十一冶建设集团有限责任公司 广西柳州 545007
摘要：本文针对某城市支架现浇箱梁桥在施工过程中发现顶板及翼缘板底面存在较多横向裂缝，为了分析裂缝成因，通过收集施工资料、外观检测、实体检测等工作，然后根据统计出的裂缝的形态、分布情况、裂缝宽度、裂缝深度、混凝土强度等资料，分析了横向裂缝产生的原因及梁体是否满足结构安全和耐久性的要求。根据分析得知，这些横向裂缝的产生主要是混凝土的收缩应力、温度力、水灰比偏大等综合原因导致。同时本文还给出了处理建议，旨在提高该桥的承载能力及耐久性。
关键词：支架现浇；连续箱梁；横向裂缝；温度；水化热
一、工程概况
某主线高架桥梁总长1.006km，其中P4-P7联为30m+50m+30m变截面预应力混凝土连续箱梁，断面采用单箱五室结构。顶板宽25m，梁高采用抛物线变化，高度为2.0～3.2m。顶板厚度0.25m，在墩顶附近加厚至0.55m；底板厚度0.25m，在端横梁墩顶附近加厚至0.6m，在中横梁墩顶附近加厚至0.85m；腹板厚0.45m，在墩顶附近加厚至0.85m。箱梁采用扣件式满堂支架现浇工艺，箱梁砼标号为C50，分别在横梁、腹板和墩顶两侧顶板设置预应力，箱梁构件设计裂缝宽度小于0.2mm。箱梁桥面采用8cm钢筋砼铺装（C50 P6砼）+聚合物改性沥青防水层+10cm沥青砼铺装。
在拆除顶板和翼缘板模板过程中，发现箱梁顶板及翼缘板处底面均存在较多的横向裂缝，裂缝基本以2m左右的间距较为规则地分布于箱室顶板和翼缘板上，部分顶板裂缝在施工预留人洞处和靠近墩顶横梁斜梗处斜向开裂。顶板和翼缘板裂缝大多数均横向贯通，洒水养护时有渗水现象。
为了确保桥梁后期的运营安全和耐久性，主要从三个方面开展工作：一是对箱梁进行检测，确定裂缝对结构安全的影响程度；二是对裂缝产生的原因进行分析；三是提出处理方案。
二、裂缝检测
2.1外观检测
通过现场检测、统计，箱室内顶板及翼缘板约240条裂缝，均为横向裂缝，裂缝分布情况见图1。部分裂缝贯通顶板，间距2m左右，其特征如下：
（1）P4-P5号墩箱梁箱室内顶板裂缝主要集中在右端，平均间距1.8m，左幅翼缘板裂缝从距P4号墩10m处往P5号墩分布，平均间距2.5m，右幅翼缘板裂缝从距P4号墩5m处往P5号墩分布，平均间距3.0m；
（2）P5-P6号墩箱梁箱室内顶板裂缝分布较密集，部分为通长裂缝，长度在0.5-3.6m，间距在0.8-2m不等，左幅翼缘板裂缝13条，平均间距3.8m，右幅翼缘板裂缝19条，平均间距2.5m；
（3）P6-P7号墩箱梁箱室内顶板裂缝主要集中在靠近P6号墩支点处，平均间距1.3m，翼缘板裂缝均集中在P6号墩中横梁附近；
（4）根据观察，未发现箱梁底板和腹板裂缝；该联箱梁顶板及翼缘板出现的裂缝已经稳定，没有继续发展的迹象。
图1 P4-P7联箱梁顶板及翼缘板裂缝示意图
2.2实体检测
（1）裂缝深度检测
采用取芯的方法，选取5个箱室顶板典型裂缝部位抽取芯样，直观地检测裂缝的深度，了解裂缝是否贯穿顶板。
根据取样结果得知，5 个顶板裂缝部位的芯样均已贯穿顶板。另外，从现场观察顶板和翼缘板裂缝的渗水现象来看，约有60%裂缝有渗水现象。
（2）裂缝宽度检测
采用裂缝观测仪进行裂缝宽度检测，根据检测结果可知，裂缝宽度为0.1～0.15mm。
（3）混凝土强度检测
委托专业实验室对现浇箱梁顶板进行现场砼强度回弹试验，共检测55个点。检测结果显示混凝土强度平均值为53Mpa，满足设计要求。
（4）钢筋保护层厚度检测
在箱梁每个箱室顶板底面随机选取3个测区检测钢筋保护层厚度，共检测45个测区。根据检测结果可知，钢筋保护层厚度基本满足设计要求。
三、裂缝产生的原因分析
3.1支架沉降
根据现场实际情况，该联箱梁支架地基基础为原城市行车道路，且已通车近10年，路基沉降基本稳定；而且施工前对支架进行过预压，混凝土浇筑过程中经过对支架和模板的观测，也没有发现模板支架发生变形现象。因此排除了由地基下沉和模板支架变形的影响。
3.2施工过程
（1）箱梁砼浇筑情况
P4-P7号墩箱梁混凝土分两次浇筑成型，采用某商品混凝土公司生产的混凝土，从砼开始搅拌至运输到现场所用的时间约1小时。现场混凝土采用汽车泵泵送入模，插入式振捣器振捣。砼浇筑过程中随机抽取砼进行坍落度试验，所测得的坍落度值符合混凝土配合比要求（210±30mm）。在出料口处接料制作混凝土标养和同养试块。砼初凝后采用土工布覆盖，终凝后人工洒水保湿养护。
第1次浇筑底板及腹板，开始时间为2016年12月8日上午10：00，结束时间为2016年12月9日上午 9：30。12月8日天气多云，气温11℃～22℃；12月9日天气晴朗，气温13℃～22℃。
第2次浇筑顶板和翼缘板，开始时间为2016年12月18日上午10：00，结束时间为2016年12月19日上午 9：30。12月18日天气多云转小雨，气温11℃～17℃；12月19日天气小雨转晴，气温14℃～19℃。18日当天晚上21：00～22：00、19日凌晨0：00～1：00断断续续下起了小雨。在第30车砼料浇筑了约6m3的时候，由于该车混凝土石渣过多，和易性较差，无法正常施工，把剩下的3m3混凝土退还给商混公司。
（2）混凝土配合比
根据商混公司提供的配合比报告得知，混凝土砂率达到45.6%，而且商混公司采用的是碎石机制砂，经过现场考察发现碎石机制砂所含的石粉较多。另外，现场实测坍落度为190mm～210mm，砂率和坍落度过大。
3.3混凝土龄期收缩效应
对于分批浇筑的结构，后浇筑的混凝土收缩将受到前一批浇筑混凝土的约束，从而产生拉应力。同时对于钢筋混凝土构件而言，混凝土在收缩过程中会受到钢筋的约束也会产生一定的拉应力。分析结果表明，分批浇筑导致混凝土层间收缩差引起的拉应力远大于钢筋约束产生的拉应力。由于本联连续梁两次浇筑存在 9d的龄期差，顶板的收缩将受到下部底板和腹板的约束作用，在这种约束作用下将产生纵向拉应力。纵向拉应力在跨中和中墩的箱梁顶板上都存在。纵向应力的分布规律有以下特点：在收缩差的作用下，箱梁底板均处于受压状态，顶板均处于受拉状态，在墩顶附近的拉应力较大，在跨中位置的拉应力略小。对于边跨而言，考虑中支点一侧的拉应力较大，靠近边支点一侧的拉应力较小。这些应力分布的特点与现场裂缝的分布规律一致。
3.4水化热温差效应
分批浇筑混凝土的水化降温效应是最容易被忽略的因素，特别是对于窄长型构件水化降温的影响不可忽视。在第二批混凝土浇筑时第一批混凝土的水化热量已经散失，在第二批混凝土降温收缩的过程中第一批混凝土会对第二批混凝土产生一定的约束作用，导致后浇混凝土出现拉应力。分析结果表明，在顶板混凝土水化放热过程中底板及腹板已经达到了环境温度，只有顶板和翼缘板的混凝土随着时间的变化不断释放水化热量。顶板上缘为自由面，与环境的热交换速度很快，热量通过顶面较快速地散失，顶板下缘位置由于木模板具有一定的隔热效果，热交换速度较低，混凝土自身的温度会上升。在与腹板交接位置的热量部分通过木模板散失，部分传递至腹板由腹板表面散热。由于顶板和翼缘板下缘的散热速度相对较低，所以混凝土的温度较顶板温升较为明显。在水化升温过程中腹板和底板也由于受到顶板热量 的影响温度也会有所上升，底板温度上升的量值相对较小，腹板温度上升的量值相对较大。
顶板和翼缘板混凝土在初凝之前混凝土处于流塑状态，混凝土的温度变化并不会产生附加应力。但是在混凝土初凝以后，随着混凝土升温，顶板会产生一定的附加应力；随着顶板和翼缘板的降温，混凝土又会将前期产生的压应力逐渐抵消，并产生拉应力。
四、结论和建议
4.1结论
（1）该联箱梁顶板裂缝为非结构裂缝，裂缝产生的原因是混凝土的收缩应力、温度力、水灰比偏大等综合原因引起的，今后施工应严格控制水灰比和坍落度。
（2）顶板裂缝已经贯通，无法与腹板、底板共同受力。
4.2建议
（1）建议后期应对商品混凝土的配合比进行严格控制，尽量避免在高温时间浇筑混凝土，并应加强混凝土的养护工作。
（2）先对现状裂缝进行封闭修补，对于裂缝宽度超过 0.15mm 的采用压力灌注法进行裂缝修补，对于宽度未超过0.15mm的采用表面封闭法处理。采用高压水射流技术水力洗刨箱梁顶面混凝土，露出钢筋，焊接已有钢筋和后续绑扎架设的钢筋，重新浇筑新的桥面板，新浇筑的桥面板混凝土等级建议提高一个等级。
（3）建议成桥后通过荷载试验方式对该桥的承载能力进行评估，保证结构安全。
参考文献：
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作者简介：
林方岳（1986-3-17），男，汉族，海南文昌，本科，工程师，主要从事路桥施工相关工作。
论文作者:林方岳
论文发表刊物:《防护工程》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/8
标签：顶板论文; 裂缝论文; 混凝土论文; 应力论文; 腹板论文; 水化论文; 支架论文; 《防护工程》2019年第7期论文;