戴勇

【摘 要】近年來(lái)，我省高速公路建設(shè)得到迅猛發(fā)展，高速公路在使用過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)一些病害，尤其以混凝土橋梁的裂縫最為常見(jiàn)，在橋梁的后期養(yǎng)護(hù)中已成常見(jiàn)病害。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識(shí)，本文筆者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)混凝土橋梁裂縫的種類、產(chǎn)生的原因以及處理方法進(jìn)行闡述。

【關(guān)鍵詞】公路橋梁；鋼筋混凝土；連續(xù)板裂縫

0.引言

因?yàn)榻ㄖ叨炔淮?，并且整體性能十分好，基于這些優(yōu)勢(shì)，在高速公路建設(shè)的過(guò)程中我們采取了鋼筋混凝土連續(xù)板。鋼筋混凝土連續(xù)板作為現(xiàn)澆混凝土施工中的一種技術(shù)，然而已經(jīng)建成的鋼筋混泥土連續(xù)板橋，有一部分出現(xiàn)了裂縫，更有甚者在施工的階段就已經(jīng)有裂縫的存在，如此一來(lái)，將極大的影響著橋梁的壽命和性能。

1.混凝土裂縫的成因及控制

混凝土裂縫作為橋梁建設(shè)中非常常見(jiàn)而又無(wú)法避免的問(wèn)題，混凝土裂縫的出現(xiàn)嚴(yán)重的影響著橋梁的性能和質(zhì)量，甚至是橋梁在使用過(guò)程中的安全。特別是跨度較大的空心式板梁，這種板梁在設(shè)計(jì)的時(shí)候，為了降低自身重量，掏空內(nèi)部，通常出現(xiàn)的截面為薄壁箱型?；炷亮芽p的存在影響著工程的安全，造成裂縫的原因很多，涉及到的范圍也很大。我們通過(guò)對(duì)混凝土空心板的深入探索和考究，發(fā)現(xiàn)施工的工藝和材料的質(zhì)量是造成裂縫的重要原因。

1.1混凝土的質(zhì)量

在澆筑的過(guò)程中，其中重要的指標(biāo)之一就是配合比，尤其需要控制好的是砂石量、水灰比、水泥塌落等，這些數(shù)值都需要通過(guò)試驗(yàn)之后方可確定。水灰比中的水分過(guò)多，就極易引起骨料沉淀，水分析出，出現(xiàn)頂層與底層差別太大的現(xiàn)象，頂層容易出現(xiàn)裂紋，尤其是在冬天。水灰比太小，也同樣會(huì)導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

1.2混凝土的澆筑及養(yǎng)生對(duì)裂縫的影響

（1）混泥土的澆筑溫度需要保持在5～32℃范圍之間，溫度太低、太高都會(huì)導(dǎo)致混泥土極度收縮和硬化，進(jìn)而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

（2）強(qiáng)化振搗的作用，特別是要對(duì)梁端加大振搗的力度，由于振搗不到位而引起的裂縫現(xiàn)象最為普遍。如果對(duì)頂板振搗不力，在出現(xiàn)溫差和反拱的時(shí)候就會(huì)導(dǎo)致橫向裂紋的出現(xiàn)。如果對(duì)腹板和底板振搗不力，會(huì)導(dǎo)致麻面和蜂窩的出現(xiàn)，外觀形象不好，也會(huì)導(dǎo)致細(xì)微的裂紋出現(xiàn)。倘若底板不是很厚，預(yù)應(yīng)力的力度太大的時(shí)候，在松張之后，底板所受到壓力突然增大，非常容易導(dǎo)致縱向裂縫的出現(xiàn)。所以，在進(jìn)行梁端設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要考慮其抗剪性和抗壓性，對(duì)梁端3m之內(nèi)的底板進(jìn)行加筋加厚特殊處理，梁端的混泥土應(yīng)當(dāng)選擇高標(biāo)號(hào)的小石子混凝土，此混泥土易于振搗。

（3）氣囊上浮作為一種常見(jiàn)的問(wèn)題，對(duì)橋梁建設(shè)的影響十分大。由于跨度大的空心板和腹板都不是很厚，氣囊上浮的過(guò)程中，一旦出現(xiàn)較大的幅度，極易引起頂板鋼筋蹦出，嚴(yán)重影響頂板的安全。此外，較薄的頂板非常容易出現(xiàn)收縮裂縫。為了杜絕氣囊上浮情況的出現(xiàn)，要從橡膠氣囊固定鋼筋上面入手，對(duì)其進(jìn)行加粗或加密處理，在跨區(qū)的中心部分要利用Φ12鋼筋進(jìn)行強(qiáng)化。與此同時(shí)，在拆卸模板和澆筑的時(shí)候，要確保橡膠氣囊內(nèi)部氣壓穩(wěn)定，橡膠氣囊如果發(fā)生氣體外漏，就非常容易導(dǎo)致腹板和頂板裂縫的出現(xiàn)，更有甚者將會(huì)引起頂板塌陷，整個(gè)梁體完全損壞。

1.3梁體溫度變化不一致引起的裂縫

在寒冷的冬天，混泥土空心板要在溫度較高的條件下蒸養(yǎng)，如果不進(jìn)行蒸養(yǎng)，將梁體置于冷氣之中，那么，梁體頂端的溫度會(huì)迅速降低，底部的溫度變化相對(duì)較慢。頂端與底部的溫度差將會(huì)造成梁體兩端變形，有向上彎曲的現(xiàn)象，底部受到預(yù)應(yīng)力的控制，在彎曲和預(yù)應(yīng)力的反作用之下，頂板會(huì)急劇收縮，以至于出現(xiàn)裂縫。此種裂縫常見(jiàn)于頂板橫向，并且可以延伸到下部，通常不會(huì)穿越整個(gè)梁體。為了防止此種裂縫的出現(xiàn)，在頂板和腹板上面可以加上非預(yù)應(yīng)力的鋼筋，鋼筋呈縱向分布，從而加強(qiáng)其抗拉力度。此外，還可以利用其它手段，盡可能的降低頂板與底部的溫度差，降低混泥土收縮度，從而在一定程度上防止了梁體的彎曲。

1.4溫度變化過(guò)快引起的裂縫

溫度變化過(guò)快引起的裂縫主要是溫度迅速的下降和上升而引起的收縮和膨脹的現(xiàn)象。由于頂板和腹板并不是很厚，加上鋼筋的使用量也不多，這樣將難以與溫度差相抗衡，所以出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象很正常。為了杜絕此種裂縫的出現(xiàn)，除了按照工程規(guī)范和要求之外，還可以采用加入防裂鋼筋、調(diào)節(jié)溫度差等手段來(lái)降低裂縫出現(xiàn)的幾率，與此同時(shí)，還可以放松預(yù)應(yīng)力控制，在梁體上面加大預(yù)應(yīng)力力度，防止出現(xiàn)因收縮和膨脹所引起的裂縫。

2.工程概況

2.1裂縫概況

某橋鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)板的跨徑為20米+4*25米+20米，板高1.2米，截面挖空?qǐng)A孔直徑為80厘米，見(jiàn)圖1所示。連續(xù)板采用40號(hào)混凝土，主筋為鋼筋束筋（3Φ28）。板跨中截面計(jì)有25束，共75根直徑28毫米的鋼筋。連續(xù)板施工完畢，尚未投入營(yíng)運(yùn)，在正彎矩區(qū)域的底板和腹板發(fā)生了較為嚴(yán)重的裂縫。重點(diǎn)檢查了該橋右幅第4、5、6跨連續(xù)板的腹板和底板部分，從現(xiàn)場(chǎng)檢查情況來(lái)看，開(kāi)裂較嚴(yán)重的是次中跨和中跨，即跨徑為25米的鋼筋混凝土連續(xù)板。第4跨即中跨，整跨在板L/4～3L/14范圍內(nèi)共有49道底板橫橋向裂縫，并有4條順橋向裂縫與橫橋向裂縫連通。共有7條橫橋向裂縫貫穿底板，其中有4條裂縫已經(jīng)沿腹板向上發(fā)展。最大裂縫寬度達(dá)0.22毫米。裂縫間距一般在20～30厘米。第5跨即次中跨，共有5條橫橋向裂縫貫穿底板，并向腹板延伸。在距5號(hào)墩支點(diǎn)9.5米處開(kāi)始有并列3條貫穿底板的裂縫，間距大約為40厘米。在號(hào)墩支點(diǎn)內(nèi)側(cè)附近發(fā)現(xiàn)有數(shù)條裂縫。最大裂縫寬度為0.2毫米。裂縫間距一般為20～30厘米。第6跨即邊跨，連續(xù)板的底面表面共有3條橫橋向裂縫。最大裂縫寬度為0.2毫米。裂縫間距一般為30～40厘米。由現(xiàn)場(chǎng)裂縫檢查來(lái)看，在該橋施工后期，鋼筋混凝土連續(xù)板就出現(xiàn)較多、較寬的表面混凝土裂縫。而且其發(fā)生的部位及裂縫的形態(tài)明顯為受力裂縫。

2.2裂縫成因分析

除了對(duì)本文所陳述的鋼筋水泥連續(xù)板橋研究之外，還對(duì)另一架鋼筋混凝土連續(xù)板橋進(jìn)行了研究，它們的設(shè)計(jì)圖紙一模一樣。通過(guò)研究顯示，我們能夠發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土連續(xù)板橋長(zhǎng)度在20m以內(nèi)并沒(méi)有較多的裂縫，而長(zhǎng)度大于25m的橋梁，很多在中間部位都有裂縫的存在，裂縫的寬度和數(shù)量分布并不均勻，我們本篇文章中陳述的這架橋出現(xiàn)比較嚴(yán)重的裂縫。

2.2.1從設(shè)計(jì)對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙的研究和分析，可以得出，鋼筋混凝土連續(xù)板橋在施工期間是否發(fā)現(xiàn)有裂縫的存在，這將是其研究的重點(diǎn)所在。依據(jù)鋼筋混泥土的相關(guān)結(jié)構(gòu)理論去推算，鋼筋混凝土連續(xù)板截面的抗裂性作為裂縫出現(xiàn)的主要原因。

當(dāng)鋼筋混凝土連續(xù)板截面抗裂性大于混泥土截面抗裂性的時(shí)候，截面自然會(huì)發(fā)生裂縫。當(dāng)前橋梁規(guī)劃建設(shè)中所采取的鋼筋混凝土橋梁截面抗裂性計(jì)算的公式如下所示：

米f=WoxrRbL。 r=SoWOr

式中：γ為受拉區(qū)混凝土塑性系數(shù)；SO為換算截面重心軸以下或以上的面積對(duì)重心軸的面積矩；WOx為對(duì)構(gòu)件受拉邊緣（使用荷載習(xí)時(shí)）的換算截面抵抗矩；為混凝士抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。

由上式可見(jiàn)，鋼筋混凝土抗裂彎矩僅與混凝土抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度、截配筋及截面有關(guān)，而與外荷載無(wú)關(guān)。按設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑馁Y料，該連阪采用40號(hào)混凝土，其彈性模量為3.3*104MPa，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度MPa，容重25kN/m3。而實(shí)際混凝土強(qiáng)度經(jīng)過(guò)超聲一回彈、取芯等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法證明已達(dá)到施工規(guī)要求。按設(shè)計(jì)圖紙以及滿堂支架上現(xiàn)澆全橋鋼筋混凝土連續(xù)板施工工藝，計(jì)算該鋼筋混凝土連續(xù)板各跨跨中截面上由自重（包括二期恒載）產(chǎn)生的彎矩，均小于抗裂彎。所以，僅在自重作用下，連續(xù)板設(shè)計(jì)上是不會(huì)產(chǎn)生彎曲裂縫的。

2.2.2施工溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)有一定的影響

施工過(guò)程中溫度的變化主要包含了日照溫差和年溫差。其中最主要的是日照溫差，日照溫差是造成橋梁裂縫的重點(diǎn)要素，而年溫差對(duì)橋梁裂縫的影響不是特別明顯。橋梁的面板部位通常受到陽(yáng)光的直射和暴曬，溫度變化非常迅速。由于受到本質(zhì)的約束和控制，出現(xiàn)部分拉力過(guò)大，這與日照溫度的影響息息相關(guān)。依據(jù)當(dāng)前橋梁規(guī)劃建設(shè)中對(duì)溫度模式的計(jì)算方式，可以看出絕大多數(shù)的原因在于日照溫差，日照溫差同時(shí)對(duì)橋梁有著彎矩的影響，一系列彎矩疊加之后，最終的力度超過(guò)了橋梁本身的抗裂性，導(dǎo)致了橋梁裂縫的出現(xiàn)。

通過(guò)深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)連續(xù)板的縫隙中有水的痕跡，尤其在底板上面，比較突出。部分接縫處都有水外溢，這些水是哪里來(lái)的呢？通過(guò)進(jìn)一步分析，原來(lái)這些水是澆筑的時(shí)候停留在空心板里面的水，也稱為養(yǎng)生水。連續(xù)板的底部排水孔發(fā)生阻塞，養(yǎng)生水沒(méi)有及時(shí)的被排泄出去，我們當(dāng)場(chǎng)挖通排泄口，里面很多的水流了出來(lái)，將空心中的水估計(jì)為一半進(jìn)行測(cè)算。養(yǎng)生水也是導(dǎo)致橋梁裂縫的原因之一。所以，連續(xù)板會(huì)在中間部位發(fā)生開(kāi)裂，這種裂縫一般出現(xiàn)在連續(xù)板施工期的后段。

3.結(jié)束語(yǔ)

混凝土橋梁在施工階段產(chǎn)生的裂縫，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)、施工等方面的實(shí)際情況，以及裂縫發(fā)生的部位、形態(tài)，進(jìn)行深入的結(jié)構(gòu)分析，才能較好地判斷裂縫產(chǎn)生的原因。現(xiàn)澆的混凝土連續(xù)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)施工階段進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算與設(shè)計(jì)。對(duì)于混凝土連續(xù)梁板，一定要使泄水孔通暢，盡快排出養(yǎng)生水。鋼筋混凝土連續(xù)板，最好不要采用粗鋼筋的束筋布置形式，以避免施工階段產(chǎn)生過(guò)大裂縫?？鐝匠^(guò)20米用鋼筋混凝土連續(xù)板，應(yīng)進(jìn)一步從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度上研究是否可行。 [科]

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