现浇箱梁产生裂缝的原因分析及解决措施

现浇箱梁产生裂缝的原因分析及解决措施

摘要:预应力混凝土现浇箱梁以其结构整体性好、跨度大、外形美观,在高速公路和城市快速路等工程中得到广泛应用。预应力混凝土现浇箱梁一般按照全预应力结构设计,在结构上不允许出现裂缝,一旦出现裂缝,无论从结构性能还是美观方面都是有害的。笔者就预应力混凝土现浇箱梁施工中出现裂缝的问题,谈一下其产生的原因及解决措施。

关键词:预应力现浇箱梁裂缝原因分析及采取措施

苏州某快速路立交桥有一联(30+35+ 35+30)m的预应力混凝土等截面现浇箱梁,采用满堂支架法施工。现浇箱梁混凝土施工分两次浇筑完成,第一次浇筑箱梁底、腹板,第二次浇筑箱梁顶板,顶板混凝土浇筑6d后,其混凝土强度达设计强度的95%,拆除翼缘板和腹板模板,结果在箱梁的腹板、翼缘板处发现裂纹。

1 箱梁腹板处的垂直裂缝

该联现浇梁腹板、翼缘板拆模后,在边墩顶处腹板两侧发现垂直于梁体的裂缝。裂缝开始于翼缘板悬臂处(第一次混凝土与第二次混凝土浇筑的交界处),终于腹板高度的约1/3处,裂缝上宽下窄。原因分析及解决的措施如下。

(1)箱梁混凝土浇筑顺序对产生以上裂缝有直接关系。实际施工

中现浇箱梁按先浇筑墩顶横隔梁处,浇筑完成后在浇筑箱梁底、腹板。过程中用两台汽车泵同时在墩顶处浇筑横隔梁混凝土,该墩处满堂支架下沉瞬时完成,而其它部位在混凝土浇筑中却一直在下沉,导致混凝土开裂。

(2)现浇箱梁地基的不均匀沉降造成。边墩处支架大部分支撑在承台上,支架弹性压缩变形在浇筑混凝土后瞬时完成,而远墩处为经过换填处理的软土地基,混凝土浇筑10h后发现地基还在一直下沉,而此时墩处位置已不再下沉,因此远墩处混凝土下沉对墩顶处隔梁混凝土产生拉应力,导致墩顶处腹板两侧混凝土开裂。

综上所述,地基处理不到位是腹板产生裂缝的主要原因,因此对于现浇箱梁采用满堂支架法施工时,地基处理是重中之重。对于软土地基,施工前必须提前对地基进行处理,让地基有尽可能较长时间的沉降稳定;根据地质情况,制定合理的施工方案,可采用换填法(做好周围挖排水设施)或不同类型的桩基础进行地基处理,来保证地基承载力,减少后期地基下沉量;支架搭设前对地基承载力进行检测,合格后进行满堂支架搭,然后严格按预压方法对支架进行预压,过程中做好测量沉降观测,通过对采集数据的分析,确定支架非弹性变形是否消除、地基沉降变形是否稳定和支架弹性变形数值。

浇筑混凝土时遵循先浇筑地基薄弱处和正弯矩最大处,使地基变形和支架变形在浇筑的混凝土初凝前即发生并稳定的原则。

2 箱梁翼缘板底部的横向裂缝

现浇箱梁两侧翼缘板底部发现水平裂纹,缝宽为腹板裂缝宽度的1/4左右,裂缝深度较小(约4mm),且从悬臂端部向翼缘方向衰减。原因分析及解决的措施如下。

(1)箱梁混凝土分两次浇筑,底、腹板与顶板混凝土龄期相差至少7d。混凝土的干燥收缩率随混凝土龄期的增长而衰减,顶板在底、腹板混凝土浇筑后7d后再浇筑,此时收缩率相差较大。因此顶板、尤其是长条翼缘板混凝土收缩受到腹板、底板和横隔梁组成梁体的共同约束,故翼缘板处产生横向裂缝。

(2)一般来讲,设计上考虑结构总体受力较多,对构造上的考虑较少。该现浇箱梁翼缘板底层纵向钢筋布置为直径12mm钢筋、间距15cm,这从构造上讲,配筋率还是偏低的。

总之,现浇箱梁施工中:若分两次浇筑混凝土,尽量缩短两次混凝土浇筑的时间差;现浇箱梁混凝土浇筑施工工艺也可调整为一次浇筑成型;过程中加强混凝土的养护。还有在设计时可考虑在翼板底部加铺如直径为8mm或10mm的防裂钢筋网(特别在收缩受约束较大,而又无法释放集中应力的中横梁附近设置)或对类似翼缘板的部位,可多考虑一下构造方面设计而采取相应的措施。

3 箱梁翼缘板悬臂端部的纵向裂缝

该工程某桥一联现浇梁同为等截面连续箱梁,桥跨结构为4×35m,翼缘板悬臂长度为2.5m,厚度为15cm～48cm。顶板混凝土浇筑35h 后,发现翼板悬臂端部出现纵向裂缝,裂缝长度不等,最长的有1.5m。混凝土浇筑6d后开始拆除翼缘板支架,发现裂缝长度和宽度均有发展趋势(相邻标段也发生类似问题)。

从施工角度考虑,翼板处支架下沉最大值10mm,而底、腹板处支架第二次浇筑混凝土后支架下沉最大7mm,这应该是裂缝产生的主要原因,因此施工中底、腹板和翼缘板范围的地基处理均要按要求处理,同时箱梁整个横向断面都要预压;但从设计角度考虑,笔者认为顶板横向钢筋配置不足,在提高施工水平的同时,在设计过程中对悬臂较大的梁应考虑加强钢筋或配置横向预应力,尤其在城市桥梁设计中,要考虑到结构美观。

4 结语

预应力现浇箱梁混凝土产生裂缝的原因很多,另外如温度变化、混凝土原材料、配合比、振捣质量、保护层厚度、钢筋锈蚀和混凝土养护等。笔者就该工程施工中遇到的以上3种裂缝形式进行简单分析,若做到这些、虽然不可能完全避免裂缝,但是至少可以减少裂缝,可为今后同类型的桥梁施工提供一定参考。