第一篇：淺談混凝土箱梁施工中裂縫成因與對策.

淺談混凝土箱梁施工中裂縫成因與對策

摘要：混凝土箱梁在現代建筑中廣泛采用，其裂縫現象也經常發生。筆者通過自身的工作經驗和參考大量文獻資料，分析了混凝土箱梁施工中產生裂縫產生的成因，并且提出了對策。

關鍵詞：混凝土；箱梁；裂縫；成因；對策

隨著現代建筑的發展，建筑物的規模越來越大，建筑物各個力點跨距越來越大，混凝土箱梁使用就越來越普遍，而且長度也在增加；如此同時，混凝土箱梁裂縫也經常發生，給人們帶來了極大的生命財產安全隱患。本文分析了混凝土箱梁施工中裂縫產生主要類型、原因，并提出了防治對策。

一、混凝土箱梁施工中裂縫客觀因素

1、在施工過程中，我們最為常見的多是因溫度而引起的裂縫。

混凝土硬化期間水泥放出大量水化熱，內部溫度不斷上升，在表面引起拉應力。后期在降溫過程中，由于受到基礎或老混凝上的約束，又會在混凝土內部出現拉應力。氣溫的降低也會在混凝土表面引起很大的拉應力。當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。許多混凝土的內部濕度變化很小或變化較慢，但表面濕度可能變化較大或發生劇烈變化。如養護不周、時干時濕，表面干縮形變受到內部混凝土的約束，也往往導致裂縫。混凝土是一種脆性材料，抗拉強度是抗壓強度的1／10左右，短期加荷時的極限拉伸變形只有（0.6～1.0）×104，長期加荷時的極限位伸變形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均勻，水灰比不穩定，及運輸和澆筑過程中的離析現象，在同一塊混凝土中其抗拉強度又是不均勻的，存在著許多抗拉能力很低，易于出現裂縫的薄弱部位。在鋼筋混凝土中，拉應力主要是由鋼筋承擔，混凝土只是承受壓應力。在素混凝土內或鋼筋混凝上的邊緣部位如果結構內出現了拉應力，則須依靠混凝土自身承擔。一般設計中均要求不出現拉應力或者只出現很小的拉應力。但是在施工中混凝土由最高溫度冷卻到運轉時期的穩定溫度，往往在混凝土內部引起相當大的拉應力。有時溫度應力可超過其它外荷載所引起的應力，因此掌握溫度應力的變化規律對于進行合理的結構設計和施工極為重要。

2、施工中所用的混凝土材料的作用因素

研究表明，混凝土材料是影響混凝土箱梁收縮裂縫的主要因素，因此有必要在混凝土箱梁施工中處理混凝土材料。

（1）水泥品種、標號及用量。礦渣水泥、快硬水泥、低熱水泥混凝土收縮性較高，普通水泥、火山灰水泥、礬土水泥混凝土收縮性較低。另外水泥標號越低、單位體積用量越大、磨細度越大，則混凝土收縮越大，且發生收縮時間越長。例如，為了提高混凝土的強度，施工時經常采用強行增加水泥用量的做法，結果收縮應力明顯加大。

（2）骨料品種。骨料中石英、石灰巖、白云巖、花崗巖、長石等吸水率較小、收縮性較低；而砂巖、板巖、角閃巖等吸水率較大、收縮性較高。另外骨料粒徑大收縮小，含水量大收縮越大。

（3）水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。

（4）外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。

3、就要最大限度地降低溫差和減少收縮, 本文從混凝土的主要膠凝材料水泥方面談點意見：

走出采用高早強水泥的誤區水泥熟料主要是由C3S、C2S、C3A 和C4AF 四種礦物組成的。

二、混凝土箱梁施工中裂縫人為因素

（一）、箱梁底板在沿預應力鋼束波紋管位置下出現的縱向裂縫。

（1）成因：

1、預應力鋼束的保護層厚度偏薄，加上采用的高標號水泥用量偏多，水泥漿含量偏大，導致較大的收縮變形。由于箱梁結構的內約束，包括底板截面的不均勻收縮和波紋管對混凝土收縮的約束作用，導致較大的混凝土收縮應力，超過了當時混凝土的抗拉強度，從而出現了沿波紋管縱向的收縮裂縫；

2、箱梁底板橫向分部鋼筋間距偏大；

3、箱梁底板預應力鋼束布置不夠合理；

4、混凝土振搗不密實，養護措施不到位；

5、張拉預應力束時的混凝土齡期偏小。

（2）預控措施：

1、改進泵送混凝土的級配，優選降低混凝土收縮變形的材料配合比，其中包括水泥用量、水灰比、外加劑等；

2、采取技術措施，確保預應力波紋管保護層的厚度，一般不小于5cm；

3、對底板構造鋼筋和底板預應力鋼束的間距采取合理布置；

4、加強對箱梁底板混凝土外表面的養護工作；

5、適當放長混凝土張拉齡期。

（二）、箱梁拆模后在腹板與底板承托部位出現空洞、蜂窩、麻面。

（1）成因：

1、箱梁腹板較高，厚度較薄，在底板與腹板連接部位鋼筋密，又布置有預應力筋使得腹板混凝土澆注時不易振實，也有漏振情況，造成蜂窩；

2、澆注混凝土時，若氣溫較高，混凝土塌落度小，模板濕水不夠，局部鋼筋太密，振搗困難，使混凝土出現蜂窩，不密實；

3、箱梁混凝土澆注量大，若供料不及時，易造成混凝土振搗困難，出現松散或冷縫；

4、模板支撐不牢固，接縫不密貼，發生漏漿、跑模、使混凝土產生蜂窩、麻面；

5、施工人員操作不熟練，振搗范圍分工不明確，未能嚴格做到對相臨部位交*振搗，從而發生漏振情況，使混凝土出現松散、蜂窩。

（2）預控措施：

1、箱梁混凝土澆注前做好合理組織分工，對操作人員進行技術交底，劃分振搗范圍，澆注層次清除，相互重復振搗長度取50cm左右；

2、合理組織混凝土供料，現場須有臨時備用攪拌設備，以便當混凝土因運輸或其它原因帶來供料中斷時予以臨時供料；

3、根據氣溫，合理調整混凝土塌落度和水灰比，當氣溫高，做好模板濕潤工作；

4、對箱梁底板與腹板承托處及橫隔板預留人孔處，重點進行監護，確保混凝土澆注質量。

（三）、混凝土表面蜂窩、麻面。

（1）成因：

1、混凝土拌和不均勻，或振搗時間不夠、漏振，造成缺漿；

2、模具組裝不嚴，拼縫過大，無止漿措施，由漏漿而引起蜂窩、麻面；

（2）預控措施

1、混凝土拌和均勻，拌和好的混合物及時使用；

2、均勻振搗；

3、模具拼裝密封無縫，拼縫過大時宜采用密封條鎖緊；

（四）、規格尺寸超標。

（1）成因：

1、模具磨損變形，組裝不牢固；

2、采用快速脫模工藝生產時，混凝土的坍落度偏大或脫模過早，混凝土自行坍塌；

（2）預控措施：

1、加強模具維護保養，及時檢修模具；

2、采用快速脫模工藝生產時，模具的拆除時間根據氣溫而定，控制在混凝土不發生塌落變形時為止；

3、嚴格控制混凝土的坍落度；

（五）、混凝土出現裂縫。

（1）成因：大體積混凝土的配合比沒有采用低熱化水泥，降溫措施不利。

（2）預控措施：采用礦渣水泥等低水化熱、凝結時間長的水泥進行混凝土配制，外部氣溫高時采取采用預埋管道進行降溫.三、案例分析

我們在施工中對20米預應力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現裂縫的處理辦法是：

（1）裂縫的控制方案：

A：在腹板處兩面對稱增加通長縱向應力鋼筋，根數為原設計的一倍。

B：控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度，安排在早、晚或溫度低的時候進行混凝土澆注。

C：及時養護，并用塑料布進行覆蓋，經常保持混凝土濕潤。

D：在腹板處每隔5米留一個通氣孔，可以保證混凝土箱梁在拆模后通風散熱，保持體內外溫度基本一致。

E：及時拆模、及時張拉。當混凝土達到拆模強度時就及時拆模；當混凝土強 度達到設計張拉強度時就及時張拉壓槳。

（2）裂縫的處治措施： 用環氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比進行修補。將裂縫周圍5 厘米內的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運營過程中梁體內的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結構的使用壽命。

通過以上的控制方案和防處治措施，在以后的箱梁預制過程中再沒有出現裂縫，并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。

第二篇：預應力混凝土箱梁裂縫成因及對策研究

預應力混凝土箱梁裂縫成因及對策研究

劉燕明

中鐵十七局集團第三工程有限公司，河北 石家莊 050227

摘 要：預應力混凝土箱梁有害裂縫的存在，會威脅到結構安全，降低結構的使用壽命，嚴重影響結構物的耐久性。文中分析了裂縫分類及產生原因，并闡述裂縫防治措施。

關鍵詞：預應力混凝土箱梁；裂縫；成因；對策

一般情況下，混凝土結構均是帶裂縫工作，但若裂縫超過限值，不僅會影響工程的外觀質量，還會降低抗滲和抗凍能力，并會導致鋼筋銹蝕，影響結構物的耐久性。研究混凝土箱梁裂縫類別、成因及對策，是十分必要的。預應力混凝土箱梁裂縫現象

1.1 預應力筋錨固處的裂縫

通常發生在梁端或預應力筋錨固處，裂縫比較短小。發生在梁端時多與鋼絲束方向一致，在錨固處時與梁縱軸多呈30°~ 45°角。在運營初期有所發展，但不嚴重，以后會趨于穩定。這種裂縫主要由于端部應力集中，混凝土質量不良所致。

1.2 腹板收縮裂縫

大多在脫模后2~3天內發生，裂縫通常從上梁肋到下梁肋，整個腹板裂通，寬度一般為0.2~0.4mm，施加預應力后大多會閉合。這種裂縫多為混凝土收縮和溫差所致，如極低的外界溫度，混凝土未保溫養生等，使應力分布不均。

1.3 懸臂梁剪切裂縫

剪切裂縫出現在腹板上，看起來近似按45°角傾斜，一般出現在支點與反彎點之間的區域。剪切裂縫產生的主要原因是：預應力不足；超載的永久荷載；二次應力；溫度作用等；此外，設計中缺乏對多室箱梁腹板內剪力分布的認識，設計時未考慮橫截面的實際變形，沒有重復檢算力筋截斷處的左右截面受力情況等，也可導致此類裂縫的出現。

1.4 懸澆箱梁錨固后接縫中的裂縫

懸澆箱梁在連續力筋錨固齒板后面的底板內會產生裂縫，并有可能向著腹板擴展，裂縫與梁縱軸呈30°~45°角。產生這種裂縫的原因是由于預應力筋作用面積小，產生的局部應力過大，或者由于頂底板中力筋錨具之間水平方向錯開的距離太小等。

1.5 底板裂縫

箱梁底板上發生不規則裂縫，是由于腹部與底板受力不均所致。

1.6 箱梁彎曲裂縫

混凝土抗拉能力不足，會導致箱梁彎曲裂縫的產生。在節段澆筑箱梁中，一般出現在接縫內或接縫附近，梁底裂縫可達0.1~0.2mm。彎曲裂縫一般很小，結構不受損傷，但在荷載反復作用下（汽車動力荷載及溫度梯度）裂縫有可能會擴大。

1.7 連續梁彎曲裂縫

在連續梁中，正彎矩區的梁底部和負彎矩區的頂部可能發現這種裂縫。彎曲裂縫主要是由于混凝土抗拉能力不足引起的。

1.8 預應力梁下翼緣的縱向裂縫

這種裂縫為預應力梁中最嚴重的一種裂縫，多發生在梁端第一、二節間的下緣側面及梁底，或腹板與下翼緣交界處，少數發生在腹板上。這種裂縫一般處于最外的一排鋼絲束部位，寬度為0.05~0.1mm.。產生原因是由于下翼緣受到過高的縱向壓力，保護層太薄或混凝土質量不好所致。裂縫分類

預應力混凝土箱梁裂縫大致可分為兩類[1]，一類是由外荷載引起的裂縫，也稱結構性裂縫或受力裂縫，表示結構承載力可能不足或存在嚴重問題，對設計荷載進行全面考慮可以防止裂縫的產生；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結構性裂縫，指變形得不到滿足，在構件內部產生自應力，當該自應力超過混凝土允許應力時，引起混凝土開裂。

混凝土裂縫形成的原因非常復雜，往往是多種不利因素綜合作用的結果。據有關統計，施工不規范造成的混凝土裂縫占80%左右，材料質量差或配合比不合理產生的裂縫占15%左右，設計不當引起的裂縫可能占5%。結構性裂縫成因

結構性裂縫可分為直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。

3.1 直接應力裂縫

直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫。裂縫產生的原因有：

（1）設計階段：計算模型不合理，結構受力假設與實際受力不符；荷載少算或漏算；內力與配筋計算錯誤；結構安全系數不夠；結構計算漏項；設計斷面不足；鋼筋設置偏少或布置錯誤；結構剛度不足；構造處理不當；結構設計時未考慮施工的可能性；設計圖紙交代不清等。

（2）施工階段：不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制結構結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。

（3）使用階段：超出設計載荷的重型車輛過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊；發生大風、大雪、地震、爆炸等。

3.2 直接應力裂縫力學原理分析

混凝土箱梁腹板的主拉應力公式為（拉應力為負）：

?zl??hx??hy2???hx?hy4?2?2

式中，σzl為箱梁腹板的主拉應力，σhx為箱梁腹板軸向的正應力，σhy為箱梁腹板豎向的正應力，τ為箱梁腹板剪應力。

按照經典梁理論（平截面假定），箱梁腹板的σhy=0，中性軸附近剪應力最大，由上式可知，在腹板的中性軸主拉應力最大，如主拉應力超過混凝土的極限抗拉強度，則腹板會產生斜裂縫。對于現代大跨度混凝土箱梁橋，特別是橫隔板較少的箱形梁在荷載作用下箱梁的變形并不完全符合經典梁理論平截面假定，定會出現截面畸變變形[2]。計算表明，大跨度混凝土箱梁腹板的豎向正向應力與腹板的軸向應力在同一個數量級。按照上式，計入腹板豎向正應力的影響，很明顯在腹板的上緣、下緣的主拉應力容易超過有關設計規范的規定，由于板上下緣處的剪應力為0，主拉應力的方向與腹板豎向方向基本相同，所以一般在上緣產生水平裂縫。腹板豎向正應力作用同樣使得在中性軸附近的主拉應力易超過規范的規定而產生斜裂縫。一般情況下有關設計院很難對箱梁畸變變形進行分析，這是導致箱梁腹板開裂的主要[3]原因之一。

箱梁頂板、底板的裂縫是由于箱梁畸變和橫向彎曲產生的附加就應力導致的，按照上式計算箱梁頂的主應力，必須考慮頂板、底板的橫向的正應力。由于在箱梁的頂板和底板的剪應力相對較小，所以主應力的方向大致與箱梁的頂板、底板的橫向方向基本相同，那么產生的裂縫方向大致與橋軸方向平行。

3.3 次應力裂縫

次應力裂縫指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。裂縫產生的原因有：

（1）在設計外荷載作用下，由于結構物的實際工作狀態同常規計算有出入或計算不考慮，從而在某些部位引起次應力導致結構開裂。

（2）橋梁結構中經常需要鑿槽、開洞、設置牛腿等，在常規計算中難以用準確的圖式進行模擬計算，一般根據經驗設置受力鋼筋。研究表明，受力構件挖孔后，力流將產生繞射現象，在孔洞附近密集，產生巨大的應力集中。

實際工程中，次應力裂縫是產生荷載裂縫的最常見原因。次應力裂縫多屬張拉、劈裂、剪切性質。次應力裂縫也是由荷載引起，一般不計算僅按常規構造，但隨著現代計算手段的不斷完善，次應力裂縫也是可以做到合理驗算的。非結構性裂縫成因

除荷載作用外，還很多非荷載因素[4]，如混凝土收縮、溫度變化、基礎不均勻沉降、塑性坍塌、冰凍、鋼筋銹蝕以及堿-骨料化學反應等，均可引起裂縫。

4.1 材料原因

（1）粗細集料含泥量過大，造成混凝土收縮增大，易導致裂縫的產生；

（2）骨料粒徑越細、針片含量越大，混凝土單方用灰量、用水量越多，收縮量越大；（3）混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，嚴重增加混凝土收縮；

（4）水泥品種原因：礦渣硅酸鹽水泥收縮比普通硅酸鹽水泥收縮大、粉煤灰及礬土水泥收縮值較小、快硬水泥收縮大；

（5）水泥等級及混凝土強度等級原因：水泥等級越高、細度越細、早強越高對混凝土開裂影響越大；混凝土強度等級越高，混凝土脆性越大、越易開裂。

4.2 施工原因

（1）混凝土生產時原材料計量誤差大，尤其外加劑的摻加隨意性大；沒有根據砂、石料的實際含水率及時調整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。此外，在混凝土運輸及泵送過程中加水的現象也比較普遍；

（2）采用整體式鋼模板臺車施工，混凝土澆筑時不振搗或漏振，混凝土均質性差；（3）盲目追求施工進度，隨意提前脫模時間，混凝土彈性模量尚未達到設計值便過早承受荷載；

（4）夏季施工時砂、石料露天堆放，無切實有效的降溫措施，混凝土入模溫度高；冬季施工時采取的防寒保溫措施不力。

4.3 使用原因

（1）基礎不均勻沉降，造成沉降裂縫；

（2）橋梁所處環境惡劣，酸、堿、鹽等化學物均可引起裂縫。防治措施

5.1 結構性裂縫防治方法

（1）設計時各截面的箍筋不能僅按構造配筋，必須按腹板豎向拉應力大小進行配筋，其配筋形式應采用小直徑和密集的箍筋，箍筋的保護層厚度按規范宜取下限。在采用小直徑和密集箍筋配筋后如能滿足要求，則完全可以取消腹板的豎向預應力配筋[5]。

（2）對于輕而薄、跨間少設或不設橫隔梁的箱梁，應進行能反映箱梁畸變（或稱歪扭）及橫向彎曲應力的空間分析，驗算施工及成橋使用階段腹板的正截面拉應力及控制截面的主拉應力不超過規范值。

（3）由于箱梁活載的橫向分布引起的扭轉、畸變（或稱歪扭）及橫向彎曲引起造成各腹板承擔的荷載分布有很大差別，橫向荷載分配系數應充分考慮扭轉、畸變（或稱歪扭）及橫向彎曲引起的增加的部分。

（4）適當合理增加構造鋼筋布置，注意適當布置表面鋼筋以增強混凝土防裂性能。

5.2 非結構性裂縫處理措施

5.2.1材料選擇和混凝土配合比設計方面

（1）根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強高的水泥[6]。

（2）選用級配優良的砂、石原材料，含泥量應符合規范要求。

（3）積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

（4）正確掌握好混凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充發考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。

（5）配合比設計人員應深入施工現場，依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況，合理選擇好混凝土的設計坍落度，針對現場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比，協助現場搞好構件的養護工作。

5.2.2現場操作方面

（1）澆搗工作：澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。

（2）混凝土養護：在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養護工作尤為重要，以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮，主要是控制好構件的濕潤養護。對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養護，養護時間為14~28天。

（3）混凝土的降溫和保溫工作：對于大體積混凝土，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施（埋設散熱孔、通水排熱等），避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。

（4）避免在雨中或大風中澆灌混凝土。

（5）夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。結語

本文分析了預應力混凝土箱梁常見裂縫類型，裂縫的成因及預防裂縫產生的措施。根據筆者在京滬高鐵預應力混凝土連續梁懸臂澆筑施工的實踐表明，裂縫預防措施及處理措施是有效的，希望能夠對以后類似工程起到借鑒作用。

參考文獻 [1] 項貽強，唐國斌.混凝土箱梁橋開裂機理及控制[M].北京：中國水利水電出版社，2010年：38-55.[2] 呂建鳴，陳可.預應力混凝土箱梁腹板主應力分析[J].公路交通科技，2005（10）：51-55.[3] 鐘新谷.預應力混凝土連續箱梁橋裂縫防治與研究[J].工程力學，2004，（S1）：211-230.[4] 張聰.預應力混凝土連續箱梁裂縫成因分析及預防措施 [J]城市道橋與防洪，2010年第6期：182-184.[5] 施穎，鄭建群.從設計層面探討預應力砼連續箱梁橋裂縫控制 [J].重慶交通學院學報，2005，24（4）：17-20.[6] 周翰斌.預應力混凝土連續箱梁施工階段腹板斜向裂縫探討[J].施工技術，2007，36（3）：88-91.Research On the Reasons and Treatments of the Fratures on the Prestressed Concrete

Box Girder LIU Yan-ming CR17BG N0.3 Engineering Co.,Ltd, Hebei 050227, Shijiazhuang, China Abstract: The deleterious fratures on the prestressed concrete box girder can threaten the structure’s safety, decrease the structure’s life, and threaten the durability badly.In this article, the species and the caused reasons of the fratures are discussed in detail, and the treatments are also discussed.Key words: prestressed concrete box girder;fratures;reasons;treatments

劉燕明（1984-），男，安徽靈璧人，助理工程師，2009年畢業于安徽理工大學，工學學士。

郵箱：liuym11238@sina.cn 聯系電話：（0）***

第三篇：探析預應力混凝土箱梁裂縫成因

探析預應力混凝土箱梁裂縫成因

更新時間 2010-2-7 10:45:32 打印此文 點擊數

摘要：隨著混凝土箱梁結構在橋梁設計中的不斷推廣和應用，該橋型在施工和使用過程中已出現了許多裂縫，本文通過閱讀大量的文獻和資料，總結了混凝土箱梁裂縫產生的原因。

關鍵詞：預應力；混凝土箱梁；裂縫

1使用混凝土箱梁的優點

在已建成的大跨度預應力混凝土梁橋中，當跨度超過40m后，橫截面大多采用箱形截面。其主要優點是：

①箱形截面是一種閉口薄壁截面，其抗扭剛度大，截面效率指標較T形截面高，結構在施工和使用過程中都具有良好的穩定性。②頂板和底板面積較大，能有效地承擔正負彎矩，并能滿足配筋的需要，適應具有正負彎矩的結構，也更適應于主要承受負彎矩的懸臂梁、T形剛構等橋型。③適應現代化施工方法的要求。④承重結構和傳力結構相結合，使各部件共同受力，截面效率高并適合預應力混凝土結構的空間布束，因此具有較好的經濟性。⑤對于寬橋，由于抗扭剛度大，內力分布比較均勻，跨中無需設置橫隔板就能獲得滿意的荷載橫向分布。⑥適合于修建曲線橋，并具有較大的適應性。⑦能很好適應布置管線等設施。在設計上，箱形截面可極大地發揮預應力地效用。可提供很大地混凝土面積用于預應力束地通過，更關鍵地是可提供較大地截面高度，使預應力束有較大的力臂。因此，橋梁設計師可發揮箱梁和預應力地特點，頂底板縱向鋼束采用平彎和豎彎相結合的空間曲線，集中錨固在腹板頂部的承托中（或錨固在腹板中），底板鋼束盡可能靠近腹板加厚板（齒板）并在其上錨固。2預應力連續箱梁裂縫的產因

預應力連續箱梁的裂縫類型主要有：邊跨斜裂縫，邊跨水平裂縫，中跨斜裂縫，中跨水平裂縫，邊跨的水平裂縫、斜裂縫同時發生，中跨的水平裂縫、斜裂縫同時發生，底板、頂板縱向裂縫，底板、頂板橫向裂縫、箱梁橫隔板的放射性裂縫，預應力錨固部位齒板附近裂縫。

預應力混凝土連續箱梁裂縫從成因角度可分為：由荷載效應（如彎矩、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂縫、由外加變形或約束引起的裂縫，主要包括“基巖效應”、地基不均勻沉降、混凝土收縮、外界溫度的變化等、鋼筋銹蝕裂縫、預加力次效應引起的裂縫、建材原因引起的裂縫。

根據裂縫產生部位的不同我們可將其分為：翼緣板橫向裂縫和腹板斜裂縫兩種。①翼緣板橫向裂縫一般發生在箱梁受縱向彎矩較大處的受拉翼緣板處，橫向裂縫一般均發生在跨中底板翼緣。對于連續箱梁，橫向裂縫還發生在支座負彎矩處的頂板翼緣，并且大部分出現在距支點1/3跨徑范圍以內，越靠近支點裂縫越嚴重，對于該類型裂縫，主要有以下原因引起，首先，設計時翼緣板有效分布寬度考慮不足，薄壁箱梁翼緣板有效分布寬度問題實際上就是剪力滯問題，由于理論計算剪力滯效應較為繁瑣，不適于工程應用，各國普遍采用有效分布寬度的概念。由于剪力滯效應的考慮不足或計算值安全儲備較低，在一些特殊荷載工況下容易發生應力過度集中，腹板處翼緣應力波峰超過允許值，因而首先在該處發生橫向裂縫。在多年反復荷載的作用下，裂縫橫向發展，向翼緣板中部擴展，以至于形成橫向通縫。對于薄壁箱梁橋的翼緣板橫向裂縫，病害原因多歸于此。其次，混凝土徐變引起橫向裂縫，在長期荷載作用下，受混凝土徐變影響，箱梁在運營6年～7年后跨中均有不同程度的下撓現象。較大的形變引起箱梁應力重分布，給結構帶來附加被動應力。由于結構所受到的外荷載不變，各截面應力增加是由附加彎矩不斷變化引起的，附加彎矩隨時間不斷增加，直到混凝土徐變停滯為止。同時，預應力松弛也會引起橫向裂縫，對于預應力混凝土結構，箱梁內部預應力對結構應力狀態有較大的影響，隨著橋梁運營時間的增長，預應力鋼束發生松弛效應，并且越來越明顯。在現代施工中一般采用低松弛鋼絞線材料，并且規范張拉工藝，但在具體操作中難免會出現與規范不相吻合的情況，力筋長期持荷加之混凝土收縮徐變影響，預應力損失也是相當嚴重的。同時，選用鋼筋不合理也會引起橫向裂縫，對于普通鋼筋混凝土箱梁，鋼筋與混凝土的粘結力對結構的整體剛度和裂縫的擴展有較大的影響。我們應該選用表面不光滑、化學吸附作用和握裹力都較強的預應力鋼筋。

②腹板斜裂縫一般發生在支點至1/4跨之間。對于預應力和非預應力箱梁，在施工階段以及在運營階段，腹板經常出現斜裂縫，斜裂縫同樣有多種因素引起，有設計計算、設計構造配筋、施工工藝、氣候條件、日常維護、荷載工況等。部分因素在導致翼緣板出現橫向裂縫的同時也是腹板斜裂縫的主要原因，首先，預應力損失過大導致腹板主拉應力過大，由于縱向預應力損失的存在，部分預應力損失超過設計計算值導致截面抗彎承載力嚴重下降，從而產生翼緣板橫向裂縫。對于預應力混凝土薄壁箱梁結構，預應力損失也是腹板斜裂縫的主要病害原因，預應力損失量估計不足或者在實際張拉過程中操作不當引起應力損失量加大等情況經常發生，導致力筋的有效預應力達不到設計要求，從而腹板因主拉應力超過容許值而發生開裂。豎向預應力鋼筋較短，張拉后少量的回縮即可產生較大的預應力損失，分批張拉產生的彈性壓縮可以使預應力損失達11％，如果有超張拉情況，其損失率更大。懸臂對稱施工時，掛籃一般后錨于豎向預應力螺紋鋼上，在施工荷載的作用下，預應力損失也比較大。其次，溫度梯度過大會導致腹板剪切應力過大，從而產生腹板斜裂縫。在陽光充足的地區，太陽直射橋面，因而橋面板溫度急劇升高，靠近水面的底板溫度較低，兩者形成溫度梯度。對于目前普遍采用的大跨度、變截面箱梁，隨著截面高度變化幅度的增加及箱梁長度和支撐約束的增加，溫度梯度應力沿梁長方向變化較快，對于氣溫變化較為強烈的地區，由于頂板翼緣受外界溫度影響較大，隨外界氣溫變化波動較為明顯，導致腹板拉壓應力交替頻繁，在應力幅度變化較大的區域也容易出現斜裂縫。同時，腹板抗剪強度設計值不足也會造成腹板斜裂縫的出現。設計薄壁箱梁的首要目的是減輕結構自重，降低材料使用量，所以其腹板與翼緣板設計厚度較薄。箱梁腹板面積與抗剪承載力有密切的關系，而薄壁箱梁腹板面積與普通箱梁相比是小得多得，在無預應力作用情況下，腹板依靠提高腹板的箍筋配筋率和彎起鋼筋得數量來提高其抗剪能力。但是在腹板厚度有限的條件下，其提高值亦是有限的。所以，薄壁箱梁腹板抗剪能力相對于普通混凝土箱梁較小，斜裂縫容易發生。3結語

預應力箱梁在正常使用極限狀態下不應該出現梁體裂縫，但是已建預應力混凝土箱梁橋上的開裂情況卻非常普遍，因此我對預應力混凝土箱梁橋典型裂縫成因進行了系統總結，望能為混凝土箱梁的設計和施工起到一定的參考價值。

參考文獻：

[1]范立礎,顧邦安.橋梁工程(上冊)[M].北京:人民交通出版社,2004.[2]項海帆.高等橋梁結構理論[M].北京:人民交通出版社,2001.[3]楊文化.預應力混凝土連續箱梁橋腹板抗裂性研究[D].長沙:湖南大學,1999.[4]陳性凱.廣州華南大橋箱梁裂縫的初步分析[J].中國市政工程,1997,(3):27-29.[5]李少波.混凝土橋梁上部結構裂縫綜述[J].鐵道勘測與設計,1998,(1):6-10.[6]蔡斌.連

第四篇：應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

發布日期:2007-6-1 點擊次數: 13444 預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

在陜西榆靖高速公路橋梁施工中，20米預應力混凝土箱梁在預制過程中，在跨中中橫隔板左右出現不同程度的裂縫。經施工單位、監理、業主、設計單位和有關專家現場分析處理，得到了很好的控制，取得了滿意的結果。

裂縫情況及分析

裂逢是混凝土結構普遍會遇到的現象，一類是由外荷載引起的裂縫，也稱結構性裂縫或受力裂縫，表示結構承載力可能不足或存在嚴重問題，在結構設計時對設計荷載進行全面考慮可以防止；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結構性裂縫，指變形得不到滿足，在構件內部產生自應力，當該自應力超過混凝土允許應力時，引起混凝土開裂。在兩類裂縫中，變形裂縫約占80%。引起該類裂縫的原因主要有：

（1）混凝土澆注后處于塑性階段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸發而產生裂縫。

（2）混凝土凝固過程中因收縮而產生裂縫。

（3）由于溫度變化產生的裂縫，結構隨著溫度變化產生熱脹冷縮變形，這種溫度變化受到約束時，在混凝土內部產生應力，當此應力超過混凝土抗裂強度，混凝土便開裂，即產生溫度裂縫。

（4）施工不當產生裂縫。

從裂縫情況看，裂縫分布部位、裂縫方向、出現時間具有一定的規律性。裂縫都分布在跨中中橫板處，只有腹板開裂，且兩面對稱，時間一般為拆模后兩天左右。因為我們施工方案合理，施工工藝符合質量控制要求，混凝土配合比、坍落度滿足質量要求，但因現場的施工溫度高達25℃左右，所以裂縫的主要原因是因溫度應力引起的。

溫度應力包括內約束應力和外約束應力。內約束應力是指結構內部某一構件單元，在非線性溫差作用下纖維間溫度不同，引起的應變不同而受到約束引起的應力；外約束應力是指結構內部各構件因溫度不同產生變形受到約束或結構外部超靜定約束，無法實現自由變形引起的應力。

防止裂縫產生及外治措施

1、由混凝土質量引起的非結構裂縫，可以通過以下措施防止：控制及改善水灰比，減少砂率，增加骨料用量，嚴格控制坍落度，混凝土凝固時間不宜過短，下料不宜過快，高溫季節注意采取緩凝措施，避免水份劇烈蒸發，混凝土振搗密實；改善現場混凝土的施工工藝，同時注意混凝土的施工防雨、養護及保溫工作；結構內部布置防裂鋼筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂縫出現，可以用環氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶ 0.25的比例配合進行修補，將裂縫周圍5厘米內的混凝土用鋼刷刷毛吹凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運營過程中梁體內鋼筋不受大氣腐蝕，提高結構的使用壽命。

2、由溫度應力引起的非結構裂縫，鑒于現行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》對溫度荷載引起的橫向溫度應力考慮偏小，設計時應予以重視，可以通過配置足夠的溫度應力鋼筋、增加結構的安全儲備等措施來防止裂縫的產生（施工過程中我們變更了設計，在腹板加了一倍的縱向鋼筋）；同時在施工時，應盡量選擇溫度低的時間澆注混凝土（利用早、晚進行施工）。熱天澆注混凝土時，應降低水溫拌制，選用水化熱小和收縮小的水泥灰比，合理使用減水劑，加強振搗以減少水化熱，提高混凝土的密實性和抗拉強度，并注意混凝土濕潤，同時可以在腹板留通氣拆模，達到張拉強度時及時張拉壓漿。

3、我們在施工中對20米預應力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現裂縫的處理辦法是：

——裂縫的控制方案：

A：在腹板處兩面對稱增加通長縱向應力鋼筋，根數為原設計的一倍。

B：控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度，安排在早、晚或溫度低的時候進行混凝土澆注。

C：及時養護，并用塑料布進行覆蓋，經常保持混凝土濕潤。

D：在腹板處每隔5米留一個通氣孔，可以保證混凝土箱梁在拆模后通風散熱，保持體內外溫度基本一致。

E：及時拆模、及時張拉。當混凝土達到拆模強度時就及時拆模；當混凝土強 度達到設計張拉強度時就及時張拉壓槳。

——裂縫的處治措施：

用環氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比進行修補。將裂縫周圍5 厘米內的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運營過程中梁體內的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結構的使用壽命。

通過以上的控制方案和防處治措施，在以后的箱梁預制過程中再沒有出現裂縫，并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。

結論 預應力混凝土箱形結構產生裂縫很常見，但可避免或減少，關鍵是在設計時，認真驗算，合理布置構造鋼筋或預應力筋，對易出現裂縫的部位，通過施工過程的嚴格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數量，減少裂縫的長度和寬度，通過對裂縫的妥善處理，控制裂縫的發展，使裂縫不至于對結構產生危害，保證結構的正常使用。因此，對于裂縫的問題，設計者和施工人員都應予以重視。

第五篇：預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

作者：鄭世金 廖建軍

時間：2009-4-15 11:24:05 來源：城市建設2月的20期

摘 要 ： 對20m預應力混凝土箱梁出現裂縫的原因分析，提出控制、處理裂縫的經驗。

關鍵詞 ： 箱梁 裂縫 分析 處治

以甬臺溫高速公路橋梁中的20m預應力混凝土箱梁為例，分析裂縫發生的原因提出控制、處治混凝土箱梁的裂縫的經驗。

1裂縫情況及分析

裂縫是混凝土結構普遍會遇到的現象，出現裂縫的原因主要有：一類是由外荷載引起的裂縫，也稱結構性裂縫或受力裂縫，表示結構承載力可能不足或存在嚴重問題，須在結構設計時對設計荷載進行全面考慮；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結構性裂縫，指變形得不到滿足，在構件內部產生自應力，當該自應力超過混凝土允許應力時，引起混凝土開裂。根據調查發現，在施工過程中出現的裂縫基本上為變形裂縫，引起該類裂縫的原因主要有：（1）混凝土澆注后處于塑性階段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸發而產生裂縫。（2）混凝土凝固過程中因收縮而產生裂縫。（3）由于溫度變化產生的裂縫，結構隨著溫度變化時受到約束，在混凝土內部產生應力，當此應力超過混凝土抗裂強度，混凝土便開裂，即產生溫度裂縫。（4）施工不當產生裂縫。

從現場裂縫情況看，裂縫分布部位，裂縫方向、出現時間具有一定的規律性。裂縫都分布在跨中中橫處的腹板位置，且兩面對稱，時間一般為拆模后兩天左右。防止裂縫產生及外治措施：

2.1 由混凝土質量引起的非結構裂縫，可以采取以下防止措施：控制及改善水灰比，減少砂率，增加骨料用量，嚴格控制坍落度，混凝土凝固時間不宜過短，下料不宜過快，高溫季節注意采取緩凝措施，避免水分急劇蒸發，混凝土振搗密實，改善現場混凝土的施工工藝，同時注意混凝土的施工防雨、養護及保溫工作；結構內部布置防裂鋼筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂縫出現，可以用環氧樹脂、固化劑、丙酮按1：05:0.25的比例配合進行修補，將裂縫周圍5厘米內的混凝土用鋼刷刷毛吹凈,用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，在涂環氧樹脂，1 貼玻璃布,以后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純鹼水煮沸脫脂,用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運營過程中梁體內鋼筋不受大氣腐蝕,提高結構的使用壽命。

2.2由于溫度應力引起的非結構裂縫，鑒于先行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》對溫度荷載引起的橫向溫度應力考慮偏小，設計時應予以重視，可以通過配置足夠的溫度應力鋼筋、增加結構的安全儲備等措施來防止裂縫的產生（施工過程中作者變更了設計，在腹板加了一倍的縱向鋼筋）；同時在施工時，應盡量選擇溫度低的時間澆注后半天（利用早、晚進行施工）。熱天澆注混凝土時，應降低水溫拌制，選用水化熱小和收縮小的水泥，合理使用減水劑，加強振搗以減少水化熱，提高混凝土的密實性和抗拉強度，并注意混凝土表面濕潤，同時在腹板留通氣孔，達到張拉強度及時張拉壓漿。

2.3 作者在施工中對20米預應力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現裂縫的處理辦法是:（1）裂縫的控制方案：A、在腹板處兩面對稱增加通長縱向鋼筋，根數為原設計的一倍。B、控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度，安排在早、晚或溫度低的時候進行混凝土澆注。C、及時養護，并用塑料布進行覆蓋，保持混凝土表面濕潤。D、在腹板處每隔5米留一個通氣孔，保證混凝土箱梁在拆模后通風散熱，保持梁體內外溫度基本一致。E、及時拆模、及時張拉，當混凝土達到拆模強度時就及時拆模，當混凝土強度達到設計張拉強度時就及時張拉壓漿。（2）裂縫的處置措施：用環氧樹脂、固化劑、丙酮按1:0.5:0.25的配合比進行修補。將裂縫周圍5厘米內的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環氧樹脂。玻璃布要求經5%濃度的純鹼水煮沸脫脂，能保證日后運營過程中梁體內的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結構的使用壽命。通過以上的控制方案和防處治措施，在以后的箱梁預制過程中再沒有出現裂縫，并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。結論：

預應力混凝土箱形結構產生裂縫很常見，但可避免或減少，關鍵是在設計時，認真驗算，合理布置構造鋼筋或預應力筋，對易出現裂縫的部位，通過施工過程的嚴格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數量，減少裂縫的長度和寬度，通過對裂縫的妥善處理，控制裂縫的發展，使裂縫不至于對結構產生危害，保證結構的正常使用。因此，對于裂縫的問題，設計者和施工人員都應予以重視。