混凝土及预应力混凝土桥梁

混凝土及预应力混凝土桥梁随着我国基础建设的快速发展，大体积混凝土施工日益增多(如预应力梁、承台及基础、高层建筑的箱型基础或筏型基础)，而大体积混凝土施工中普遍会遇到裂缝控制问题，这是因为混凝土体积大，聚集的大量水化热会导致混凝土内外散热不均匀，在受到内外约束的情况下，混凝土内部会产生较大的温度应力并很可能导致裂缝产生，最终为工程结构埋下严重质量隐患。

因此，大体积混凝土施工中应严格控制裂缝产生和发展，以保证工程质量。

摘要本人结合一年实习参与公路桥梁现场施工工作实践,对部分桥梁在建设过程中常见的一些裂缝类型进行归类总结,通过查找原因分析问题,才能让我们真正地了解各种裂缝的引发成因,进而制订防范措施,达到预防布控之目的。

关键词：桥梁工程；结构裂缝；裂缝类型；诱发原因；处理；技术措施在桥梁工程中混凝土桥梁缝的种类，就基其产生的原因，主要可划分如下几种荷载引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。

裂缝产生的原因有：①设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。

结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。

②施工阶段，不加限制地堆放施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强充验算等。

③使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。

次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

裂缝产生的原因有：①在设计外荷载作用下，由于结构物的、实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。

②桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。

研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。

在长跨预截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。

因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

温度变化引起的裂缝①年温差。

一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、刚架桥等。

我国年温差一般以一月和七月平均温度的作为变化幅度。

考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。

②日照。

桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。

由于受到自身的约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。

日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

③骤然降温。

突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。

日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实桥资料进行，混凝土弹性量不考虑折减。

收缩引起的裂缝塑性收缩。

在施工过程中、混凝土筑后4-5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和分急剧，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。

塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。

在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成洞钢筋方向的裂缝裂缝处理的方法通常处理裂缝的方法有以下几种: 表面修补:常用的方法有压实抹平,涂抹环氧粘结剂,喷涂水泥砂浆或细石混凝土,压抹环氧胶泥,环氧树脂粘贴下班丝布,增加整体面层,钢锚栓缝合等。

局部修复法:常用的方法有充填法、预应力法,部分凿除重新浇筑混凝土等。

水泥压力灌浆法:适用于缝补宽度0.5mm的稳定裂缝。

化学灌浆:可灌入缝宽0.05mm的裂缝。

减少结构内力:常用的方法有卸荷或控制荷载,设置卸荷结构,增设支点或支撑。

改简支梁为连续梁等。

结构补强:常用的方法有增加钢筋,加厚板,外包钢筋混凝土,外包钢,粘贴钢板,预应力补强体系等。

改变结构方案,加强整体刚度。

例如:框架裂缝采用增设隔板深梁法处理。

其它方法:常用方法有拆除重做,改善结构使用条件,通过试验或分析论证不作处理等。

原材料选材防开裂技术措施选用强度等级为42.5级的低水化热和含碱量在0.06%以下的低碱含量且细度适中的硅酸盐水泥（代号P.Ⅱ），水泥中C3A含量应在6%～8%范围内。

对于大体积承台混凝土选用42.5级矿渣水泥（代号P.S），以降低水化热。

严禁使用早强水泥。

在混凝土中掺加优质磨细复合矿粉及优质粉煤灰，且总掺量不低于30%，降低水化热和提高混凝土的和易性，同时增强混凝土抗氯离子渗透性能，防止因水化热及钢筋锈蚀造成混凝土开裂。

在混凝土中掺加高效减水缓凝泵送剂，达到延缓水泥水化反应时间和速度和降低水胶比的目的。

夏季施工时，为进一步降低水化热，防止混凝土开裂，在掺加优质磨细矿粉和Ⅰ级磨细粉煤灰同时增掺柠檬酸缓凝剂。

混凝土拌合物中各种原材料引入的氯离子总质量应不超过胶凝材料总量的0.1%（钢筋混凝土结构）和0.06%（预应力混凝土结构）。

严把选材关、进料关、检验关，严禁使用不合格的材料或有疑问的材料。

混凝土配制防开裂技术措施本工程所用混凝土的配制全部按高性能混凝土配制技术进行配制，并按高性能混凝土的施工技术进行施工，以提高混凝土的密实性和耐久性，且在满足设计要求和施工要求的同时尽量降低水胶比和胶凝材料用量，防止混凝土表面收缩开裂。

混凝土的初凝时间一般不应小于12h。

承台混凝土的初凝时间不小于20h；承台、现浇梁混凝土在夏季施工时，增掺适量柠檬酸缓凝剂，以达到混凝土的初凝时间在20h 以上。

所有混凝土的浇筑均应在初凝时间之前完成。

在满足混凝土设计技术要求和施工要求的前提下，配制混凝土时，要尽量降低混凝土的早期弹性模量，避免早期混凝土收缩由于早期混凝土弹性模量过大而产生拉应力，造成混凝土开裂，这对于防止混凝土开裂是至关重要的。

混凝土防开裂技术措施基本规定对承台、墩身、现浇梁等混凝土正式灌注前进行模型试浇筑和试养护及温度测控，以对浇筑工艺、养护方法与工序进行最终验证和确定，并给出施工过程中温度参数的合理控制值和防止开裂的具体技术措施。

对混凝土拌合物除严格按拌合技术要求进行拌合外，必须严格按规定进行拌合物的坍落度、扩展度、含气量、泌水率检验，并控制在规定的技术指标范围内，以保证混凝土质量的连续稳定。

混凝土的入模温度不大于30℃。

邻接的新旧混凝土温差不大于20℃，混凝土喷涂的养护剂与混凝土表面温度之差不大于15℃。

大体积混凝土入模后30min的最大温升小于20℃，内部最高温度不高于55℃。

对与混凝土接触的模板、钢筋、钢法兰盘及其它表面在混凝土浇筑前采取先围护一层棉被再覆盖一层帆布的围护保温措施，使其温度控制在5～30℃范围内。

夏季时在棉被上喷洒和浇灌冷却水，使其温度冷却至30℃以下。

现浇混凝土浇筑完成后，混凝土表面采取边收浆边喷雾边覆盖一层湿麻布片或棉被及覆盖一层塑料薄膜养护的防开裂养护措施。

在拆模前采取洒水覆盖养护，洒水养护采用自动喷水系统和喷雾器进行，湿养护不间断，洒水时间间隔根据气温确定，在拆模以前保持表面连续湿润。

拆模后采取喷涂养护剂和塑料布覆盖保温联合养护工艺，暴露于大气中的新浇混凝土应及时喷涂养护剂。

当新浇结构物易与流动水接触时，采取措施使混凝土在浇筑后1d内不受水的冲刷。

混凝土养生过程采取在混凝土内部埋设温度传感器利用温度自动监控仪，并编制温度监控程序，对混凝土内部温度、养护温度及环境温度进行全过程自动报警监控。

当温度高于40℃时，立即启动冷却系统进行降温，防止混凝土内部温度大于55℃。

承台混凝土防开裂技术措施承台大体积混凝土的浇筑选择在一天中气温较低时进行，并采取减少浇筑层厚度、延长浇筑时间和散热时间，分成几层较薄的浇筑层，每层厚度不大于 1.5m，加快混凝土散热速度；覆盖混凝土用料避免日光暴晒，用冷却水搅拌混凝土降低入仓温度控制在10～15℃范围内，最好控制在1℃左右；在混凝土内埋设冷却钢管通水冷却；浇筑后立即采取喷雾养生覆盖保温等技术措施，并始终处于湿养护状态，夏季高温季节搭设遮荫棚。

养护时间不小于10天。

承台大体积混凝土内埋设冷却钢管的数量、设置方式、冷却水的温度及冷却工艺正式灌注前必须进行模型试验，以确定合理的冷却施工工艺参数。

墩身混凝土防开裂技术措施墩身混凝土的养护采取先在模板上包裹一层棉被，再在模板外自下而上搭设塔架，在塔架四周牢固围护一层棉被和一层帆布，底部和顶部覆盖密封保温。

夏季时，在模板和塔架之间设置喷水系统进行喷冷却水降温，使模板温度和周围温度不大于30℃。

拆模后采取喷涂养护剂和塑料布包裹覆盖保温联合养护工艺，暴露于大气中的新浇混凝土应及时喷涂养护剂。

并利用温度自动监控仪对混凝土内部温度、养护温度及环境温度进行全过程自动报警监控。

现浇梁混凝土防开裂技术措施现浇梁混凝土防开裂基本措施现浇梁混凝土的养护模板两侧采取包裹一层棉被和一层帆布的养护措施，端部向外搭设钢管架并包裹一层棉被和一层帆布，顶部一般情况下采取覆盖麻布片或棉被及塑料薄膜的洒水养护措施。

夏季气温较高时在顶部搭设遮荫棚防止阳光直接照射混凝土。

拆模后立即喷涂养护剂。

并在混凝土内部不同部位埋设温度传感器利用温度自动监控仪对混凝土内部温度、养护温度及环境温度进行全过程自动报警监控。

梁模板拆除时，混凝土芯部与表层、箱内与箱外、表层与环境温差均不得大于15℃。

梁纵向预应力筋的张拉采用四台千斤顶双向左右对称上下均衡先中间后两边均衡张拉的顺序进行张拉，以保证整个张拉端面受力均衡，防止因箱梁受力不均衡造成开裂。

悬灌梁防开裂技术措施为防止悬灌梁0#块的开裂，0#块的支架采取落地式支架方案，即支架均支撑于混凝土承台上的施工方案，并利用千斤顶均布对整个支架系统进行等荷载预压以消除非弹性变形和测量出弹性变形作为施工预留量的依据。

混凝土浇筑时采取我单位研制的等荷载预压随混凝土灌注量等效减载的防开裂技术。

合拢段刚性锁定与混凝土的浇筑须选择在气温较低的时候及一天气温最低的时候进行。

刚性锁定后应及时将贯通预应力筋施加部分预应力，以确保合拢段内不受混凝土变形的影响。

支架法及移动模架法现浇梁防开裂技术措施现浇梁的浇筑应选择在一天温度较低时进行。

浇筑混凝土时，采取两台输送泵和两台布料杆从梁的跨中部位向两端同时进行的施工方案，以消除因跨中变形造成梁体开裂。

预制梁混凝土防开裂技术措施蒸汽养护：蒸汽供热采用两台2t的蒸汽锅炉进行。