楊凱 吳文杰

摘?要：隨我國公路橋梁數(shù)量增長與已建橋梁老齡化的影響，橋梁的發(fā)展進入建養(yǎng)并重階段，確保橋梁長壽命至關(guān)重要。而開裂會影響混凝土梁的使用壽命，須開展箱梁防裂措施研究以確保橋梁長壽命。文中以公路橋梁常用跨徑箱梁為研究對象，通過分析箱梁開裂機理，進而提出箱梁防裂措施。

關(guān)鍵詞：公路橋梁;箱梁;防裂

1 箱梁裂縫成因分析

公路橋梁常用跨徑箱梁裂縫常表現(xiàn)為三種形式：沿箱梁腹板的斜裂縫、梁體垂直裂縫及局部網(wǎng)狀裂縫。其中斜裂縫常因箱梁受剪承載能力不足導致;垂直裂縫主要是因梁體溫度應力及施工不當造成;局部網(wǎng)狀裂縫的產(chǎn)生因設(shè)計、施工不當引起。三種形式的裂縫出現(xiàn)于箱梁預制及后期運營全過程，且每一階段的形態(tài)及發(fā)展各不相同。

1.1 施工階段裂縫成因

箱梁預制過程中，從混凝土澆筑至達到設(shè)計強度值，依據(jù)規(guī)范通常取28天齡期。在28天內(nèi)，混凝土的彈性模量、抗壓強度隨齡期逐漸增長，異于28天后混凝土的受力性能。較小力的作用可能導致箱梁早期裂縫的產(chǎn)生，其產(chǎn)生原因通常有：

（1）混凝土收縮變形。箱梁預制過程中因混凝土收縮變形導致的裂縫，以混凝土的塑性及自干燥收縮占主導作用。水化熱反應引起的塑性收縮出現(xiàn)在混凝土齡期增長的塑性階段，整個水化凝固過程過快或過慢均會導致箱梁出現(xiàn)裂縫。水泥硬化過程的自干燥收縮，泌水現(xiàn)象導致混凝土體積減小而收縮，最終致使箱梁出現(xiàn)裂縫。

（2）溫度力作用。受季節(jié)性、日照及溫度驟降溫差的作用，箱梁齡期成長過程中，箱梁底板中部、頂板與腹板相交處、箱梁翼緣位置處溫度應力較大。當溫差超出一定程度后，混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的較大拉應力會導致箱梁裂縫的產(chǎn)生。

（3）預應力施加。預應力施加過程中，由于混凝土力學性能隨齡期變化的特性，不同齡期階段的預應力施加都會導致箱梁受力及變形出現(xiàn)差異。未達到混凝土設(shè)計張拉強度而張拉預應力，會導致箱梁兩側(cè)腹板及錨固區(qū)域出現(xiàn)局部裂縫。因超張拉或預應力管道定位偏差等因素也會導致箱梁在施工階段出現(xiàn)裂縫。

1.2 運營階段裂縫成因

箱梁運營階段產(chǎn)生的裂縫主要為結(jié)構(gòu)性裂縫，受荷載承受能力超限、強迫位移及偶然作用的影響。

2 設(shè)計階段防裂措施

2.1 設(shè)計方法

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中對箱梁構(gòu)件的設(shè)計計算采用平截面假定，但當構(gòu)件出現(xiàn)裂縫后，混凝土與鋼筋接觸面出現(xiàn)相對滑移，不再滿足平截面假定。加之，設(shè)計計算時對施作環(huán)境濕度、溫度無法準確考慮，對混凝土齡期時間考慮不周，均會導致構(gòu)件裂縫的產(chǎn)生。因而設(shè)計階段需對上述影響因素加以考慮。

2.2 防裂措施設(shè)計

2.2.1 優(yōu)化箱梁截面尺寸

預應力管道偏差引起的腹板附加應力隨腹板厚度的增加而變小，而腹板厚度的增加對箱梁構(gòu)件整體受力變化影響較小。為防止因預應力管道偏差而導致的箱梁腹板開裂，可在設(shè)計階段可適當增加箱梁腹板厚度。

2.2.2 調(diào)整構(gòu)造鋼筋配置

為避免因預應力張拉、溫度應力引起箱梁裂縫的出現(xiàn)，可通過調(diào)整構(gòu)造鋼筋用以防止裂縫的出現(xiàn)。通過布置合理的橫向鋼筋或加密預應力定位鋼筋的方法，防止預應力張拉引起的箱梁腹板裂縫;選用較小直徑鋼筋小間距加密鋼筋網(wǎng)，防止因溫度應力變化導致的收縮裂縫。

2.2.3 合理設(shè)計保護層厚度

保護層厚度一定程度可以限制溫度應力引起的收縮裂縫，在滿足設(shè)計規(guī)范要求外，通過增加一定厚度的保護層用以限制梁體裂縫的出現(xiàn)。箱梁保護層厚度不得小于保護層厚度與預應力保護層厚度的允許偏差之和。

3 施工階段防裂措施

3.1 控制張拉時間

箱梁構(gòu)件在混凝土齡期3天至5天期間進行張拉時，箱梁上撓最大，極易在此期間產(chǎn)生裂縫。因此要結(jié)合試驗所得混凝土齡期發(fā)展，嚴格控制張拉時間，防止因混凝土齡期不足導致的構(gòu)件裂縫。

3.2 準確定位預應力管道

預應力管道安裝過程中，預應力管道定位偏差達到20mm時，出現(xiàn)與腹板的深至波紋管位置縱向裂縫。因此，在預應力管道安裝后、混凝土澆筑前，須對預應力定位進行檢查，也可在安裝時適當加密波紋管周圍的定位鋼筋。

3.3 控制模板變形

腹板厚度的減小會引起箱梁內(nèi)部拉應力的增大，而施工過程中模板變形會導致腹板厚度的減小，從而在預應力張拉過程中使得腹板出現(xiàn)裂縫。因此，在模板安裝過程中對極易產(chǎn)生變形的部位應做加強處理，且應做好模板接縫處理。

3.4 混凝土養(yǎng)護

箱梁混凝土內(nèi)部溫度在澆筑后36h內(nèi)因水化熱反應而急劇上升，36h后溫度開始出現(xiàn)下降，下降速率較之升溫更快。在此過程中，箱梁內(nèi)外溫差、濕度控制不當，會導致箱梁內(nèi)部出現(xiàn)拉應力，過大的拉應力極易導致箱梁腹板、頂板及腹板與頂板相交處出現(xiàn)裂縫。因此嚴格控制從混凝土澆筑后3天內(nèi)混凝土的溫度、濕度對箱梁防裂至關(guān)重要，具體可采用以下方法：

①嚴格控制拆模時間，梁體內(nèi)外溫差不大時方可拆模;

②混凝土澆筑后應及時覆蓋，外界溫度過高時應采用噴灑設(shè)備進行養(yǎng)護，外界溫度過低時應采用保溫措施;

③箱梁混凝土澆筑36h后內(nèi)部溫度開始下降，在降溫期間應加強養(yǎng)護，以防過快降溫導致的收縮裂縫。

4 運營階段防裂措施

4.1 嚴禁車輛超載運營

橋梁在長期超載運營下，當超出構(gòu)件疲勞限度后，橫向聯(lián)系首先出現(xiàn)開裂，導致單板受力，加劇箱梁裂縫的產(chǎn)生，因此對出現(xiàn)超載區(qū)域的橋梁應實行超載管制。

4.2 定期檢測養(yǎng)護

橋梁使用過程中，因外界環(huán)境及荷載影響下，難免會出現(xiàn)裂縫。定期對橋梁進行檢測，掌握橋梁健康狀況，對出現(xiàn)裂縫部位分析原因，并對裂縫位置進行加固處理，以延長橋梁使用壽命。

5 結(jié)論

文章通過對公路橋梁常用跨徑箱梁裂縫成因進行分析，基于裂縫成因分析結(jié)果，分別從設(shè)計、施工及運營階段提出優(yōu)化截面設(shè)計、合理配置鋼筋、控制預應力管道定位和預應力施加、注重養(yǎng)護、限制超載及加強養(yǎng)護的防裂措施。

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