预应力混凝土连续梁桥箱梁底板裂纹成因分析

预应力混凝土连续梁桥箱梁底板裂纹成因分析

邱国明

潍坊市路桥工程建设一处山东潍坊261041

摘要：近年来，我国加强了道路和桥梁建设，在经济发展方面发挥了积极的作用。由于预应力混凝土连续箱梁施工技术结构受力具有合理性，可保证形车的安全和平顺，且造型简洁美观，因此在公路建设中得到了广泛应用。这种施工技术的工艺比较复杂，因此其施工设计和质量方面难以进行合理控制。因此，在现役桥梁和工程中，一些预应力混凝土连续箱梁底板会出现一些裂纹，严重威胁到了桥梁的质量和使用。本文主要对预应力混凝土连续梁桥箱梁底板裂纹成因进行分析研究，总结成因并提出一些解决措施。

关键词：预应力；混凝土；连续箱梁；裂纹成因

在道路工程中，桥梁建设是其重要的一部分，关系着人们的交通出行。在不断的建设和发展中，出现了很多新的、先进的桥梁形式和设计理念，施工工艺也在不断发展和完善，以确保桥梁建设的质量。但在其建成运营中，在受到多项因素的影响下，箱梁会出现不同程度的裂纹，影响到其使用的耐久性和结构的安全性。因此，面对这一突出问题，要积极探究其产生机理，并采取措施进行改进和完善。

1.预应力混凝土箱梁底板裂纹产生原因

1.1塑性收缩裂纹及成因

在进行混凝土浇筑施工时，其初凝的过程中，如果存在激烈的水化反应，就会进一步导致泌水、水分急剧蒸发问题的出现，最终形成失水收缩。而这种情况下骨料在自重作用下下沉，则会导致其与胶合料之间出现严重的不均匀沉降变形，这类型问题被称之为塑性收缩。其成因主要是，在混凝土初凝之前，混凝土的强度不存在或很低，受到高温因素和大风力的影响，其表面的失水会加快，毛细管中的压力加大，进而使混凝土发生收缩问题。且此时混凝土的强度不足，难以抵抗收缩变形，龟裂也由此产生。对混凝土收缩产生主要影响的因素，就是混凝土水灰比、凝结时间、环境温度以及相对湿度等。

1.2温度变化引发裂纹

在预应力混凝土箱梁会产生的其中一种裂纹，就是温差裂纹，这种裂纹是由温度变化引起的。其形成原因如下，混凝土在受到外部环境或内部结构温度影响，其体积胀缩会受到约束，内部产生的温度应力如果超过了自身的抗拉强度，就会导致裂纹的产生。而在箱梁浇筑完成之后，其硬化阶段的水化热现象会提高箱梁温度，此时其内外的散热速度存在较大差异，内外温差较大，引发了箱梁表面的收缩问题。对此，要注意控制好混凝土温度上升、下降后期，保证其温度过渡平缓，避免温差问题。且这段时期的温度梯值很大，加大了温度裂缝产生的风险。

1.3混凝土强度因素

混凝土强度也会影响到裂纹的产生，如果预应力箱梁过早拆模了，或者使用的原材料较差，都会降低混凝土的强度。而预初张强度没有得到及时张拉，也会导致裂纹的产生。拆模过早会延缓混凝土的后期强度增长，难以在预定时间达到预期强度。此时强行进行张拉的话，箱梁会受到自重和施工荷载的影响，缺乏应对变形的抵抗能力，使裂纹产生。如果箱梁的强度达到了预初张设计，而没有及时进行张拉，其自身产生的应力，缺乏与其平衡的外界应力与荷载，箱梁上拱度受到影响，也会产生裂纹。

在桥梁建成运营之前，在钢束曲率作用径向力和箱梁的荷载应力叠加的情况下，产生的弯曲应力会大于单独恒载应力。而钢束线性产生的偏位，也会对受力产生不良影响，在严重的情况下，会进一步引发腹板混凝土的局部剥落、崩裂。因此，底板在布置箍筋时，要保证其能够承受预应力束筋径向力，这一应力在合理范围内时，底板上下层的钢筋网也是完好的。如果底板被撕开，那么混凝土的下层就会出现向下崩出的问题，桥梁整体合龙完成后在温度和收缩影响下，这一问题还会因为跨中正弯和下挠较大而加剧。因此在设计箍筋布置时，要充分预留安全储备。在箍筋布置时，要保证其直径和间距是符合相关规范的，在底板力筋中其顶部的径向力是最大的，纵向箍筋的间距设置要确保合理，从桥梁的合龙段开始其数值要逐渐增加。

1.5保护层厚度不足、孔道位置偏差

在连续梁桥中，其箱梁底板在跨中区的厚度是比较小的，该部位的钢束布置复杂程度也比较高。除去波纹管占据空间，以及非预应力钢筋空间以外，剩余的空间较小，在底板保护层厚度不足的情况下，开裂情况很容易出现。并且在设计中，对曲线预应力束的理想设定是圆滑曲线，但在实际施工中很难达到这一要求，受多种因素的制约，在预应力孔道定位中会出现力度不够、位置偏差等问题。

2.预应力混凝土箱梁底板裂纹的防治措施

2.1设计方面的防治措施

第一，要进行箱梁底缘曲线的合理设计，曲线设置从距原点一定距离进行，避开曲率无限大的区域。在合龙段的两端，其曲线半径要尽量设置在较大的值，以降低钢束径向力，使其达到最小值；第二，截面的尺寸要保证选择的合理性，并了解钢筋保护层，适当增加其厚度，在进行预应力张拉的情况下，可以增强混凝土的抗力；第三，要确保底板箍筋的间距和直径设置是合理的，可以产生较大的拉应力，可以有效平衡大部分的径向压实力，并加设弯钩钢筋，且加设要比较短，使箱梁的底板上下层钢筋整体性良好，充分发挥其防崩作用，起到良好的保护效果；第四，跨度较大的情况下，可在跨中加设横隔板，使箱梁的顶板和底板的刚度提升；第五，要重视对截面的抗弯抗剪设计，需要的情况下，在箱梁中要加设体外预应力束。

2.2施工控制措施

在施工方面也要注意对裂纹的防治，首先要严格按照施工规范进行，在浇筑混凝土时，做好准确配合，加强振捣操作保证管道下放的混凝土质量；其次，对波纹管的定位要准确，且要保证定位的牢固，在捣固混凝土的情况下，要注意避免与预应力管道发生碰撞，防止出现波纹管上浮移位问题，进而导致大转角的产生。并且要实施严格管理，确保钢筋的制作和安装是符合施工要求的。并且要加强施工管控，及时获知施工现况，并调整施工段的标高，减少合龙段两端的高差；最后，进行预应力钢束张拉时，要对应用设备进行检查，确保其性能良好，且必须采用合理的施工技巧，温度也要控制在科学范围内。

结束语：

预应力混凝土箱梁底板出现裂纹问题，会破坏桥梁质量、缩短其使用寿命，危害到行车安全。因此，要对其成因具备科学认知，并在设计和施工环节采取合理措施进行防治。

参考文献：

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