T梁开裂的原因分析2011年1月11日

大型预制预应力混凝土梁板裂缝的产生和防治

1、前言

随着路桥建设项目的不断发展，大型、特大型桥梁的预制工程随处可见。在桥梁预制构件施工中，有一个很普通的质量通病----梁体裂缝（纹），却一直困扰着工程施工人员，本文根据云南大丽高速公路四合同段的桥梁施工实例来分析梁体裂缝（纹）产生的原因及对应其生成原因而应采取的防治措施。

2、梁体易出现裂缝（纹）的部位

根据各类型桥梁的梁板施工，将各梁板常见出现的裂缝（纹）位置进行统计，其结果见表1：

表 1

序号梁板类型梁板规格梁板裂缝（纹）位置备注

1 T梁25-50m 梁端梗部位以及梁端1/3跨范围

2 空心板16-30m 单、双孔梁梁端底板、顶板以及侧板相连接的边角部位，侧板纵缝、横缝

3 箱梁20-40m 箱板结合部，顶板纵、横裂缝（纹）

根据表1的统计，我们实例一一分析其原因。

3、T梁两端的梗部裂缝

3.1 实例

高速某标段预制50 m T梁，第2榀梁拆模后发现两条梗部裂纹，一条长2.9 m，一条裂纹长近4 m。施工技术人员对裂纹进行了详细的检查和记录，并初步认定为养护不及时造成的。在后几榀梁预制生产时，施工人员改变了旧的养护方法，加强了混凝土拆模后的养护，保证了养护的质量。但第4、5榀梁端梗部又出现一条裂缝，长度分别为1.8 m和3.9 m。现场技术人员和监理检查分析，认为裂缝可能是由于支护不当（用方木直接垂直支护在梁两端翼板下）引起的。于是将前几榀梁已支护方木全部拆除，改为斜支梁梗肋的方法来支护梁体，然后继续施工。但在预制第8、9、10三榀梁时，梁梗部依旧各出现一条裂缝，现场技术人员会同监理工程师将所有裂缝全部凿开检查，检查结果显示最大的裂缝深度为1.5cm，大部分裂缝深度在1--1.5cm之间。现场施工人员和监理再次分析原因，认为是梁梗部抗裂筋较少，于是在梁梗部增加了部分抗裂钢筋。其后第11、13、14、18、22五榀梁梗部下方裂缝依然存在，只是长度相应有所减小。施工单位和驻地监理同时向总监代表处和业主汇报了这个问题，业主召集质量监督

部门和业内的专家来到施工现场，连续观看了两榀梁的施工情况，专家认为裂纹的出现与施工人员操作不规范有关，其中包括钢筋受到踩踏，混凝土下料高度过高冲击钢筋骨架，混凝土振捣时拔出过快等，致使钢筋骨架下陷、钢筋保护层变薄，混凝土干缩、拉裂，从而造成混凝土产生裂纹。采取针对性的措施后，又在专家的指导下施工了23、24两榀梁，但仍然出现了裂纹，专家们又提出了腹板混凝土浇筑后，应该有一定时间的技术间隔，然后再施工顶板混凝土的浇注方案，这一合理的技术间隙的确定应依据混凝土的初凝时间及混凝土的自沉时间这两个参数决定，在保持一定的技术间隙后，再次浇筑顶板混凝土，顶板混凝土浇注后进行二次复振，这样施工将彻底消灭裂缝。按照专家的安排，连续生产了25、26、27三榀梁，这三榀梁上的裂缝消失，专家又建议将所增加的抗裂筋有垂直梁轴线布置改为与轴线成45°角布置，这样改进后，以后生产的50余榀梁再也没有裂缝发生。

3.2 原因分析

总结以上施工过程，该裂缝产生的原因有以下几个方面：

3.2.1 高标号混凝土

T梁一般外形尺寸较长、大，采用的均为高标号混凝土，其水泥含量高，水泥干缩性也就大，混凝土的抗拉性有不好。一旦混凝土的外表面的水分比内部蒸发的快，虽然养护及时，也足以造成梁体内外混凝土收缩不一致。相对而言，梁体外部的混凝土收缩量较内部的大，这是造成梁体出现裂缝的原因之一。

3.2.2 混凝土沉降

腹板在浇注完成后，依旧受附着式振动器振动，其本身还有一定的微量下沉空间，连续浇筑顶板混凝土后，腹板混凝土也就完成了其大部分的微沉，而梁顶板与腹板相连接处的梗部混凝土因钢筋阻碍无法随腹板混凝土的微沉而下沉，因而在梁梗部形成簿弱线，尤其在钢筋布设处的混凝土最为簿弱，所以混凝土在此处因腹板混凝土局部下沉而产生拉应力，容易将混凝土拉裂缝。

3.2.3 混凝土保护层不足

在浇筑过程中，由于钢筋受到踩踏，混凝土下料高度过高冲击钢筋骨架，钢筋保护层变薄，造成钢筋下无粗集料的现象。就是说，在保护层不足的钢筋下，只剩下高标号的水泥砂浆，而其突出特点是易裂，这也是梁梗部产生裂缝的原因之一。

3.3 预防措施

造成梁体裂缝的原因大体就是上述的三条，针对这三条原因所采取的措施是：（1）、增加腹板混凝土施工后的合理技术间隙时间（在混凝土初凝时间内），

以便尽量完成混凝土剩余的自沉。

（2）、增加顶板混凝土二次复振，使顶板混凝土沉实并与腹板密贴，同时也要加强振捣，消除钢筋外混凝土难以振实的缺陷。

（3）、要控制好混凝土的保护层厚度，特别是梁体的薄弱部位要特殊处理，增加垫块，严禁踩踏钢筋等。

（4）、在梁梗部，合理增加抗裂钢筋网，减少裂缝产生的几率。

（5）、保证施工人员规范操作、机械设备配置合理等一些作业常识。

3.4 对已经产生裂缝的梁处治办法

对已经出现的裂缝，首先应在裂缝末端钻眼截住裂缝，以防止继续开裂。截住缝钻孔深度宜小于或等于裂缝端部的缝深，随即对裂缝进行破口检查，检查裂缝深度；其次分析梁体裂缝处的应力状态，包括施工阶段和使用阶段；再者，分析裂缝深度和位置对梁的危害；最后，在上述分析的基础上，对于允许修补的梁，采用目前已有的修补方法和自己掌握的技术水平，选择适合的修补办法给予修补。如上所举实例中出现的T梁裂缝，其中除了第2、5两榀梁因为裂缝较长，安全起见报废外，其余的梁均采取上述裂缝处治办法。首先进行钻眼止缝；其次检查该缝裂深，最深1.5cm（到钢筋为止），缝宽0-2.5mm；再次分析梁体裂缝处的受力状况，该梁梗部属受压区，裂缝存在对于梁梗部受压不利，且梁梗部裂缝对内部钢筋有锈蚀。最后制定了处治措施，具体修补办法是：裂缝宽度≥0.02 mm者，采用注射高强度混凝土粘合剂的办法来粘结混凝土；裂缝<0.02 mm 者，凿开裂缝，采用灌注环氧树脂砂浆来粘结修补裂缝。上述两种修补办法，经过检查，效果比较理想。

4、空心板裂缝

4.1 实例

高速公路某标段预制厂生产20m和16m 预应力空心大板，进入冬季后，该施工单位采取了必要的冬季施工措施，冬季施工的第1块板时室外气温为

-1-4°C，日平均气温为2-5°C，该梁浇筑完成后，操作人员马上将温棚内的温度升高，温度升高的记录见表2：

表2

项目单位记录备注

时间h 0.5 1.0 1.5 2 4 6 10

温度°C 1.5 6.2 8.5 11.6 13 14.2 14.8

36小时后，进行了拆模，在空心板跨度2/5处出现一条1 mm宽的裂缝，该