合肥市公路管理局 合肥 230022
摘要：现浇预应力砼箱梁施工过程中对裂缝的控制一直是过程质量管理控制的重点，本文中对不同裂缝产生的原理进行详细分析，并提出相对应的预防控制措施。
关键词：预应力混凝土；箱梁施工；裂缝控制
0 引言
裂缝是混凝土结构常见的病害之一，它涉及到混凝土结构材料、环境、施工及受力等多种因素，目前我国的现浇预应力混凝土箱梁桥是按照全预应力方法设计的，即结构是不产生拉应力的，但是新建的预应力箱梁桥目前在施工和使用中往往是有裂缝的，这种裂缝严重降低了桥梁的使用寿命，对这种裂缝的形成原因及防治方法的研究是很有必要的，也是工程界一直研究的热点问题之一[1]。
1 裂缝的分类
按照裂缝的大小混凝土结构裂缝可以分为微观裂缝和宏观裂缝，微观裂缝是混凝土结构固有的特性，在荷载作用下微观裂缝会不管的发展串联形成宏观裂缝。宏观裂缝是指在各种荷载作用下形成的裂缝，按照形状一般可以分为横向的、纵向的、表面的、贯穿的等，其形状与结构的应力分布有直接的关系。
对于裂缝的形成原因，可以从两个方面进行分析。一方面是由荷载作用下，混凝土所受到的拉力超过自身抗拉强度的极限值而产生的裂缝。另一方面是由于混凝土自身收缩膨胀或整体不均匀沉降等因素产生的裂缝。
从混凝土结构自身特点上分析，其产生微小裂缝的现象是不可避免的。水泥和集料握裹面上的微观裂缝是肉眼难以察觉的。通过实验分析可知，当混凝土荷载在其1/3极限强度作用下，裂缝的发展微乎其微；当混凝土荷载达到其2/3极限强度时，微观裂缝逐渐增加并发展；当混凝土荷载超过其2/3极限强度时，微观裂缝逐渐合并成肉眼可见的宏观裂缝。
为了让梁体避免产生裂缝就是要求裂缝控制在微观裂缝范围之内。在施工过程中，根据施工材料的具体特性，通过优化施工工艺，把混凝土裂缝控制在合适的范围之内显得尤为重要。
2裂缝产生的原理
2.1混凝土收缩产生的裂缝
混凝土由于收缩产生的裂缝是十分普遍的，当混凝土浇筑完成的初期，水化热十分剧烈，混凝土温度升高，水分蒸发，混凝土失水收缩，特别是在箱梁的腹板与顶、底板交接处，形成沿着腹板方向的裂缝。随着时间的推移，混凝土强度逐渐上升，由于混凝土面层水分蒸发比内部要快，因此混凝土会出现内外的不均匀收缩，面层混凝土收缩过程受到内部混凝土保护层和钢筋的约束力，导致面层混凝土受拉，当所受拉力超过混凝抗拉强度时随之产生裂缝[2]。
这种裂缝是因为混凝土收缩而产生的，与外界因素无关，通长在没有外力作用下这种裂缝不会有跟剧烈的发展。如图1，2所示两种纵向裂缝。
图4 节段接缝处裂缝
2.3施工原因产生的裂缝
（1）一般在施工过程中，为确保安全，预应力混凝土箱梁的支架的搭设的力学计算都很保守，当支架的刚度较大时，支架不能和梁体一同变形，则梁体内混凝土将受到很大的拉力，产生裂缝。可以采用能使支架和梁底之间保证相对滑动的措施来减少梁体内混凝土所受到的拉力，尽量避免混凝土拉应力的产生，降低裂缝开展的可能性。
（2）由于支架本身变形有着不确定性，因此箱梁会在支座端产生较大的剪应力，混凝土会产生沿着竖直方向发展的裂缝，所以在施工过程中一方面要对支架进行严格的预压，另一方面要做好支架地面基础的处理，控制支架的不均匀沉降。
（3）一般在边跨混凝土现浇部位预应力钢筋张拉不容易控制，张拉力度不到位，是直接导致腹板产生裂缝的主要原因之一。因此在张拉工程中采用两次张拉工艺，尽可能降低预应力的损失。
3控制预防裂缝的措施
3.1混凝土收缩裂缝的控制预防措施
对于减少混凝土收缩裂缝的产生，在混凝土配合比设计时就要加以控制，因为混凝土的收缩大小与水灰比、水泥细度、水泥用量等因素有关，水灰比越大，水泥细度越大，混凝土的收缩越大，且发生收缩的时间越长。因此在设计预应力混凝土箱梁的配合比时应遵循以下原则:
（1）水灰比不宜过大，水泥用量不宜过多，为达到设计强度和使用性能，可以通过掺用外加剂和矿物掺合料或选用高强度等级的水泥等办法来实现。
（2）选用大的骨料，并尽可能的多用骨料，这样可以降低混凝土的自身收缩，控制裂缝的产生。除此之外，在浇筑过程中还要加强振捣，特别是保证变截面处要分层下料，振捣密实。注意早期的混凝土养护，降低表面水分的蒸发率。
3.2预应力作用的裂缝控制预防措施
（1）锚固区的主要钢筋应设计为承受在控制轴上横向应力分布所决定的破裂拉力，因此在预应力束的垂直方向应设置钢筋网、螺旋筋、曲线形钢筋或箍筋。在角隅处由于存在剥落拉力和次应力，因此在该区域应设置补强辅助钢筋。另外从施工角度上分析，该处钢筋较密，在浇筑过程中必须加强振捣，保证该处混凝土的密实，在混凝土达到90% 设计强度以上时才能进行张拉作业[4]。
（2）预应力混凝土结构，其预应力度不宜小于0.7，否则会引起构件变形产生裂缝，这是箱梁产生裂缝的最关键的因素。
（3）在支座和跨中设置横隔板可以提高箱梁的抗裂能力。箱梁横隔板的基本作用是增加截面的横向刚度。支座处横隔板还担负着承受和分布较大支承反力的作用。
3.3施工过程中裂缝控制预防措施
（1）从裂缝的性质上分析，主要是收缩裂缝，因为在合拢段混凝土硬化过程中横向收缩较大，顶、底板两侧混凝土受到锁口装置和腹板的约束，在顶、底板跨中顺桥向容易产生裂缝，产生时间一般为混凝土强度形成过程中的早期。为避免此类裂缝的产生，在施工时除了要对纵向进行约束，还要对横向进行约束，加强合拢段混凝土的整体刚性。
（2）采用标准化、系列化、通用化的箱梁模板支架体系，保证浇筑混凝土后不发生超过允许的沉降量，必要时进行预压，然后进行下一工序；优化混凝土浇筑工艺，控制混凝土浇筑顺序；严格切实地执行科学的养护方法。
4结语
随着我国基础设施建设的快速发展，现浇预应力混凝土箱梁的应用会更加广泛。除了严格按有关规范进行结构设计以外，一方面要考虑有效的抗裂措施，另一方面还应该完善施工工艺，包括合理的混凝土配合比、可靠的模板支架体系、正确的混凝土浇筑工艺、科学的混凝土养护方法等。本文通过对现浇预应力箱梁施工裂缝产生的原因进行分析，并提出裂缝控制的措施，希望对施工现场的应用起到积极的作用。
参考文献
[1]张继绕．悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京: 人民交通出版社，2004．
[2]楼庄鸿. 论预应力混凝土梁桥的裂缝 .公路交通科技，2000.17(6)
[3]徐志成，姜凤连,预应力砼连续梁式桥腹板开裂影响因素分析.山东交通科技，2003，4
[4]中国公路学会桥梁与结构工程学会．2005 年全国桥梁学术会议论文[M]．北京: 人民交通出版社，2005．
论文作者:金家明
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/30
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 预应力论文; 支架论文; 腹板论文; 荷载论文; 微观论文; 《建筑学研究前沿》2017年第11期论文;