第一篇：箱梁腹板裂縫的機理分析及預防措施

箱梁腹板裂縫的機理分析及預防措施

摘 要：隨著預應力混凝土連續箱梁橋腹板裂縫成為一個普遍而復雜的問題，人們給予了越來越多得重視，并設法通過采取措施將其控制在一個容許的裂縫寬度之內。本文總結了預應力混凝土連續箱梁橋腹板裂縫出現的規律，對其作用機理進行了簡要的分析，并對腹板裂縫的預防和控制提出了針對性的建議。

關鍵詞：裂縫； 作用機理； 預防控制腹板斜裂縫

（1）邊跨現澆段和支座附近至L/4跨范圍兩側腹板25°～50°斜向裂縫。如圖1所示。分析認為，這種裂縫屬于結構性裂縫，出現這種裂縫主要是承受了較大的剪應力而腹板抗剪能力又不足以滿足所產生的過大主拉應力要求所引起的。

在忽略腹板厚度方向的應力狀態情況下，將箱梁橋復雜的空間應力狀態簡化為雙向應力作用下的平面應力狀態，忽略橫向正應力，在雙向應力狀態下，主應力計算公式為：

（1）

由式（1）可知，豎向預應力的存在，能大大減小主拉應力。設計中首先計算出箱梁橋腹板的主拉應力，然后通過合理的調整豎向預應力筋的數量和間距來減小甚至完全消除主拉應力，使得第一第二主應力均為負值（壓應力），不超過混凝土的極限抗拉強度，以此來控制腹板斜裂縫。

可對于變截面箱形梁橋，邊跨直線段箱梁高度較小（高跨比通常為1/25），導致豎向精軋螺紋鋼筋長度較小，施工中往往由于孔道布設不合理和張拉壓漿質量難以保證，導致豎向精軋螺紋鋼筋中的永存預應力損失過大，往往主拉應力大于極限拉力，裂縫難以避免的出現。為了避免預應力混凝土連續箱梁的彎起束摩擦損失較大，也為了方便施工，現在的箱形梁橋多采用縱向預應力束和豎向預應力粗鋼筋的組合布索方式來取代彎起束，通過調整豎向預應力，把主拉應力減小到一定范圍之內，進而控制裂縫的產生，這在理論設計計算中是可行的，可實際上取消彎起束采用這種組合布索方式的預應力箱梁還是不可避免的出現了與水平方向呈45°的斜裂縫。

在設計中對于不同布索方式的選擇要充分考慮由于施工難度大，施工質量難以證引起的預應力尤其是豎向預應力損失，進行充分的論證，不可盲目的為了施工方便而采用縱向預應力束和豎向預應力粗鋼筋的組合布索方式，必要時可以增設彎起束，調整豎向預應力筋的間距，增加腹板的厚度，加密箍筋；同時為了消除主應力空白區，應對箱梁斜截面的抗裂能力進行考慮，適當增加非預應力鋼筋尤其是彎起鋼筋來配合預應力鋼筋提高斜截面抗裂承載能力；由于梁高的限制邊跨梁端抗剪能力差，為了避免梁端剪應力過高，設計中應選擇合適的邊跨和中跨的比例。施工中要對預應力的孔道布設和壓漿工藝進行優化，以保證較短的預應力筋在施工完成之后有充足的有效預應力，從而將主拉應力控制在不超過極限抗拉強度的范圍內，避免腹板斜裂縫的出現。

（2）錨固區出現的的腹板斜裂縫。西南交大結構所通過試驗研究，建議對箱梁分段施工的濕接縫混凝土抗拉強度取0.53的折減系數予以折減；美國《節段式混凝土橋梁設計和施工指導性規范》也規定在計算接縫混凝土強度時，應分別乘以抗彎和抗剪基本強度折減系數，這樣接觸面只存在很低的混凝土抗拉強度。而采用后張法的懸臂澆筑預應力混凝土箱梁橋在懸臂施工中，預應力筋往往錨固在接觸面上，由于預應力筋的錨固所形成的局部高壓應力會在錨頭后會產生拉應力，而錨固區的混凝土抗拉強度折減后很小，如果設計時這一區域的受拉鋼筋配置又不合理，在接縫面上的錨固區往往會形成粗裂縫。

因此對錨固區進行分析，計算錨后拉應力，合理布設間接鋼筋和閉合式箍筋，是預防錨頭處附近產生開裂的有效措施。腹板水平裂縫

該類水平裂縫主要發生在箱梁橋腹板上緣，位于邊跨支座附近和中跨L/4～3L/4之間，分析認為，這主要是豎向正應力超過應力限值所引起的裂縫。

現代混凝土箱梁橋跨度越來越大，特別是對于腹板間距大，橫隔板較少的箱梁，由于采用經典梁理論周邊剛性假定分析箱梁橋的變形，而對箱梁橋空間畸變變形考慮不足，箱梁腹板會產生較大的豎向正應力，甚至大大超過設計應力，這是導致箱梁橋腹板產生水平裂縫的主要原因之一。因此，設計時重視對連續箱梁橋空間畸變變形的分析和研究，能很好地預防控制箱梁橋腹板水平裂縫的產生和發展。腹板水平、斜向組合裂縫

該類組合裂縫：腹板上緣水平裂縫，腹板45°斜向裂縫，位于邊跨支座附近L/4跨范圍和中跨L/4～3L/4之間。分析認為，由于邊跨支座附近是預應力鋼筋錨固集中區，受力復雜，往往由于主拉應力而出現斜裂縫；同時跨中和邊跨直線段由于梁高的限制抗剪能力差，豎向精軋螺紋鋼筋較短，預應力損失嚴重，豎向正應力作用下出現水平裂縫，如圖2所示。鑒于梁高較小區段豎向預應力損失過大，設計時可以考慮采用平行刻痕鋼絲，墩頭錨體系來代替精軋螺紋粗鋼筋。

從預應力混凝土連續箱梁橋腹板裂縫形成的機理來看，混凝土裂縫是一個復雜的問題，是多種因素相互作用的結果。正確的認識腹板裂縫，應根據環境和混凝土的具體情況，首先分析裂縫產生的位置、特征和規律，隨后分析裂縫產生的機理，最后有針對性地從多方面采取預防控制措施。

參考文獻：

[1]范立礎主編.預應力混凝土連續梁橋[M].北京：人民交通出版社，1988.[2]中華人民共和國行業標準.公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范（JTGD62-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.[3]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）.

第二篇：預應力連續箱梁腹板斜向裂縫成因分析及控制措施

預應力連續箱梁腹板斜向裂縫成因分析及控制措施 2013-06-01 21:20

專業分類：路橋隧道

瀏覽數:393 在橋梁施工中，連續箱梁是大跨度混凝土橋梁常用的一種形式，這種梁式結構在質量上存在的最大問題就是裂縫頻繁出現，混凝土裂縫是影響結構耐久性最關鍵的因素。由于混凝土裂縫的存在和發展通常會使內部的鋼筋等材料產生腐蝕，降低鋼筋混凝土材料的承載能力、耐久性及抗滲能力，影響箱梁的外觀，降低箱梁使用壽命。本文就某工程高標號連續箱梁非結構裂縫產生的原因進行分析和總結，以期為類似工程提供參考。一.工程簡介

本工程某特大橋主橋結構布跨型式為(60+100+60)m三跨預應力混凝土變截面連續箱梁，主墩為27#、28#墩，分左右雙幅，單幅箱梁采用單箱單室截面，縱、橫、豎三向預應力體系，為全預應力構件。橋寬16.25米，根部梁高5.8米，跨中及端部梁高2.5米，箱梁0號塊長度為4米，腹板厚度為0.9米，腹板厚度9號塊以前為0.7米，12號塊以后為0.5米，10～11號塊由0.7米直線變公至0.5米。該工程采用商品混凝土，混凝土標號為C55，地泵泵送施工。

箱梁采取掛籃懸臂澆筑施工,各單“T”箱梁除懸臂箱梁外，分為13對梁段，箱梁縱向分段長度為8×3+5×4米,箱梁兩個“T”同時對稱懸臂澆筑。二.裂縫形成

該橋在施工至28#墩右幅4#塊小樁號時，在拆除模板后第3天發現腹板內側出現斜向不規則裂縫，隨后立刻停止對該橋的施工，分析原因并派專人跟蹤觀測此裂縫，發現裂縫穩定無發展。然后實施了縱向預應力張拉，張拉后裂縫亦無變化，由此判斷此裂縫為局部淺層不規則發紋，于是進行正常施工。在之后的施工過程中，27#墩3#塊大樁號左側、27#墩4#塊大樁號右側、28#墩右側5#塊大樁號左右側、28#墩5#塊小樁號右側、28#墩6#塊大樁號右側、28#墩6#塊小樁號右側等均在模板脫落后3天左右又出現類似裂縫，隨組織專家進行現場分析。經對裂縫的寬度和深度進行無損檢測，裂縫沒有貫穿，深度最大約為150px，裂縫寬度為0.15mm-0.45mm。裂縫有一定的規律性，一是出現在拆除內模后出現（不排除拆模前已產生，很細微沒有被發現）；二是位置都在腹板且斜向外側，基本在波紋管位置附近，且在跨度方向均勻分布，在腹板兩側基本對稱分布；三是在張拉縱向預應力之后裂縫無進一步發展。

三.腹板裂縫成因分析

從裂縫產生原因來分，裂縫主要包括結構裂縫和非結構裂縫。從檢測結果來看，以上裂縫均在拆模之后出現，在此期間結構無任何受力，因此可以判斷這些裂縫為非結構裂縫，從而排除是由于結構受力而產生的裂紋。這個階段可能導致結構發生變形的因素有：掛籃變形、溫度、砼澆筑順序、商品混凝土、養生、內模拆模早、結構配筋、環境等。當這些因素導致的變形受到外界約束或不協調變形時，結構內部就會產生拉應力，當拉應力超過抗拉強度后便會產生裂縫。

具體針對本橋，該橋采用商品混凝土，從開始澆筑到產生裂縫，由于許多因素是交織在一起的,很難明確區分某條裂縫具體是由哪種因素引起的，可能導致結構內部出現拉應力的變形主要有以下五種情況：商品混凝土質量、施工溫差大、內模拆模過早、梁體養生不到位、腹板波紋管位置布筋不足。1.商品混凝土質量

混凝土澆搗過程中,特別是夏季高溫、空氣相對濕度較小時,由于混凝土表面水分急劇蒸發,形成很大的混凝土內外濕度梯度,混凝土表面在很大的拉應力下被拉裂,特別是混凝土截面薄弱處極易普遍出現裂縫.商品混凝土施工時對環境濕度的要求要比傳統現場攪拌混凝土高的多,養護時間也要大大提前。影響商品混凝土干縮的因素主要有:(1)水泥用量太高會加劇收縮.(2)砂、石材料中含泥量增大也會加劇收縮.(3)坍落度大的混凝土產生干縮的可能性較大.(4)摻加緩凝型外加劑由于延緩了混凝土的凝結時間,因而會增大干縮的可能性.2、施工溫差大

通過查看施工日志，混凝土節塊澆筑完成時間均為晚上，經歷了夜晚、中午等一天中溫度最高和最低峰時，早晚溫差大，水泥水化和環境溫度變化的共同作用使砼內外部產生溫差，砼內部不受或者少受環境溫度變化影響，表面受環境溫度變化影響則產生裂縫。影響溫度裂縫的因素有:（1）水泥品種和混凝土摻合料 由于粉煤灰、礦粉在水泥中水化速度較慢,與硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥相比,粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥均有比較低的水化熱,混凝土溫峰出現的時間摧遲,所以用這些品種的水泥所配制的混凝土,產生溫度裂縫的傾向比用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥所配制的混凝土的低.與不摻摻合料的混凝土相比,摻合了粉煤灰等活性摻合料的混凝土的溫升開裂程度也能夠降低。

（2）混凝土結構體的體積

混凝土結構體體積越大,一般其表面系數越小則散失出去的熱量的比例越小,相應地混凝土內部溫度越高。（3）環境溫度

評價混凝土發生溫度開裂可能性大小的主要指標是考察混凝土的內外溫度差,環境溫度越低,混凝土內外溫差越大,發生溫度開裂的危險性也越大。

3、內模拆模早

由于本工程施工工期緊，為加快施工進度，拆模時間基本都是澆筑完混凝土第二天，此時混凝土水化熱所產生的熱量處于峰值狀態，拆除模板后，混凝土表面的溫度急劇下降，從而導致內外溫差較大產生拉應力而導致混凝土開裂。

4、梁體養生不到位

混凝土養生包括濕度和溫度兩個方面。養生不僅僅只考慮澆水，而不考慮混凝土溫度變化，是一種傳統認識上的誤區。在箱梁拆除模板后，由于混凝土表面與內部的濕度和溫度均不同，板的臨空面水分散發快、混凝土收縮發展快，而在混凝土內部水分散發慢、混凝土收縮發展慢，從而導致混凝土內部出現拉應力。內部后期濕度一般能穩定在一定范圍內，而外部濕度變化明顯，內外存在明顯的濕度差，從而導致混凝土內外收縮出現明顯差異。

5、腹板波紋管位置布筋不足 對橋上所有裂縫進行統計分析，發現裂縫具有一定規律性，基本都是沿著腹板波紋管位置走向，從而判斷可能是混凝土受溫度及其他原因產生拉應力時，波紋管位置截面尺寸相對較小，最為薄弱較易拉裂，可通過波紋管附近局部加強有效控制。

四、裂縫控制措施

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。

（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。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，適當控制拆模時間，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。

（6）對腹板波紋管位置用鋼筋進行局部加強。

五、結語

預應力連續箱梁由于混泥土標號高、水泥用量大、施工時間長，加之預應力管道密集等因素，裂縫出現較為普遍，本文分析了預應力混凝土連續箱梁非結構裂縫的成因及預防裂縫產生的措施。根據筆者在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。

第三篇：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。

第四篇：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。

第五篇：20m預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

20m預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

[ 提要 ] 本文根據在預制20米預應力混凝土箱梁過程中發現的問題，從混凝土物理、化學及力學等角度分析，并通過施工工藝的嚴格控制，總結查找使預應力箱梁產生裂紋、裂縫的原因，并在實際施工中得到了很好的運用，因裂紋、裂縫影響混凝土箱梁質量外觀的問題得到了很好的解決。

[關鍵詞] 預應力箱梁 物理 化學 力學 分析 裂縫 施工工藝

一．引言

在預制20米預應力混凝土箱梁的過程中，發現預應力箱梁頂板上經常出現裂紋，端隔板、跨中中橫隔板左右也有不同程度的裂縫，對箱梁外觀質量產生了一定的負面影響。

為了爭創優質工程，避免在以后的工程施工過程中出現危害較大的裂縫，我項目專門成立了預應力箱梁技術難題攻克小組，盡可能對混凝土箱梁裂縫的種類和產生的原因作較全面的分析、總結，以便從施工找出控制混凝土裂縫的可行辦法，達到防患于未然的作用。

二、裂縫成因分析與處治

混凝土在施工過程中出現裂紋、裂縫，從根本上可分為以下幾種類型：

(1)荷載裂縫：

混凝土在常規靜、動荷載及次應力下產生的裂縫稱荷載裂縫，可分為直接應力裂縫、次應力裂縫兩種。

a、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設計計算階段，結構計算時不計算或部分漏算；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。結構設計時不考慮施工的可能性；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；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。

分析：箱梁裂縫的產生是不是在使用階段產生的，但受施工人員素質，責任心，及實際操作過程不規范等因素影響，不排除因次應力產生裂縫。

采取措施：進一步規范施工程序，嚴格按照施工流程進行施工，杜絕不規范施工操作，控制鋼筋安裝尺寸誤差，對施工人員進行責任，安全，素質教育。

b、次應力裂縫是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。例

如兩鉸拱橋拱腳設計時常采用布置“X”形鋼筋、同時削減該處斷面尺寸的辦法設計鉸，理論計算該處不會存在彎矩，但實際該鉸仍然能夠抗彎，以至出現裂縫而導致鋼筋銹蝕。

○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。在長跨預應力連續梁中，經常在跨內根據截面內力需要截斷鋼束，設置錨頭，而在錨固斷面附近經常可以看到裂縫。因此，若處理不當，在這些結構的轉角處或構件形狀突變處、受力鋼筋截斷處容易出現裂縫。

分析：箱梁裂縫的產生是不是在使用階段產生的，施工過程中，沒有在箱梁上施加荷載，且設計采用的是較成熟的理論，故排除了次應力產生的裂縫。

（2）溫度變化引起的裂縫

混凝土具有熱脹冷縮性質，當外部環境或結構內部溫度發生變化，混凝土將發生變形，若變形遭到約束，則在結構內將產生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產生溫度裂縫。溫度裂縫區別其它裂縫最主要特征是將隨溫度變化而擴張或合攏。引起溫度變化主要因素有：

○1年溫差。一年中四季溫度不斷變化，但變化相對緩慢，對橋梁結構的影響主要是導致橋梁構件的縱向位移，一般可通過伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調，只有結構的位移受到限制時

才會引起溫度裂縫。我國年溫差一般以一月和七月月平均溫度的作為變化幅度。

分析：因預應力箱梁的裂縫是在短期內，產生的局部小裂縫，故予以排除

○2日照。有一定面積的混凝土構件受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。日照和下述驟然降溫是導致結構溫度裂縫的最常見原因。

分析：這里晝夜氣溫變化相對較大，受天氣及氣溫影響，中午溫度上升，故不排除使之產生裂縫的原因。

采取措施：混凝土施工后嚴格按規范進行覆蓋灑水養護，中午加覆蓋物，并增加灑水養護次數，以保持混凝土濕潤為準。

○3另外驟然降溫、水化熱、蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當。也易使混凝土構件產生裂縫。

分析：施工過程中，沒有驟然降溫的情況發生，且混凝土最大厚度為25cm，不屬于大體積混凝土構件，沒進入冬季施工，排除其可能性。

（3）收縮引起的裂縫

在實際工程中，混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中，塑性收縮和縮水收縮（干縮）是發生混凝土體積變形的主要原因。

○1塑性收縮。

發生在施工過程中、混凝土澆筑后4~5小時左右，此時水泥水化反應激烈，分子鏈逐漸形成，出現泌水和水分急劇蒸發，混凝土失水收縮，同時骨料因自重下沉，因此時混凝土尚未硬化，稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大，可達1%左右。在骨料下沉過程中若受到鋼筋阻擋，便形成沿鋼筋方向的裂縫。在構件豎向變截面處箱梁腹板與頂底板交接處，因硬化前沉實不均勻將發生表面的順腹板方向裂縫。

分析及采取措施：為減小混凝土塑性收縮，施工時控制水灰比，避免過長時間的攪拌，下料控制速度，不宜太快，振搗密實，豎向變截面處宜分層澆筑。

○2縮水收縮（干縮）。

混凝土結硬以后，隨著表層水分逐步蒸發，濕度逐步降低，混凝土體積減小，稱為縮水收縮（干縮）。因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力，當表面混凝土承受拉力超過其抗拉強度時，便產生收縮裂縫。混凝土硬化后收縮主要就是縮水收縮。如配筋率較大的構件（超過3%），鋼筋對混凝土收縮的約束比較明顯，混凝土表面容易出現龜裂裂紋。

混凝土收縮裂縫的特點是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規律。

研究表明，影響混凝土收縮裂縫的主要因素有：

a、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。

b、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。

c、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收縮越大。d、外摻劑。外摻劑保水性越好，則混凝土收縮越小。e、養護方法。良好的養護可加速混凝土的水化反應，獲得較高的混凝土強度。養護時保持濕度越高、氣溫越低、養護時間越長，則混凝土收縮越小。蒸汽養護方式比自然養護方式混凝土收縮要小。

f、外界環境。大氣中濕度小、空氣干燥、溫度高、風速大，則混凝土水分蒸發快，混凝土收縮越快。

g、振搗方式及時間。機械振搗方式比手工搗固方式混凝土收縮性要小。振搗時間應根據機械性能決定，一般以5~15s/次為宜。時間太短，振搗不密實，形成混凝土強度不足或不均勻；時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，強度不均勻，上層易發生收縮裂縫。

h、對于溫度和收縮引起的裂縫，增配構造鋼筋可明顯提高混凝土的抗裂性。

根據以上研究及理論進行分析：本箱梁預制采用的水泥、骨料等

均符合設計及規范要求，故排除材料引起的裂紋的影響。

采取措施：施工過程混凝土嚴格按配合比攪拌，根據機械性能控制振搗時間，防止出現因振搗時間短，振搗不密實，混凝土強度不足或不均勻的現象，防止出現因振搗時間太長，造成分層，粗骨料沉入底層，細骨料留在上層，強度不均勻，上層易發生收縮裂縫的現象。

(4)鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質量較差或保護層厚度不足，混凝土保護層受二氧化碳侵蝕炭化至鋼筋表面，使鋼筋周圍混凝土堿度降低，或由于氯化物介入，鋼筋周圍氯離子含量較高，均可引起鋼筋表面氧化膜破壞，鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發生銹蝕反應，其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2~4倍，從而對周圍混凝土產生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、剝離，沿鋼筋縱向產生裂縫，并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕，使得鋼筋有效斷面面積減小，鋼筋與混凝土握裹力削弱，結構承載力下降，并將誘發其它形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。

分析研究：根據箱梁頂板出現的裂縫情況，箱梁頂板有的裂縫和頂板鋼筋走向一致，故，頂板裂縫的產生可能與頂板鋼筋有很大的關系。

采取措施：防止鋼筋銹蝕，對于銹蝕的鋼筋要嚴格按照規范要求除去，采用足夠的保護層厚度；施工時應控制混凝土的水灰比，加強振搗，保證混凝土的密實性，防止氧氣侵入。保護層亦不能太厚，否則構件有效高度減小，受力時將加大裂縫寬度。

三、施工工藝的對產生裂縫的影響

施工工藝質量是引起裂縫的一個重要原因。其成因主要包括以下幾個方面：

（1）混凝土保護層過厚，或亂踩已綁扎的上層鋼筋，使承受負彎矩的受力筋保護層加厚，導致構件的有效高度減小，形成與受力鋼筋垂直方向的裂縫。

(2)混凝土振搗不密實、不均勻，出現蜂窩、麻面、空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點。

(3)混凝土澆筑過快，混凝土流動性較低，在硬化前因混凝土沉實不足，硬化后沉實過大，容易在澆筑數小時后發生裂縫，既塑性收縮裂縫。

(4)混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發過多，引起混凝土塌落度過低，使得在混凝土體積上出現不規則的收縮裂縫。

(5)混凝土初期養護時急劇干燥，使得混凝土與大氣接觸的表面上出現不規則的收縮裂縫。

(6)增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加，使得混凝土體積上出現不規則裂縫。

(7)混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位處理不好，易在新舊混凝土和施工縫之間出現裂縫。如混凝土分層澆筑時，后澆混凝土因停電、下雨等原因未能在前澆混凝土初凝前澆筑，引起層面之間的水平裂縫；采用分段現澆時，先澆混凝土接觸面鑿毛、清洗不好，新舊混凝土之間粘結力小，或后澆混凝土養護不到位，導致混凝土收縮而引

起裂縫。

(8)混凝土早期受凍，使構件表面出現裂紋，或局部剝落，或脫模后出現空鼓現象。

(9)施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時，由于側向壓力的作用使得模板變形，產生與模板變形一致的裂縫。

(10)施工時拆模過早，混凝土強度不足，使得構件在自重或施工荷載作用下產生裂縫。

(11)施工前對支架壓實不足或支架剛度不足，澆筑混凝土后支架不均勻下沉，導致混凝土出現裂縫。

(12)裝配式結構，在構件運輸、堆放時，支承墊木不在一條垂直線上，或懸臂過長，或運輸過程中劇烈顛撞；吊裝時吊點位置不當，側向剛度較小的構件，側向無可靠的加固措施等，均可能產生裂縫。

(13)鋼筋加工與安裝順序不正確，對產生的后果認識不足。(14)施工質量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結果造成混凝土強度不足和其他性能（和易性、密實度）下降，導致結構開裂。

3、綜合以上各種原因，我預應力箱梁技術小組逐一排查，發現在施工過程中還存在以下問題：(1)(2)混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準。混凝土坍落度控制不準確，有時根據施工經驗判斷混凝土坍落度不準確。(3)

攪拌混凝土過程中，有時混凝土坍落度過大時，加入水泥

漿重新攪拌，增大了水泥用量，導致混凝土凝結硬化時收縮量增加。(4)發現端隔板出現裂縫處鋼筋布局不太合理。

結語

在混凝土施工過程中，混凝土的裂縫是工程施工中常見的問題，關鍵是在于設計時的合理以及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。預應力混凝土箱形結構產生裂縫裂紋很常見，但由于梁是橋梁結構中一個較重要的構件，因其特殊的受力結構及重要性，施工中要盡量避免或減少，以保障橋梁的正常運營。

混凝土從施工到建成進入實際使用階段，牽涉到設計、施工、監理、運營管理等各個方面。從混凝土可能出現裂縫的原因來看，可知設計疏漏、施工控制不力以及對突發事件的處理方法等，均可能使混凝土出現裂縫。因此，嚴格按照國家有關規范、技術標準進行設計、施工，是保證結構安全耐用的前提和基礎。