预制小箱梁常见裂缝分类和防治

1、预制小箱梁常见裂缝分类和防治    【摘要】预制小箱梁因其优良的截面特性而被广泛的应用,但由于运营条件的改变、设计及施工不当等原因，容易造成小箱梁的某些部位会产生裂缝。本文就分别从箱梁腹板的裂缝、沿波纹管的纵向裂缝、箱梁底板纵向裂缝、顶板的纵向裂缝、梁体跨中的环向裂缝等五种常见的裂缝进行介绍，并提出防治措施，仅供业内人士参考。 【关键词】预制小箱梁；裂缝；分类；成因；防治 中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号： 随着我国经济的发展和科技的进步，桥梁建设事业也出现繁盛的局面，预制小箱梁以其较大的截面抗扭刚度、抗弯强度和经济实惠、施工周期短的特

2、点，在我国的公路建设中得到了广泛的应用。但由于部分小箱梁设计上不全面，施工不当，加上受超载车的影响等原因，预制小箱梁桥极易出现病害。本文就介绍几种常见的裂缝形式及其防治措施。 一、箱梁腹板的裂缝 这类裂缝一般发生在梁端至1/4跨中处，病害严重的箱梁裂缝会扩展到整个腹板截面。其裂缝多与梁板成45°左右夹角，或斜向延伸至底板，在腹板底部与底板结合处纵向发展，或向上延伸至顶板，腹板和顶板间的纵向裂缝连通，裂缝宽度一般在0.2mm以上，个别桥梁的腹板斜裂缝宽度甚至超过2mm，裂缝深度一般贯穿整个腹板截面。 1、产生裂缝的主要成因 （1）设计考虑不周 在上个世纪的时候，受当时条件的限制，小箱梁

3、的设计往往片面追求经济效益而被过度优化，安全系数较低；特别是某些小箱梁的腹板过于薄弱，腹板箍筋设计为单肢，且较为稀疏，难以满足抗剪要求，造成梁体在未达到设计荷载的时候，就出现腹板裂缝。由于腹板太薄，箍筋又少，梁体抗剪储备不足，箍筋不足以限制裂缝的发展，所以，裂缝一旦出现，箍筋应力就很大，随着荷载的反复作用，裂缝进一步增长和扩宽，使梁体的整体刚度降低，承载能力下降。随着时间的推移，在荷载的不断作用下，梁体状况加剧恶化，最终趋于破坏。 （2）施工原因 在施工过程中，如支座脱空，导致箱梁受力畸变，或者是模板定位不准确导致腹板厚度进一步减弱等，这些都会导致腹板裂缝的产生。 2、裂缝防治措施 （1）加固

4、 对梁体裂缝进行修补，对于裂缝宽度大于0.12 mm的裂缝，可采用壁可法注 射化学胶液进行修复；对于0.12 mm以下的微细裂缝，可采用环氧砂浆进行表面涂抹封闭；也可使用混凝土加厚底板和腹板，必要时增设体外预应力；对于病害非常严重、使用一般的加固措施仍无法满足承载力要求的，应作废梁处理。 （2）裂缝的预防 此类裂缝的预防，主要从设计方面加以改进，比如增加梁的高度和宽度，加厚顶底板和腹板等。 二、沿波纹管的纵向裂缝 这类裂缝主要分布在小箱梁腹板靠近底板20 cm左右的位置，大多在梁长的 1/4-3/4 范围，沿（弯起前直线段）预应力钢束布束方向对应表面发生，产生裂缝的位置一般均伴随局部的表面混凝

5、土离析。裂缝宽度基本上为0.1-0.2mm之间，裂缝深度一般在1-2cm之间，大体处于保护层范围，也有部分裂缝穿透保护层。 1、裂缝的主要成因 （1）构造空间过小和混凝土性能的影响 以典型25 m小箱梁设计为例，腹板厚度设计为16cm ，波纹管直径8.7 cm ，波纹管距两侧模板净距为3.65 cm ，中间各有一层小于10 mm的架立构造钢筋。实际上波纹管两边每侧可供混凝土通过的净距为2.65 cm。如此小的距离，对混凝土的工作状态和工作性能有很高的要求，特别是对粗集料最大颗粒限制很严。但在实际施工中，粗集料质量未必得到很好的控制，集料偏粗，很容易导致波纹管的位置出现混凝土局部离析，进而导致裂

6、缝的产生。 （2）预应力孔道压浆不及时 小箱梁波纹管对应腹板部位局部混凝土承压面较小，如波纹管中心处，波纹管宽度占腹板总宽度的54%。如此小的承压面积，要求压浆必须及时进行，愈早愈好，尽量为预应力筋与结构混凝土之间提供有效的粘结。但实际上，由于施工组织及其他原因，部分小箱梁张拉后几天之内都未进行压浆，导致波纹管周围混凝土长时间承受较大的压力，加上保护层较薄（2cm），出现顺预应力管道方向的纵裂也就难免了。 2、裂缝处理和预防 （1）加固措施 如果裂缝宽度在0.2 mm以下，且没有穿透保护层，可以采用壁可法注射化学胶液的形式进行修复；如果裂缝宽度较大，且深度穿透了混凝土保护层，应进行荷载试验加以

7、验证；严重的应作废梁处理。 （2）裂缝的预防 增大小箱梁腹板的厚度，建议增大到18-20 cm，确保波纹管两侧混凝土能够通过的间距大于3cm，同时，在配置混凝土时，对集料粒径应加以控制，保证混凝土的工作性能；对预应力管道进行及时压浆，并避免将施工缝设置在波纹管直线段高度的位置。 三、箱梁底板纵向裂缝 某高速公路25m小箱梁进行动静载试验过程中，箱梁底板中部出现不连续纵向裂缝，加载过程中裂缝有扩展，最大裂缝宽度为0.31 mm。 1、产生裂缝的主要原因 如果单纯出现箱梁底板纵向裂缝，那么此类裂缝的产生原因可以排除设计方面的因素，纵向裂缝应为施工方面的因素所引起。根据相关计算分析，当箱梁底板的预应

8、力筋没有按规范要求进行布设时，预应力管道在浇筑底板混凝土时存在偏离原设计位置的可能。为此，波纹管偏位将使预应力在箱梁局部梁段产生径向力，径向力对箱梁底板受力性能将产生较大影响。按公路桥涵施工技术规范允许偏差进行取值的情况下，预应力径向力及使用荷载使箱梁底板产生横向拉应力为2.35 MPa（支座状态正常），小于C50混凝土抗拉强度设计值2.45 MPa，底板不会出现纵向裂缝。而如果波纹管的偏位超出规范允许值，则底板出现裂缝的可能性较大。 2、病害处理及预防 （1）病害处理 采用壁可法注射化学胶液对裂缝进行封闭，再采用在箱梁底板横向贴碳纤维的办法进行补强。 （2）病害预防 在设计施工时，应注意预应

9、力管道（尤其是在使用扁锚时）的定位，采取可靠的施工措施确保波纹管定位准备，同时加密定位筋的数量，建议设置为每 50 cm一道；设计时考虑加厚底板厚度，应设置必要的径向防崩箍筋。 四、顶板的纵向裂缝 这类裂缝一般出现在腹板与顶板交接的位置，或者是梁板湿接缝位置，间断或不间断纵向分布，局部甚至出现混凝土碎裂现象，从而造成桥面防水层损坏、梁体铰缝渗漏严重、横向连接失效、单梁受力等现象。 1、产生裂缝的主要成因 此类裂缝的产生，主要是汽车轮载对箱梁顶板的局部受力所引起，在进行小箱梁设计的时候，设计院一般会使用平面杆系软件进行计算，但是一般不会进行轮载作用下的结构局部计算分析，而国内汽车超载的现象又比较

10、普遍，综合各种因素，使得小箱梁湿接缝位置容易出现纵向裂缝。 2、裂缝处理和防治 （1）裂缝处理 封闭交通，凿除破损混凝土后重新浇筑混凝土，并在梁底翼缘板下横向粘贴碳纤维布或钢板，进行加固。 （2）预防措施 在进行结构设计时，应对小箱梁翼缘板进行汽车轮载作用下的局部受力分析，并充分注意湿接缝的施工质量。 五、梁体跨中的环向裂缝 以广州地区某高速公路为例，有2片小箱梁在浇筑完混凝土、拆除模板后停置在台座上，还没有进行施加预应力的情况下，中部横断面腹板、顶板、底板均出现环向裂缝，并且相互贯通，形成了断梁的现象。 1、产生裂缝的主要原因 （1）日照、温差、下雨等原因导致骤然降温、夜晚温度下降等 如果小

11、箱梁混凝土浇筑完成后，在混凝土强度尚未形成前，发生下雨等突发事件 ，导致气温突然下降，则小箱梁混凝土在基础约束下产生的拉应力可能超出材料的抗拉强度，导致环向裂缝的产生。同样的道理，如果在白天最高气温的时候浇筑小箱梁，那么晚上气温下降时，同样可能导致小箱梁环向开裂。 （2）基础约束 当小箱梁台座基础浇注在坚硬基岩或使用混凝土表面的台座时，没有采取光滑的钢板等隔离层放松约束的措施，混凝土在大气温度及其水化热温度的作用下，混凝土内部温度很高，当混凝土因降温的收缩变形受到台座的约束时，将会在混凝土内部出现很大的拉应力而产生约束裂缝。这类裂缝常在混凝土浇注拆模时即出现，裂缝较深，有时是贯穿性的。 2、病

12、害处理及预防 （1）病害处理 对于此类裂缝的处理，如果为预应力混凝土结构，裂缝严重时应进行废梁处理。如果为普通钢筋混凝土结构，可以采用裂缝修补+梁底贴钢板（或碳纤维）的处理方法。 （2）预防措施 在小箱梁台座上铺设钢板，并选择在温度较为平稳的时候进行混凝土浇筑 同时，应注意对混凝土进行良好的养护，避免梁体温度的急剧变化。 六、结语 参考文献： 1 魏建年，李宝强.小箱梁加固J.公路，2004，(08):290-292. 2 蒲广宁，饶中，孟屯良，丁学良.30 m预应力混凝土空心 板病害成因分析及对策J.公路，2008，(07). 3 张勇，梁志广，胡强.简支小箱梁底板纵向裂缝成因分析J.铁道建筑，2