技术需进一步完善，当锚垫板与预应力不垂直、锚固螺母拧紧的力度随意性大。锚固后造成较大变形，引起预应力损失。因此在施工阶段，推行二次张拉工艺，即第一次张拉到设计拉力并锚固，7d后再进行第二次张拉。这些措施都可以有效减小预应力的损失。第二，横向预应力束张拉引起的裂缝，需在设计过程中严格依据计算模型布置横向预应力钢束。横向预应力束张拉时，箱梁悬臂板部分有向上的变形，变形过大，会在张拉处产生横桥向裂缝。对此采取的预防措施是至少滞后两个节段张拉横向预应力束。第三，沿纵向预应力管道裂缝。沿纵向预应力管道裂缝的处理预防措施是合理布置预应力束，如底板束尽量靠近腹板或改善截面，保证管道在施工误差的情况下有足够的混凝土保护层。第四，设计应严格依据刚构桥体系实际受力建立精细化模型，计算桥梁承载能力和正常使用极限状态，基于计算模型配置钢束，既要保证预应力钢束满足结构要求，也要防止钢束配置过多造成截面压应力过大产生裂缝。
2.2严格按照设计和施工要求落实各项工作
第一，尽量降低温度对箱梁的不利影响：首先，降低水化热的影响。可通过降低水泥用量，或者采用低水化热特种水泥；其次，做好养护过程中的保温工作。第二，严格控制水灰比。局部收缩裂缝在工程中较为常见，主要由于局部水灰比过大引起的，提高振捣质量和严格控制施工中的水灰比是预防此类裂缝的主要措施，并采取掺减水剂等措施。第三，控制水泥用量。由于水泥用量偏大可引起较有规律的收缩裂缝。这种收缩是整体的，造成有规律的长裂缝。应尽可能降低水泥用量。此外，可添加一些粗骨料，以减少水泥用量。
3结语
总而言之，导致大跨径连续刚构桥出现箱梁裂缝的诱因较为多元化，为了进一步降低裂缝的发生率，我们应该从不同角度入手进行处理。本文对避免或减少开裂采取的技术措施进行了归纳总结。主要从预应力影响、箱梁结构设计尺寸不足、剪应力滞后、温缩变形、混凝土收缩徐变等因素对裂缝的成因进行分析，从设计阶段、施工阶段和运营阶段提出减少开裂的数项措施。综上所述，采用更先进的设计理念和设计方法，施工中严格进行施工工艺及严格监控，运营阶段加强管理、养护和监测，是能够达到避免或减少大跨径连续刚构桥裂缝的目标的。
论文作者:宋薇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
标签：裂缝论文; 预应力论文; 腹板论文; 底板论文; 横向论文; 诱因论文; 纵向论文; 《基层建设》2019年第20期论文;