现浇箱梁腹板裂缝原因分析及对策

箱梁腹板斜向裂缝成因分析及

后续采取控制措施

一、桥梁简介

我部***大桥和***大桥两座大桥主桥结构分别为(58+2*95+58) m

和(71+2*125+71) m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主墩为7#、8#、9#墩，分左右双幅，单幅箱梁采用单箱单室截面，纵、横、竖三向预应力体系，为全预应力构件。桥宽28米，根部梁高分别为6.0米和7.5米，跨中及端部梁高分别2.5和3.0米，***大桥腹板厚度由95CM变化至55CM,腹板采用双排纵向预应力管道，沿腹板两侧布置，***大桥腹板厚度由80CM变化至50CM,采用单排预应力居中布设，该工程采用工地自伴混凝土，混凝土标号为C55，掺有硅粉，地泵泵送施工。

箱梁采取菱形挂篮悬臂浇筑施工，箱梁两个“T”同时对称悬臂浇筑。

二、裂缝形成

我部在2017年11月底最先发现***大桥7#墩有各别梁段在拆除内模板时发现腹板内侧沿新老节段结合面开始左右对称出现沿纵向波纹管的向下的斜向纵向规则裂缝，长度1.0米左右，我部立刻停止了对该梁段的施工，项目部如开了专题会议分析原因并跟踪观测此裂缝4天，发现此裂缝稳定无发展，然后实施了纵向预应力张拉，张拉后裂缝长度亦无变化，竖向力张拉后裂缝宽度有所闭合减少，由此判断此裂缝为局部浅层裂纹并非结构性裂缝。

我部在后续的梁段施工中采取了加强措施：①、沿新旧砼结合面开始纵向波纹管二侧增设¢12竖向钢筋防裂，钢筋长度2.0米，间距10CM,（波纹管上下1.0米范围），布筋长度沿2.0米。②、控制砼的水灰比和箱梁砼浇注质量。③、加强砼的保温养生，。在之后的箱梁施工过程中，***大桥的箱梁裂缝产生有所减少，但在之后的***大桥施工过程中裂缝也同样出现，经项目部及检测单位统计在2017年11月-2018年1月间所浇箱梁***大桥共有裂缝45条，***大桥共有18条，在所有出现裂缝的箱梁节段中裂缝均以在箱梁腹板左右侧对称沿纵向波纹管出现，少数出现沿大、小里程对称布置。

在2018年3月10号业主组织了3位***专家进行了现场分析，确定裂缝为砼表层收缩裂缝，并由监控单位对两桥的裂缝的宽度和深度进行检测，经检测表明两桥裂缝宽度大部分在0.01mm-0.04mm之间，最大裂缝宽0.08mm在***大桥(左幅7#墩小里程10#块)，并在2018年3月13日由检测单位对该裂缝进行钻蕊取样裂缝深度为4.9CM，两桥其它裂缝深度均在0.5-3.0CM之间，确定其为表层收缩裂缝。

经分析两座桥发生的裂缝都有一定的规律性，一是在拆除内模后就发现存在（张拉前已产生）；二是位置都是在箱梁腹板节段新老砼结合面开始沿纵向张拉波纹管位置附近发展，在同一节段腹板两侧基本对称分布；三是在张拉纵向预应力之后裂缝无进一步发展。

三、腹板裂缝成因分析

箱梁裂缝分为结构性裂缝和非结构性裂缝。从现场来看，以上裂缝均在拆模时及预应力张拉之前出现，在此期间箱梁砼结构无任何受力，因此可以判断这些裂缝为非结构性裂缝，从而排除是由于箱梁结构受力而产生的裂纹。在这个阶段可能导致裂缝发生的因素有：挂篮变形、外部温度、砼浇筑顺序、混凝土质量、养护条件、模板拆模早、结构配筋少、环境等。当这些因素导致的砼受到外界约束或不协调变形时，砼内外部就会产生拉应力，当拉应力超过砼抗拉强度后便会产生裂缝。

我部两座桥都是采用自拌混凝土，碎石为本地产，河沙来自岳阳，水泥为海螺水泥，为提高强度砼掺有硅粉，发生裂缝段箱梁砼浇注都是在冬季，处于冬季施工阶段，从开始浇筑砼到产生此裂缝，可能是由于上述因素是交织在一起形成的，很难明确区分某条裂缝具体是由哪种因素引起的，下面就我部桥梁产生此裂缝的成因分析如下：

1、挂篮变形

我部两座桥的挂篮都是从专业厂家定制过来，有出厂报告并经现场按最重梁段重量120%的重量试压，变形值都在允许范围内，说明挂篮的刚度、强度都是满足施工及设计要求的，施工前挂篮已锚固好施工中不可能变形，且挂篮变形产生的裂缝应是腹板竖向或顶底板横向裂缝，故可排除裂缝由挂篮变形引起。

2. 冬季施工温差大

我部两座大桥箱梁施工正好处在冬季施工，裂缝也集中出现在2017年11

月至2018年1月，通过查看施工日志，混凝土节块浇筑完成时间大部均为晚上，经历了夜晚、中午等一天中温度最高和最低峰时，外部早晚温差大且砼内外温差大形成很大的混凝土内外温度梯度，（砼水化热最大可达70度，而外部温度晚上大部为0℃度左右），混凝土内外温差越大,发生温度开裂的危险性也越大。故混凝土表面在很大的拉应力下被拉裂，特别是混凝土截面在有波纹管的位置，受力最为薄弱处极易出现裂缝，故我部两桥裂缝都是沿波纹管位置出现，分析冬季施工温差大砼收缩此为形成裂缝的主要原因。

3、模板拆模过早

本工程箱梁拆模时间基本都是浇筑完混凝土后第三天，此时混凝土水化热所产生的热量已不处于峰值状态，拆除模板后，混凝土表面的温度急剧下降，从而导致内外温差较大产生拉应力而导致混凝土开裂，但我部两座桥裂缝都是在拆除内模后就发现存在该裂缝，故断定此裂缝应是在拆模前就出现，排除了拆模过早的原因导致砼开裂。

4、养生保温措施不利

统计两桥箱梁的裂缝都是在冬季低温施工时产生，且施工完成后大部都在晚上，晚上温度较低，项目部采取的是常规覆盖保温措施没采取蒸汽养护，砼在初凝和终凝期间外部温度底，而砼内部水化热温度高致砼内外温差较大，故使砼表面产生温度收缩裂缝。

5、腹板波纹管位置构造钢筋设计不足

对桥上所有裂缝进行统计分析，发现裂缝具有一定规律性，基本都是沿着腹板波纹管位置走向，从而判断可能是混凝土受温度高差原因产生拉应力时，波纹管位置截面尺寸相对较小（***大桥纵向波纹管最外边距砼面仅10CM，砼厚度不够），砼在最为薄弱较易拉裂形成裂缝。

6、裂缝都是沿箱梁新旧砼节段断面出现，沿纵向波纹管向张拉端走向，可能因为新旧砼的收缩徐变性质不一致，致砼沿腹板最薄断面开裂，产生裂缝。

四、后续箱梁采取的裂缝控制措施

1）、设计方面

1、请设计院复核腹板配置钢筋的数量及间距，是否满足砼防裂的构造要求，必要时增设腹板钢筋或减小钢筋间距。

2、建议在腹板纵向波纹管位置砼保护层内增设一层3.0*2.0米的D8防裂钢筋网。

2）、现场控制方面

1、混凝土配合比设计方面

（1）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量等符合规范要求。

（2）配合比依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的坍落度，水灰比，并针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整每段梁的施工配合比。

2、加强砼浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，尽量采用二次振捣、保证砼振捣密实，以排除砼泌水和混凝土内部的水分和气泡。

3、加强混凝土的养护工作：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩，主要是控制好砼的湿润养护。由于我部后续箱梁节段施工都在夏季高温施工，故砼的养护工作特别重要，在砼浇注完成后我部将麻袋或土工布覆盖砼表面，并派专人24小时洒水养护，保证砼顶、底板、腹板都在湿润状态7天时间。

4、控制砼腹板的拆模时间：控制好拆模时间，并保证拆模前和拆模后砼面都是湿润状态。。

5、避免在雨中或在高温时段浇灌混凝土，夏季尽量选择在温度下降或低温阶段阶段（晚上）浇注砼。

6、纵向波纹管按设计要求定位准确，牢固，减少波纹管的定位误差，不因浇砼时波纹管因定位不牢而移动，致砼保护层减少。

7、对腹板波纹管位置增设竖向钢筋进行局部加强或保护层内增设防裂钢筋网。

8、砼浇注前仔细检查挂篮的锚固情况，保证挂篮后锚点紧固，各吊杆的受力均匀，确保在砼的浇注过程中挂篮受力均匀，不变形。

五、已有裂缝的后期处理及修复