预应力混凝土箱梁开裂预防技术实践

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1、预防预应力混凝土箱梁桥开裂的技术实践1.预应力混凝土桥梁的裂缝问题预应力混凝土连续箱梁桥是目前已建和在建大中跨度桥梁中数目最多的桥型。从全国范围来看，伴随着桥梁出现了各种各样不同性质的裂缝问题，有关该桥型在建设和营运过程中出现病害的报告不少。据调查，几乎所有的大跨径连续刚构或连续梁桥在通车几年后均出现了明显裂缝。绝大部分的桥梁有受力裂缝。过多的裂缝降低了桥梁的使用性能，增加了大量的维修加固费用，严重影响了结构的耐久性。至2005年底，我系统在珠江三角洲修建了13座大跨度预应力混凝土连续梁和连续刚构桥。此外还有大量的现浇连续梁桥。其中有4

2、座早期的桥在建设期或通车后都曾出现过不同形式的裂缝。在裂缝防治工作中我们发现，对于预应力混凝土连续箱梁桥的裂缝预防，国内缺少可用于指导设计和施工的较系统的量化指标和实用技术措施。我国的桥梁设计规范(85版)也存在一些不足，直到新的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）颁布后才有所改观。为了防止今后新建桥梁开裂，我们针对此类桥梁现存的关键技术问题，进行深入研究，于2002年提出一套用于指导设计和施工的《预应力混凝土箱梁设计、施工防裂控制要点》，在项目设计和施工阶段开展专项的裂缝预防工作,共涉及7座大跨径连续刚构桥梁以及大量的普

3、通跨径箱梁桥。从近期完成的桥梁工程来看，取得了初步成效。2.常见的裂缝状况通过工程观察和文献记载，混凝土箱梁桥常见裂缝有：节段间断口裂缝；翼缘板横向裂缝；齿板张拉过程中锚前锚后开裂；底板纵向裂缝。腹板、横隔板出现斜裂缝；翼缘板、腹板交界处纵向水平裂缝；跨中底板、支点顶板出现横向水平裂缝；薄壁墩根部的竖向裂缝；各种桥型分部在各部位的收缩裂缝等。经分析，这些裂缝产生的原因有设计方面的，有施工方面的，也有设计施工两方面共同造成的。在设计造成裂缝的原因中，有一部分是明显的设计错误或疏漏，这不必太多讨论；另一部分是设计者经验不足，对结构的分析不够

4、细致全面，规范的不足以及对施工误差认识不足等原因。施工方面的原因除了偷工减料、操作不规范之外，还有一些是缘于对混凝土或结构特性的认识不足，如支架变形、混凝土收缩变形、预应力张拉不当等。针对裂缝产生的原因制定出有效的预防措施，是裂缝预防的中心工作。以下是我们针对一些在我们实际工程中发生过的的主要类型裂缝所进行的原因分析和提出的预防对策。3.支架变形引起的裂缝与预防3.1箱梁悬浇挂篮刚度不足京珠高速公路某连续刚构桥在混凝土箱梁悬臂浇筑工程中，挂篮前端持续下挠变形值最大达3cm，致使已经初凝的混凝土开裂。从现场情况来看，裂缝位于新老节段交界处

5、，宽度很大。后来对挂篮进行了加固，提高了刚度，满荷载时前端最大挠度不超过2cm，自此未有此类裂缝出现。以后的施工实践表明，凡挂篮前端总变形量（包括吊带变形）在2cm以内的悬浇箱梁，无一出现节段间的裂缝。在实际工作中有的施工单位想利用以往工程留下的旧挂篮施工，但其前端的计算变形量已超过2cm，为避免节段裂缝而采用两次浇筑的方法，也就是先浇底板和腹板，待砼达80％以上强度后再浇顶板。此举延长了工期又使箱梁增加一道施工缝，对于梁高6m以下的箱梁来说不是个好方案。3.2现浇支架的变形悬臂施工的0#、1#块支架或整跨现浇的支架在砼浇筑过程中产生的

6、过大变形会导致已初凝的砼开裂。一般表现为顶板或底板的横桥向裂缝。控制对策一是确保支架本身的刚度，设计弹性变形应小于跨度的1/400，二是对砼采取缓凝措施，使其初凝时间长于浇筑时间。在珠江三角洲地区更容易发生裂缝的情形是软基上的支架现浇梁。软基在荷载下的持续沉降使正在形成强度过程中的砼开裂，裂缝多发现在底板、腹板的横桥向以及横梁的纵桥向。控制对策：a.采用不受地基沉降影响的移动模架或钢管桩加贝雷架支撑方案。b.对拟采用满堂式支架现浇的地基进行预压处理，使其沉降速度小于2mm/d时再进行支架施工。c.在沉降速度大的地基上，采用分段施工设湿接

7、缝连接的方式。自2000年以后，我司系统建设的桥梁中凡采取了上述控制措施的软基上现浇连续梁桥全部杜绝了支架变形裂缝。4.收缩裂缝4.1裂缝特性收缩裂缝可能发生在结构的任何部位，是施工现场最常见的一类裂缝。它虽然不会立即影响结构的安全运行，但对耐久性有很大危害。在已通车运营数年的桥梁中，一些构件已出现渗水、钢筋锈蚀、砼剥落现象，从而花费不少资金修补。从我们统计的情况来看，引起收缩裂缝的因素主要有混凝土特性（水灰比和水泥用量）、温度和约束条件。混凝土收缩应力的产生来自于两个原因：一是水泥水化作用产生的水化收缩变形，二是温度降低引起的收缩变形

8、。如受到约束，则在结构内部或表面产生拉应力。由于这两种变形的大部分都发生在砼强度形成的早期阶段，收缩拉应力极易超过砼抗拉强度而产生裂缝。温降收缩和水化收缩的作用，往往是一致的，在实际施工中常常是叠加作用造成