預制小箱梁常見裂縫分類和防治

1、預制小箱梁常見裂縫分類和防治    【摘要】預制小箱梁因其優(yōu)良的截面特性而被廣泛的應用,但由于運營條件的改變、設計及施工不當?shù)仍?，容易造成小箱梁的某些部位會產生裂縫。本文就分別從箱梁腹板的裂縫、沿波紋管的縱向裂縫、箱梁底板縱向裂縫、頂板的縱向裂縫、梁體跨中的環(huán)向裂縫等五種常見的裂縫進行介紹，并提出防治措施，僅供業(yè)內人士參考。 【關鍵詞】預制小箱梁；裂縫；分類；成因；防治 中圖分類號：K928.78文獻標識碼：A 文章編號： 隨著我國經濟的發(fā)展和科技的進步，橋梁建設事業(yè)也出現(xiàn)繁盛的局面，預制小箱梁以其較大的截面抗扭剛度、抗彎強度和經濟實惠、施工周期短的特

2、點，在我國的公路建設中得到了廣泛的應用。但由于部分小箱梁設計上不全面，施工不當，加上受超載車的影響等原因，預制小箱梁橋極易出現(xiàn)病害。本文就介紹幾種常見的裂縫形式及其防治措施。 一、箱梁腹板的裂縫 這類裂縫一般發(fā)生在梁端至1/4跨中處，病害嚴重的箱梁裂縫會擴展到整個腹板截面。其裂縫多與梁板成45°左右夾角，或斜向延伸至底板，在腹板底部與底板結合處縱向發(fā)展，或向上延伸至頂板，腹板和頂板間的縱向裂縫連通，裂縫寬度一般在0.2mm以上，個別橋梁的腹板斜裂縫寬度甚至超過2mm，裂縫深度一般貫穿整個腹板截面。 1、產生裂縫的主要成因 （1）設計考慮不周 在上個世紀的時候，受當時條件的限制，小箱梁

3、的設計往往片面追求經濟效益而被過度優(yōu)化，安全系數(shù)較低；特別是某些小箱梁的腹板過于薄弱，腹板箍筋設計為單肢，且較為稀疏，難以滿足抗剪要求，造成梁體在未達到設計荷載的時候，就出現(xiàn)腹板裂縫。由于腹板太薄，箍筋又少，梁體抗剪儲備不足，箍筋不足以限制裂縫的發(fā)展，所以，裂縫一旦出現(xiàn)，箍筋應力就很大，隨著荷載的反復作用，裂縫進一步增長和擴寬，使梁體的整體剛度降低，承載能力下降。隨著時間的推移，在荷載的不斷作用下，梁體狀況加劇惡化，最終趨于破壞。 （2）施工原因 在施工過程中，如支座脫空，導致箱梁受力畸變，或者是模板定位不準確導致腹板厚度進一步減弱等，這些都會導致腹板裂縫的產生。 2、裂縫防治措施 （1）加固

4、 對梁體裂縫進行修補，對于裂縫寬度大于0.12 mm的裂縫，可采用壁可法注 射化學膠液進行修復；對于0.12 mm以下的微細裂縫，可采用環(huán)氧砂漿進行表面涂抹封閉；也可使用混凝土加厚底板和腹板，必要時增設體外預應力；對于病害非常嚴重、使用一般的加固措施仍無法滿足承載力要求的，應作廢梁處理。 （2）裂縫的預防 此類裂縫的預防，主要從設計方面加以改進，比如增加梁的高度和寬度，加厚頂?shù)装搴透拱宓取?二、沿波紋管的縱向裂縫 這類裂縫主要分布在小箱梁腹板靠近底板20 cm左右的位置，大多在梁長的 1/4-3/4 范圍，沿（彎起前直線段）預應力鋼束布束方向對應表面發(fā)生，產生裂縫的位置一般均伴隨局部的表面混凝

5、土離析。裂縫寬度基本上為0.1-0.2mm之間，裂縫深度一般在1-2cm之間，大體處于保護層范圍，也有部分裂縫穿透保護層。 1、裂縫的主要成因 （1）構造空間過小和混凝土性能的影響 以典型25 m小箱梁設計為例，腹板厚度設計為16cm ，波紋管直徑8.7 cm ，波紋管距兩側模板凈距為3.65 cm ，中間各有一層小于10 mm的架立構造鋼筋。實際上波紋管兩邊每側可供混凝土通過的凈距為2.65 cm。如此小的距離，對混凝土的工作狀態(tài)和工作性能有很高的要求，特別是對粗集料最大顆粒限制很嚴。但在實際施工中，粗集料質量未必得到很好的控制，集料偏粗，很容易導致波紋管的位置出現(xiàn)混凝土局部離析，進而導致裂

6、縫的產生。 （2）預應力孔道壓漿不及時 小箱梁波紋管對應腹板部位局部混凝土承壓面較小，如波紋管中心處，波紋管寬度占腹板總寬度的54%。如此小的承壓面積，要求壓漿必須及時進行，愈早愈好，盡量為預應力筋與結構混凝土之間提供有效的粘結。但實際上，由于施工組織及其他原因，部分小箱梁張拉后幾天之內都未進行壓漿，導致波紋管周圍混凝土長時間承受較大的壓力，加上保護層較?。?cm），出現(xiàn)順預應力管道方向的縱裂也就難免了。 2、裂縫處理和預防 （1）加固措施 如果裂縫寬度在0.2 mm以下，且沒有穿透保護層，可以采用壁可法注射化學膠液的形式進行修復；如果裂縫寬度較大，且深度穿透了混凝土保護層，應進行荷載試驗加以

7、驗證；嚴重的應作廢梁處理。 （2）裂縫的預防 增大小箱梁腹板的厚度，建議增大到18-20 cm，確保波紋管兩側混凝土能夠通過的間距大于3cm，同時，在配置混凝土時，對集料粒徑應加以控制，保證混凝土的工作性能；對預應力管道進行及時壓漿，并避免將施工縫設置在波紋管直線段高度的位置。 三、箱梁底板縱向裂縫 某高速公路25m小箱梁進行動靜載試驗過程中，箱梁底板中部出現(xiàn)不連續(xù)縱向裂縫，加載過程中裂縫有擴展，最大裂縫寬度為0.31 mm。 1、產生裂縫的主要原因 如果單純出現(xiàn)箱梁底板縱向裂縫，那么此類裂縫的產生原因可以排除設計方面的因素，縱向裂縫應為施工方面的因素所引起。根據相關計算分析，當箱梁底板的預應

8、力筋沒有按規(guī)范要求進行布設時，預應力管道在澆筑底板混凝土時存在偏離原設計位置的可能。為此，波紋管偏位將使預應力在箱梁局部梁段產生徑向力，徑向力對箱梁底板受力性能將產生較大影響。按公路橋涵施工技術規(guī)范允許偏差進行取值的情況下，預應力徑向力及使用荷載使箱梁底板產生橫向拉應力為2.35 MPa（支座狀態(tài)正常），小于C50混凝土抗拉強度設計值2.45 MPa，底板不會出現(xiàn)縱向裂縫。而如果波紋管的偏位超出規(guī)范允許值，則底板出現(xiàn)裂縫的可能性較大。 2、病害處理及預防 （1）病害處理 采用壁可法注射化學膠液對裂縫進行封閉，再采用在箱梁底板橫向貼碳纖維的辦法進行補強。 （2）病害預防 在設計施工時，應注意預應

9、力管道（尤其是在使用扁錨時）的定位，采取可靠的施工措施確保波紋管定位準備，同時加密定位筋的數(shù)量，建議設置為每 50 cm一道；設計時考慮加厚底板厚度，應設置必要的徑向防崩箍筋。 四、頂板的縱向裂縫 這類裂縫一般出現(xiàn)在腹板與頂板交接的位置，或者是梁板濕接縫位置，間斷或不間斷縱向分布，局部甚至出現(xiàn)混凝土碎裂現(xiàn)象，從而造成橋面防水層損壞、梁體鉸縫滲漏嚴重、橫向連接失效、單梁受力等現(xiàn)象。 1、產生裂縫的主要成因 此類裂縫的產生，主要是汽車輪載對箱梁頂板的局部受力所引起，在進行小箱梁設計的時候，設計院一般會使用平面桿系軟件進行計算，但是一般不會進行輪載作用下的結構局部計算分析，而國內汽車超載的現(xiàn)象又比較

10、普遍，綜合各種因素，使得小箱梁濕接縫位置容易出現(xiàn)縱向裂縫。 2、裂縫處理和防治 （1）裂縫處理 封閉交通，鑿除破損混凝土后重新澆筑混凝土，并在梁底翼緣板下橫向粘貼碳纖維布或鋼板，進行加固。 （2）預防措施 在進行結構設計時，應對小箱梁翼緣板進行汽車輪載作用下的局部受力分析，并充分注意濕接縫的施工質量。 五、梁體跨中的環(huán)向裂縫 以廣州地區(qū)某高速公路為例，有2片小箱梁在澆筑完混凝土、拆除模板后停置在臺座上，還沒有進行施加預應力的情況下，中部橫斷面腹板、頂板、底板均出現(xiàn)環(huán)向裂縫，并且相互貫通，形成了斷梁的現(xiàn)象。 1、產生裂縫的主要原因 （1）日照、溫差、下雨等原因導致驟然降溫、夜晚溫度下降等 如果小

11、箱梁混凝土澆筑完成后，在混凝土強度尚未形成前，發(fā)生下雨等突發(fā)事件 ，導致氣溫突然下降，則小箱梁混凝土在基礎約束下產生的拉應力可能超出材料的抗拉強度，導致環(huán)向裂縫的產生。同樣的道理，如果在白天最高氣溫的時候澆筑小箱梁，那么晚上氣溫下降時，同樣可能導致小箱梁環(huán)向開裂。 （2）基礎約束 當小箱梁臺座基礎澆注在堅硬基巖或使用混凝土表面的臺座時，沒有采取光滑的鋼板等隔離層放松約束的措施，混凝土在大氣溫度及其水化熱溫度的作用下，混凝土內部溫度很高，當混凝土因降溫的收縮變形受到臺座的約束時，將會在混凝土內部出現(xiàn)很大的拉應力而產生約束裂縫。這類裂縫常在混凝土澆注拆模時即出現(xiàn)，裂縫較深，有時是貫穿性的。 2、病

12、害處理及預防 （1）病害處理 對于此類裂縫的處理，如果為預應力混凝土結構，裂縫嚴重時應進行廢梁處理。如果為普通鋼筋混凝土結構，可以采用裂縫修補+梁底貼鋼板（或碳纖維）的處理方法。 （2）預防措施 在小箱梁臺座上鋪設鋼板，并選擇在溫度較為平穩(wěn)的時候進行混凝土澆筑 同時，應注意對混凝土進行良好的養(yǎng)護，避免梁體溫度的急劇變化。 六、結語 參考文獻： 1 魏建年，李寶強.小箱梁加固J.公路，2004，(08):290-292. 2 蒲廣寧，饒中，孟屯良，丁學良.30 m預應力混凝土空心 板病害成因分析及對策J.公路，2008，(07). 3 張勇，梁志廣，胡強.簡支小箱梁底板縱向裂縫成因分析J.鐵道建筑，2