□張國勝 □陳國祥（商丘市水利科技推廣中心）

普通混凝土空心預(yù)制橋板裂縫成因與防治研究

□張國勝 □陳國祥（商丘市水利科技推廣中心）

裝配式鋼筋混凝土空心板橋是我國目前建造在干、支溝、渠上的主要農(nóng)用橋梁結(jié)構(gòu)形式之一。文章從提高工程內(nèi)在質(zhì)量，改善施工方法入手，對空心橋板裂縫的形成原因進行了詳細地分析和計算，對已產(chǎn)生的裂縫和防止裂縫的產(chǎn)生提出了切實可行的防治措施。

農(nóng)用；空心板；裂縫；防治；措施

1 混凝土空心板裂縫概況

20世紀(jì)80年代以來，豫東地區(qū)在干、支溝渠上建造農(nóng)用橋梁多以鋼筋混凝土空心板橋為主。該橋型下部采用雙柱式鋼筋混凝土灌注樁排架，上部為鋼筋混凝土空心板裝配式結(jié)構(gòu),使用情況良好，形成了定形設(shè)計。但它標(biāo)準(zhǔn)低，跨度小，孔數(shù)多，對河道行洪不利。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和防洪的需要，目前橋梁單孔跨度已由原來的5.0m提高到10.0m，橋上的載荷也從幾噸提高到幾十噸。但從總體使用情況看，少量橋梁在板底部出現(xiàn)不同程度的橫向裂縫。2011年春夏，在某河道治理工程中，技術(shù)人員通過努力，從提高工程內(nèi)在質(zhì)量，改善施工方法入手，認真研究，仔細分析，較好地解決了這一難題。

某河段治理工程農(nóng)用橋梁，設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路二級（折減），板寬1.0m，板高0.5m，路面凈寬7.0m，其橫斷面見圖1。其中首先施工的一座橋橋板出現(xiàn)裂縫。裂縫集中出現(xiàn)在空心板的底面跨中附近2.0～4.0m范圍內(nèi)。數(shù)量一般為10～20條不等，縫的長度多占板寬的1/3～1/2,個別形成錯位或間斷式裂縫貫穿全板寬。經(jīng)用裂縫刻度儀量測，裂縫寬度多在0.1～0.2mm,最大不超過0.3mm，見圖3；深度在10～20mm,間距在140～200mm，平均間距180mm。特征：①不是所有橋板都發(fā)現(xiàn)裂縫,在該橋共4孔28塊橋板中,有14塊發(fā)現(xiàn)裂縫,占50%；②橋板安裝前未發(fā)現(xiàn)裂縫,而是在安裝時或安裝后至路面混凝土鋪裝層澆筑前這段時間內(nèi)先后發(fā)現(xiàn)的；③雖然裂縫,但對混凝土通過試塊試壓、回彈儀及超聲波檢測儀檢測,其強度均滿足設(shè)計要求；④縫寬都在規(guī)定的范圍內(nèi)（SL-T191-2008）規(guī)定二類環(huán)境時結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土縫寬限值為0.3mm；⑤結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土保護層厚度>50mm時可增大0.1mm。

圖1 橋孔橫斷面圖（單位：mm）

顯然,這種裂縫不影響橋的使用,但會使人們產(chǎn)生不安全感,且一旦加深加寬,伴隨著混凝土的碳化，容易銹蝕鋼筋，減少橋梁工程使用壽命。

一般講，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在規(guī)范允許的范圍內(nèi)帶縫工作是正常的，經(jīng)濟的、也是安全的。但如果設(shè)計上要求抗裂，工程結(jié)構(gòu)上再出現(xiàn)裂縫，而且超出適當(dāng)范圍的話，就應(yīng)另當(dāng)別論。因此,針對上述情況,從板的設(shè)計、預(yù)制、運輸、安裝等方面查找原因，采取有效措施,盡量避免裂縫發(fā)生。

2 裂縫成因分析

2.1 運行期強度和抗裂驗算

空心橋板的設(shè)計尺寸和配筋見圖2。

和其它裝配式橋板一樣,為簡支梁結(jié)構(gòu),屬受彎構(gòu)件。混凝土保護層厚度也符合要求，考慮C40混凝土路面鋪裝層與空心板的共同作用而計入板的計算厚度，實際配筋率為1.3%（規(guī)范規(guī)定不得小于0.2%），橋板之間有橫向連接結(jié)構(gòu)（見圖3），據(jù)此驗算其強度和抗裂度均滿足要求，因而空心橋板結(jié)構(gòu)在使用時不存在產(chǎn)生裂縫的必然性。

圖2 空心橋板設(shè)計尺寸和配筋圖

圖3 橋板橫向連接(板間連接結(jié)構(gòu)和板間鉸縫連接結(jié)構(gòu))圖

2.2 靜載荷試驗

為安全起見，商丘市水利建筑工程質(zhì)量檢測站對該橋在設(shè)計荷載（未計入沖擊系數(shù)）作用下橋板跨中底面混凝土應(yīng)力、撓度和裂縫開展寬度等方面進行了靜載荷試驗。試驗結(jié)果表明橋板結(jié)構(gòu)跨中底面混凝土處于受壓狀態(tài)，因而在兩裂縫之間不可能再出現(xiàn)新的裂縫；跨中撓度實測值與理論值基本相符，卸載后恢復(fù)原狀態(tài)；板底最大裂縫開展寬度由加荷前的0.2mm增加到0.3mm,卸載后恢復(fù)原狀態(tài)。結(jié)論是在設(shè)計荷載作用下，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。

2.3 施工期強度和抗裂驗算

橋板在未澆筑路面混凝土鋪裝層,形成整體結(jié)構(gòu)前，長度和重量相對較大，而剛度相對較小，因此驗算分4種情況:第一種是起重機按設(shè)計吊點吊起橋板在空中運動，橋板除受自身重力外，還受動荷載影響。第二種是橋板安裝就位后只受自身重力影響，但其支承點距離和吊點相比增大。第三種是平板汽車將橋板從預(yù)制場運至施工現(xiàn)場，除第一孔外，輪胎式起重機就必須通過已安裝就位的橋板才能進入下一孔工作位置。安裝好的橋板到路面混凝土鋪筑前尚未形成整體,吊車的兩側(cè)車輪分別行駛在已安裝好的兩塊橋板上（吊車的自重視其起重力的大小，一般為單塊板重的3～4倍）。第四種是吊車到達工作位置后，4個支腿中兩個支腿支撐在排架梁上，另2個支腿則支撐在4塊橋板上（每個支腿下方橫向墊有2m長方木）。經(jīng)計算，第一、二種情況強度和抗裂度滿足要求，第三、四種最不利情況當(dāng)屬前者，最不利位置是吊車重軸行駛在橋板跨中，重軸重量分別由兩塊橋板承擔(dān)。此時每塊橋板除承受自身重量外，還需承擔(dān)吊車重軸重量的一半（偶然荷載集中力），計算簡圖如圖4所示。計算得跨中偶然荷載組合最大彎矩Mk=4.1×10N·mm。驗算得強度安全系數(shù)為1.7，強度安全系數(shù)>規(guī)定值1.0，可見強度足以滿足要求。取混凝土軸心抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值ftk=2.4N/mm2,截面抵抗矩塑性系數(shù)γm=1.5，混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)αct=0.9，按材料力學(xué)公式計算得換算截面受拉邊緣彈性抵抗矩W0=3×107mm3。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，水工鋼筋混凝土受彎構(gòu)件抗裂按Mk≤γmαctftkW0驗算。計算結(jié)果得抗裂安全系數(shù)為k=0.2

圖4 簡支梁計算簡圖

2.4 裂縫成因分析

2.4.1 混凝土內(nèi)在質(zhì)量方面

第一，振搗方式不當(dāng)。不正確的振搗方式如欠振或過振，會造成混凝土內(nèi)部不密實或混凝土砂漿大量向低處流淌，致使混凝土不均勻沉降收縮而影響內(nèi)在質(zhì)量。第二，現(xiàn)場養(yǎng)護不好?？招陌鍧矒v后未能用草袋等物及時覆蓋和保濕養(yǎng)護，其后灑水養(yǎng)護又不及時，可能影響橋板強度。第三，某些施工單位或橋板專業(yè)制作單位為了縮短橋板制作時間，過早拆模移位。

2.4.2 施工方法方面

吊裝時未考慮到空心板的承載能力和施工荷載的大小，吊裝機械直接上橋作業(yè)。在放置空心橋板至過梁時用力不當(dāng)。這兩個原因是導(dǎo)致空心板開裂的外在誘因。

3 處理措施

3.1 提高混凝土內(nèi)在質(zhì)量方面

嚴(yán)格按照設(shè)計混凝土配合比施工。在混凝土的選料、配料、拌和、澆搗等方面，切實按照現(xiàn)行施工規(guī)范要求進行。加強混凝土空心板的養(yǎng)護?；炷脸跄笏儆貌荽采w，并經(jīng)常灑水養(yǎng)護；同時向板孔心內(nèi)充水，使空心板內(nèi)外各個部位在規(guī)定的養(yǎng)護時間內(nèi)都能經(jīng)常保持濕潤。

3.2 施工方法方面

嚴(yán)格控制橋板移動時間。橋板制作完成后，一定要到養(yǎng)護齡期才能移動。嚴(yán)格控制橋板的安裝時間，不足28d齡期不得吊裝。運輸時應(yīng)緩慢行駛，避免強烈震動；橋板吊裝時，要保證輕起穩(wěn)放；禁止野蠻施工。對發(fā)現(xiàn)的裂縫逐一鑿開，用纖維混凝土按照有關(guān)規(guī)定進行修補。起重機械應(yīng)利用施工圍堰或臨時便橋作為工作平臺吊裝作業(yè)，施工期間橋上嚴(yán)禁通車行人，以保證安全；起重機械必須上橋作業(yè)的，應(yīng)至少在每一塊需要承受活荷載的橋板下牢固地設(shè)立3個支撐，每個支撐均應(yīng)具有獨立承擔(dān)板上最大活荷載的能力，以使橋板成為臨時多跨連續(xù)梁；當(dāng)?shù)踯囍葻o法支在多跨連續(xù)梁上時，應(yīng)在支腿所在板下設(shè)立支撐。板下支撐不得撤銷，直到橋面混凝土鋪裝層達到設(shè)計強度。

4 結(jié)語

某河治理工程在施工期間及時發(fā)現(xiàn)問題進行分析研究，并及時采取措施予以補救后，問題得到有效解決，后建橋梁空心板未再發(fā)現(xiàn)裂縫。當(dāng)橋板長度>10.0m（包括10.0m）時，由于跨度加大，橋板的自重、動荷載加大，加上隨著鋼筋長度的增加，絕對伸長度就加大，增加了橋板裂縫的可能，因此，建議對于跨度10.0m（包括10.0m）以上的橋板，采用預(yù)應(yīng)力橋板，這樣可以有效地防止出現(xiàn)裂縫。

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1673-8853(2014)02-0051-02

2013-11-25

李 迪）