连续刚构桥箱梁裂缝控制措施研究

连续刚构桥箱梁裂缝控制措施研究

陈柯

临海市城市产业发展集团有限公司  浙江台州  317000

摘 要：连续刚构桥是交通工程中极为重要的一种形式，其所具备的优点受到了行业内的高度关注。但伴随着使用时间的延长，刚构桥也逐步暴露出了一些问题，各类病害时常发生。施工单位应对裂缝的成因进行分析，基于不同的因素有针对性地提出防治措施，确保桥梁的工程质量，营造出足够稳定、安全的行车环境。

关键词：连续刚构桥；箱梁裂缝；控制措施

引 言

连续刚构桥兼具连续刚构桥和T形刚构桥的良好性能，具有前期的固结成本和支座少、主墩弯矩承受力较高、行车驾驶感好、承受力强、跨度大、观赏性好且经济性强的特点，被广泛运用在世界桥梁建设中，发挥了巨大作用。裂缝现象的出现，对于路桥工程的稳定应用产生了极大的危害，并且造成了工程的使用寿命降低，安全性减弱的现状。因此在具体工程项目施工过程中，关于其箱梁裂缝现象的防治也引起了广泛关注。

1 连续刚构桥箱梁产生裂缝的主要原因

1.1施工材料的原因

在连续钢构箱梁施工过程中，如果所使用的水泥材料受风化作用，则就会导致水泥品质下降。在混凝土搅拌和浇筑施工过程中，如果应用这类水泥材料，则当混凝土达到一定强度时，就很容易产生很多不规则的短小裂缝。另外，当水泥用量在 300 kg/m 3左右，则在绝热条件下，混凝土也容易发生水化热作用，导致混凝土内部温度上升至 30℃以上。在混凝土结构内部发生水化热作用的同时，混凝土构件表面也会持续放热，因此，混凝土构件内外温差较大，就会产生裂缝。

1.2温度变化的影响

混凝土内外部温度差所产生的裂缝在混凝土箱梁裂缝中也是比较普遍存在的，其主要原理是混凝土在养护和施工硬化过程中会产生水化热，结构内部温度不断在堆积升温，但是混凝土表面的外部环境温度较低，此时内外温度差较大，达到一定数值后，混凝土表面产生的拉应力大于混凝土自身抗拉力就会产生裂缝。一般每立方米水泥平均用量在300～600kg，如果每克水泥在水化过程中产生500J的热量，则每立方混凝土释放的热量大约为15000～30000kJ，混凝土内部就会由于这些热量导致温度升高[1]。温度越高，对应的温度应力越大，当混凝土自身的内外约束拉力不足以抵消这种温度应力，就会产生裂缝，一般在混凝土浇筑的第3d～第5d会产生较细的裂缝，伴随时间的推移，裂缝会慢慢扩大，有可能达到穿透的情况。

1.3施工工艺因素

（1）在连续钢构桥箱梁施工过程中，如果施工原材料选择不当，混凝土浇筑不当，或者一味的追求混凝土强度，忽视了混凝土综合性能，就很容易导致混凝土施工质量无法满足工程设计要求。

（2）模板安装不符合施工规范，如果腹板厚度比较小，就会导致腹板抗裂性降低，另外，如果腹板厚度比较大，则会直接影响箱梁自重，进而导致混凝土结构出现裂缝问题。

（3）在混凝土构件施工过程中，如果钢筋材料的选择和加工工艺无法满足工程实际需要，或者混凝土振捣密实度比较低，就会出现露筋、麻面、错台等施工质量，甚至会导致混凝土构件开裂。

2 连续刚构桥箱梁裂缝的控制措施

2.1施工材料控制

（1）在进行连续刚构桥施工时，混凝土以及钢筋这两种材料的使用量最大，基于提升施工质量的目的，应做好材料的控制工作，确保其达到工程质量要求。

（2）对混凝土的配合比进行调整，在不影响整体质量的前提下应缩减水泥用量，由此缓解水化热作用；此外，应将水灰比控制在合理范围内，挑选级配优良的碎石作为原材料，从而提升混凝土结构的密实性。

（3）做好使用原料的称量计重工作，基于泵送的方式进行混凝土材料的运输作业。

（4）做好材料的储存工作，应使用土工布对其进行覆盖处理；当现场温度偏低时，可以适当提升堆放区域内的温度，将内外温差控制在25℃范围内。

2.2浇筑质量控制

根据桥梁施工工艺的要求及混凝土特点，在施工浇筑过程中对容易产生裂缝的工艺过程，需要采取相关的控制措施。预应力混凝土连续刚构桥箱梁混凝土浇筑常采用的方法主要有分层连续浇筑法和推移式连续浇筑法。分层连续浇筑法是指浇筑混凝土时从短边开始，沿长边方向进行浇筑，要求在逐层浇筑的过程中，第二层混凝土要在第一层混凝土初凝前浇筑完毕；推移式连续浇筑法是指一次浇筑全部层数，慢慢前移，后面的混凝土达到设计标高，前面形成自然斜面。根据该项目的实际情况，最后决定采用分层连续浇筑法进行箱梁混凝土浇筑。在采用分层连续浇筑法施工过程中，应对悬臂两端进行对称浇筑，按照《公路桥涵施工技术规范》（JTGTF—2011）规定，悬臂不平衡荷载差值应控制在块段重量的1/4之内，如果不平衡荷载过大，会造成0#块产生不平衡弯矩，使箱梁与主墩连接处出现裂缝。

在混凝土浇筑过程中，要尽量缩短前后层混凝土浇筑的间隔时间，在前层混凝土初凝之前，将次层混凝土浇筑完毕，防止因间隔时间过长产生“冷缝”。层间间隔时间按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2015）规定，以贯入阻力值达3.5MPa时为混凝土的初凝时间

[2]。特殊情况下，层面间隔时间太长的可按施工缝处理。箱梁混凝土浇筑时，先浇筑外侧混凝土，使挂篮产生弹性变形，降低节段接缝后浇筑混凝土二次扰动产生的裂缝。

2.3施工过程控制

（1）施工单位需要结合工程实际情况准确定位钢束位置，并且结合实际需要适当加密波纹管的定位钢筋，避免钢束成折线形。

（2）在进行预应力张拉前，必须保证混凝土强度能够达到90%，如果施工条件允许，应该尽量当混凝土强度达到100%时[3]，再进行张拉施工。

（3）在实际施工过程中，需要加强施工质量监督管理，提升两悬臂端的合龙精度，尽量减小合龙段高差，避免出现钢束转折问题。当前，在大跨预应力混凝土连续刚构桥的施工中，因工艺落实效果不合格造成的裂缝现象也较多。由于工艺设计中未有效地考察区域气候环境以及地质水文现状。造成工艺在落实中的受限因素较多，极大地阻碍了工程的施工效率，并且出现了较多的不良现象。因此，在工程施工之前，工程设计人员及施工人员应注重对施工地区各类水文信息以及地质信息的勘察，以此作为原始数据进行工程工艺方案的落实和选择。

2.4预应力张拉的把控

预应力张拉时混凝土龄期应大于7d。如果混凝土的加载龄期过早，对应的混凝土的弹性模量小，徐变系数大，使得在施工和后期运营过程中产生形变的可能性大，下挠大；张拉过早还会造成悬臂两端标高上升，造成两端拱起[4]。锚固区域的混凝土在受到预应力作用后，混凝土产生徐变，如果钢筋配筋比例过低，很容易产生裂缝。

2.5注重施工温度管控及养护

混凝土施工因温度原因及养护原因造成的裂缝现象，是其材料应用的物理特征之一。在混凝土连续刚构桥的施工中，为有效地避免工程施工中出现裂缝现象。工程施工人员应注重施工温度管控，具体可通过混合水温调节以及落实工程养护的手段进行施工。日常养护中可通过定期喷洒水，并对其表面进行草帘覆盖的方式进行养护，以此确保工程性能的稳定提升。

结束语

综上所述，造成连续刚构桥箱梁裂缝产生的原因相对复杂，为有效减少或者防止裂缝的发生，应从加强控制混凝土的浇筑质量、控制预应力张拉、混凝土的设计及养护方面考虑，综合各种影响因素，科学有效地对裂缝进行控制。

参考文献：

[1]涂健，赵体波，雷俊卿.预应力混凝土连续箱梁裂缝产生原因及预防措施研究[J].铁道建筑，2021，61（10）：35-39.

[2]杨俊，曹一山，大跨连续刚构桥底板纵向裂缝成因分析与处治指施[J].公路，2010.62(8):156-158.

[3]常海，魏栋梁，牟儒.现浇预应力连续箱梁裂缝处治措施与加固计算[J].公路交通科技（应用技术版），2020，16（11）：200-203，237.

[4]董岳光，连续刚构桥箱梁底板裂缝的成因及防治措施[J]，交通世界，2021(14):116~117.