淺談連續(xù)箱梁橋裂縫成因及解決措施

　　摘要：本文是作者結合自己多年對路橋工作的經(jīng)驗，對一座鋼筋砼連續(xù)箱梁橋裂縫的產(chǎn)生原因進行了分析，砼結構的裂縫是困擾工程技術人員的技術難題，作者提出了控制裂縫的措施；簡要介紹了該橋靜載試驗的主要結果。

　　關鍵詞：橋梁；連續(xù)箱粱；裂縫；靜載試驗　

　　鋼筋砼連續(xù)箱梁具有建筑高度低、造型美觀、承載能力高、造價低和施工方法簡單等優(yōu)點，因此，在高速公路跨線橋中應用十分廣泛。但由于種種原因，裂縫現(xiàn)象十分普遍。

　　某橋上部構造采用20m+26m+20m鋼筋砼連續(xù)箱梁，砼強度等級為C4O，橋寬l1.49m，其橫截面見圖1。箱梁施工采用支架現(xiàn)澆，目前，已完成箱梁澆筑、支架拆除及護欄澆筑等。檢查發(fā)現(xiàn)箱梁正彎矩區(qū)的底板、腹板及翼板出現(xiàn)多條裂縫。　                       

　　l裂縫現(xiàn)象

　　1．1裂縫描述(見圖2)

　　1．2裂縫特征

　　腹板裂縫具有如下特征：①裂縫間距為0．8～1．6m；②裂縫寬度為0.08～0.3mm，個別縫寬達0．8mm；③裂縫基本垂直于跨徑方向；④跨中附近正彎矩區(qū)裂縫深入底板，并與底板底面裂縫相連；⑤其余裂縫均起于底板或距底板一定距離處；⑥底板范圍內的裂縫寬度均小于腹板上裂縫。

　　2裂縫分析

　　2．1基巖約束效應

　　腹板及頂板是在底板澆筑完畢14d后才施工的，由于底板砼已經(jīng)完成了早期收縮與徐變，不再參與腹板砼的變形，即形成了基巖約束效應。根據(jù)文獻，估算基巖約束效應產(chǎn)生的最大水平應力達3．70MPa>[]。計算公式如下：                         

　　式中：為上層砼澆筑體彈性模量；a為砼線膨脹系數(shù)，取；T為溫差，取20℃，包括砼收縮引起的當量溫差；μ為砼泊松比，取0．167；L為砼澆筑體長度；為基礎水平阻力系數(shù)，由于澆筑間隔期達14d，故取1．5N／mm3；H為砼澆筑體高度。

　　如果超過同期砼抗拉強度，腹板砼便會開裂。最大值在跨中附近，所以跨中產(chǎn)生第一批裂縫，把一塊板分成兩塊。分塊后的板中又會產(chǎn)生水平拉應力′，但由于板長為原來的一半，因而′減小。如果′小于砼抗拉強度，則不再產(chǎn)生裂縫；否則，還會出現(xiàn)第二批、第三批裂縫，直至板中水平拉應力小于砼抗拉強度時才趨于穩(wěn)定。

　　基巖約束效應是產(chǎn)生腹板裂縫的主要原因，因此，除跨中附近正彎矩區(qū)裂縫深入底板外，其余裂縫均起于底板或距底板一定距離處�？缰懈浇鼮檎龔澗貐^(qū)，裂縫具有向底板擴展的趨勢，因此，底板范圍內的裂縫寬度均小于腹板上裂縫。

　　2．2施工工藝原因

　　該橋砼施工采用泵送工藝，分2次進行澆筑，第一次澆底板，第二次澆腹板及頂板；先澆第三跨，再澆第二、第一跨。正確的施工工藝應為：先澆底板及部分腹板，然后再澆其余腹板及頂板；每次澆筑時，應先澆第二跨，再依次向邊跨澆筑。采取這種對稱的施工方法可減小基巖約束效應，減少裂縫產(chǎn)生。

　　2．3砼配合比原因

　　該橋采用的砼強度等級為C4O，配合比為水：水泥：砂：碎石=195：450：661：1174，14d砼強度最低達40MPa，28d砼強度最低達50MPa。水泥用量偏大，水化熱溫升增高，增加裂縫產(chǎn)生的可能。

　　3裂縫控制

　　裂縫控制的關鍵是防患于未然，首先應盡量避免有害裂縫的產(chǎn)生，如果產(chǎn)生了有害裂縫，應采取措施將裂縫的有害程度控制在允許范圍內。對于該橋，可采取以下主要措施：

　　1)增加水平構造配筋，提高抗裂性能。盡可能采用小直徑、小間距配筋，鋼筋直徑8～14mm、間距1O0～150mm較合理。

　　2)嚴格控制砼原材料的質量和技術標準，采取“精料方針”，盡可能減少粗、細骨料的含泥量。

　　3)對砼集料配比應作細致分析，強度等級與水化熱及收縮有矛盾，應根據(jù)工程條件選擇最優(yōu)方案。

　　4)采用2次振搗技術，增加砼密實度，減少內部微裂縫，改善砼強度，提高抗裂性，是裂縫控制的重要措施。要求掌握好2次振搗的時間間歇(2h為宜)，否則，會破壞砼內部結構，使強度性能降低。

　　5)確保布料點均勻、數(shù)量足夠，保證砼骨料分布的均勻性。嚴格限制澆筑順序，讓收縮大的部位先自由收縮，再合龍，以減小最終收縮量。

　　6)產(chǎn)生裂縫的主要因素是水化熱降溫引起的拉應力，所以必須盡可能減小人模溫度，薄層連續(xù)澆筑，隨后采取保溫措施，降低內外溫差。緩慢降溫尤其重要，可為砼松弛創(chuàng)造條件。同時，砼應保持潮濕狀態(tài)，這對增加強度、減少收縮十分有利。

　　7)增強養(yǎng)護措施，防止出現(xiàn)較大的驟降溫差，這是防止裂縫的重要條件之一。只要加強養(yǎng)護，保持濕潤，及時做好隔熱和保溫處理，則裂縫可避免。

　　8)減小新、老砼澆筑的間隔時間，間隔時間越長，上、下層溫差越大，老砼的彈性模量越高，剛度越大，對新砼的約束作用越大，溫度應力狀態(tài)十分不利，極易開裂�！�

　　4質量檢測

　　為驗證該橋是否滿足正常使用要求，進行了靜載試驗。采用5輛30t載重汽車加載。設中跨跨中和邊跨跨中兩個控制截面，各設5個撓度測點(布置在底板底面)和2個應變測點(上、下游各1個，布置在箱梁腹板下緣)。

　　試驗中對箱梁底板和腹板的新、舊裂縫擴展情況進行監(jiān)測，包括中跨跨中截面附近8條裂縫(上、下游各4條)、邊跨跨中截面附近6條裂縫(上、下游各3條)和支座附近1條裂縫。裂縫的最大擴展寬度為0．14mm，且卸載后裂縫回縮情況較好。試驗過程中，箱梁腹板未產(chǎn)生新裂縫，底板跨中附近局部產(chǎn)生細微新裂縫。

　　該結構雖然承受了試驗荷載，但實測撓度及縱向應變值與理論值相比均偏大，撓度最大校驗系數(shù)為1．17，縱向應變最大校驗系數(shù)達1．51，說明裂縫造成結構強度、剛度降低。建議對現(xiàn)有裂縫進行補強處理�！�

　　5結語

　　目前，我國的土木建筑中，砼結構占主導地位，而任何一座砼結構都存在不同程度的裂縫。這是一個相當普遍的現(xiàn)象。雖然砼結構的裂縫是不可避免的，裂縫是一種人們可以接受的材料特征，但是結構的破壞和倒塌也都是從裂縫擴展而開始的。裂縫尤其是有害裂縫給結構的強度、剛度帶來了不同程度的損害，縮短了結構的使用壽命。因此，應積極分析裂縫產(chǎn)生的原因，探索控制裂縫的措施。