预应力连续箱梁裂缝控制难点及方法

1、预应力连续箱梁混凝土施工控制难点及方法【摘要】预应力连续箱梁桥目前的设计理论和施工工艺均较成熟，公路桥梁中应用广泛，跨径也较大，应用于高等级铁路的同类桥梁跨径也呈日渐增大的趋势，本文所述桥梁的跨度就达到了134m，但很多已建或在建的工程实例表明：箱梁的各个部位的混凝土开裂，跨中下挠等施工质量缺陷还是困扰我们的难题，施工中必须严格控制，杜绝或减少各类有害裂缝的出现。本文通过对某新建铁路一座跨沟谷及高速公路特大桥预应力连续箱梁悬臂挂篮法混凝土施工过程的分析，确定控制难点，并采取相应控制的方法,取得了较好的控制效果。【主题词】预应力；箱梁；混凝土；裂缝控制；难点；方法。 【中图分类号】U24 【文献

2、标识码】B 【文章编号】【正文】一、工程概况：某铁路特大桥主桥跨越沟谷及高速公路。主桥孔跨形式采用一联(78+3×134+78)m预应力混凝土连续箱梁。梁体为单箱室、变高度、变截面结构，中支点处箱梁梁高9.3m，跨中及梁端梁高4.8m，梁底下缘采用1.8次抛物线过渡。箱梁顶宽12.06m，箱梁底宽7.0m，其中4、7号墩处箱梁底宽加宽至9.0m，5、6号墩处箱梁底宽加宽至8.5m。顶板厚度除支点处外均采用50cm,底板厚度50cm至100cm。箱梁浇筑分段长度依次为：13m长0号段+（6×3.0m+5×3.5m+7×4.0m+3m）箱梁悬浇段，合拢段长度

3、均采用2m，边跨现浇段长3.85m。箱梁采用三向预应力混凝土结构，混凝土设计强度等级为C55；纵向预应力钢束采用19-75 抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松弛钢绞线，锚具采用OVM系列锚具及锚固体系；横向预应力钢筋采用4-75抗拉强度标准值为1860MPa的高强低松弛钢绞线，锚固体系采用BM15L-4、BM15P-4；竖向预应力钢筋采用32mm高强度精轧螺纹钢筋，抗拉强度标准值f830MPa，锚固体系采用JLM-32型锚具，张拉体系采用YC60B型千斤顶。节段主要参数见表1。清河沟桥型布置图见（附图1）、箱梁节段划分见（附图2）。表1 箱梁各节段主要参数节段号0a/0b12345678

4、910节段长(m)133333333.53.53.53.5砼数量(m3)784.8/742.591.8588.485.18274.2362.1570.0667.5365.2163.1节段重（t）2038.62/1930.5238.82229.8221.3213193161.6182.15175.58169.55164.06节段号1112131415161718a1920边跨合拢段18b中跨跨中合拢段21节段长(m)3.544444444223.85砼数量(m3)61.267.9766.13615354.2453.7553.5953.5957.7944.3938.3102.29节段重（t）159

5、.15176.73171.95159.97141.04139.8139.33139.33150.26115.4299.7265.96附图：附图1 某特大桥主桥跨径布置图图2 主桥箱梁节段划分图二、裂缝控制的难点及控制办法在施工前，结合现浇的具体结构特点和以前的施工经验，就箱梁易出现裂缝的部位和易出现质量问题环节，提出裂缝的控制难点和产生的原因，针对产生的原因，提出控制办法：1、难点1：箱梁0#段裂缝裂缝描述：、混凝土施工缝处裂缝；、表面裂缝。、产生裂缝的原因：0#段混凝土体积较大（0a号段784.8m3、0b号段742.5 m3），且由于节段高度达9.3m，施工时混凝土需要分二次浇筑，第一次浇

6、筑完成后，再进行钢筋组装和模板安装，因此当第二次混凝土浇筑时，第一次浇筑的混凝土已完成大部分收缩并降温，所以第二次浇筑的混凝土的收缩和水化热降温引起的收缩，会受到第一层已浇混凝土的约束，因而开裂。、由于养护不好造成的裂缝。控制的方法：、从原材料选用上，解决水化热高的问题。在满足强度及其他各项技术指标要求的条件下，选用低收缩低水化热混凝土，通过试验优化配合比，降低水泥用量，掺加矿物掺合料，如粉煤灰、矿粉等，降低混凝土水化热，从而达到减少收缩的目的。、从施工工艺上，合理组织安排，集中进行钢筋组装和模板安装，尽量缩短两次浇筑的间隔时间，减小两次浇筑的混凝土的收缩差值。、加强施工组织、选定适宜的施工时

7、间。视外部环境，采取必要的措施保、降温措施，减小两次浇筑的混凝土的温度差，从而达到减小两次浇筑的混凝土的收缩差值的目的，加强养护，通过养护到位，达到减少表面出现裂缝的目的。2、难点2 ：箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝 产生的原因：、由于挂篮需要多次使用和移动，所以极易造成挂篮几次移动后的整体刚度降低，吊带调节不灵，混凝土浇筑过程中变形增大；、混凝土浇筑程序不对：先浇筑后端（紧靠前一浇筑节段），然后逐步向前端浇筑，前端的荷载引起悬臂支架变形，导致后端混凝土裂开。控制的方法：、进行挂篮设计时，充分考虑挂篮移动重复使用后的刚度损失，适当加大挂篮的刚度，减少因移动造成的变形。 、采取合理的混凝土浇筑

8、顺序，混凝土浇筑顺序采取从前端往后端浇筑的顺序。 、通过试验进行配合比的优化，在保证强度及其他指标的前提下，适当延长砼初凝时间。3、难点3 ：箱梁腹板斜裂缝 产生的原因：、设计方面原因：主拉应力容许值取用偏高，腹板设计尺寸过薄；、施工方面：竖向预应力施加不足，竖向预应力钢筋管道压浆不密实，竖向预应力筋锚头锈蚀。控制的方法：、严格按照设计要求进行竖向预应力筋的张拉，紧固竖向竖向预应力筋螺母采用测力扳手，保证紧固力达到要求；严格按照张拉的工艺施张，采用二次张拉，防止预应力损失。 、严格按照工艺要求进行孔道压浆，对预应力管道采用真空压浆技术，保证孔道压浆的饱满度。、认真进行封锚施工，封锚前认真清理锚

9、头槽孔，认真进行混凝土凿毛，锚具及精轧螺纹钢筋均匀涂抹阻锈剂，封锚混凝土并采用收缩补偿混凝土浇筑密实。 4、难点4 ：箱梁跨中腹板竖向裂缝、跨中下挠 产生裂缝及跨中下挠的原因：底板纵向预应力束张拉力不足，或预应力损失过大；实际的混凝土收缩、徐变超过设计值，收缩、徐变引起的预应力损失增大；尺寸偏差为正偏差，实际截面尺寸和重量超过设计值，导致徐变影响增加；徐变发展导致箱梁挠度增加，跨中开裂，结构刚度降低，进一步导致箱梁挠度增加；预应力管道压浆不足，封锚质量不好，会引起锚头和预应力筋锈蚀，导致预应力损失。控制的方法：、认真按照张拉工艺要求进行纵向预应力和张拉，按照设计要求进行纵向预应力张拉的施加，按

10、规定进行张拉设备的标定，采取超张拉工艺，保证纵向预应力筋的预应力满足设计要求。减少因张拉原因引起的预应力损失；、认真进行连续梁配合设计，通过试验确定最合理的配合比，混凝土施工认真进行振捣，保证混凝土密实，认真进行混凝土的养护，保证混凝土的强度。严格按照设计规定混凝土的龄期及强度、弹性模量等指标要求执行，确认达到要求再进行张拉，减少因混凝土龄期、强度不足等原因引起的预应力损失，按要求进行孔道压浆，保证孔道压浆饱满度。、认真进行封锚施工，封锚前清理锚头槽孔，进行混凝土接茬的凿毛处理，工作锚涂抹阻锈剂，并采用收缩补偿混凝土浇筑密实。 、严格进行工序检查，认真进行模板设计，保证模板的强度、刚度和整体性

11、，尤其是对模板安装过程中的偏差控制，严格控制结构的几何尺寸，进行避免出现结构几何尺寸正误差过大，造成重量增加。5、难点5 ：箱梁翼缘板纵向裂缝及顶面裂缝。产生的原因：、翼板处于悬臂箱梁桥的受拉区，其拉应力靠施加纵向预应力予以抵消，在箱梁逐段浇筑过程中，当前端张拉预应力时，预压应力在箱梁内是按一定斜角（约45度）传布的，在前几段的边缘即翼板部位会出现压应力死角。当在这些压应力死角区域（或预压应力储备很低区域）张拉横向预应力时，在横向预应力钢筋周围产生的拉应力与上述拉应力叠加，引起翼板开裂。、翼缘板系悬臂结构，在施工过程中若普通钢筋和横向预应筋位置不准确，顶面保护层过大；或由于施工荷载的作用，造成

12、钢筋骨架整体下沉，则形成顶面受拉区配筋不足，在人行道及电缆槽等设备安装后及运营中，出现顶面顺桥方向裂缝，影响桥梁使用。控制的方法：、严格按照设计要求的张拉顺序进行预应力的张拉，为防止出现纵向裂缝，在争取得到设计单位同意和保证质量、安全的情况下，可将张拉横向预应力筋张拉放在纵向预应力张拉节段后三节段进行。、严格进行工序质量控制，特别是对翼缘板钢筋、预应力筋安装的质量控制，必须保证安装位置准确，保护层按设计要求留置。6、难点6 ：箱梁底板劈裂破坏产生的原因：箱梁底板在纵向呈曲线形，其纵向预应力筋也呈曲线布设，张拉时会产生向下的径向分力，当底板未设置足够数量抵抗此径向分力的加强钢筋时，便会产生劈裂，

13、造成严重事故。控制的方法： 、在底板中布置纵向预应力筋主束的同时，为保证底板上下层的纵横向构造钢筋构成整体骨架，严格按设计布置“平衡钢筋” （防崩加强钢筋）将上、下层横向钢筋连成整体。、加强工序质量检查，准确进行预应力筋波纹管的定位，保证底板中预应力孔道下方的混凝土保护层有足够厚度。、认真执行设计要求的进行张拉混凝土的龄期和强度、弹性模量等指标要求，待混凝土达到设计要求后，再进行预应力的张拉作业。【结果】通过对上述难点的确定，在施工过程针中对难点进行进行了重点的质量控制，该桥中跨18个节段，边跨21个节段，施工历时24个月，经过两个冬季，在正负气温变化近50的情况，未出现上述描述的裂缝，也未出

14、现中跨下挠的情况，取得很好的效果，保证了施工质量。总之，预应力钢筋混凝土连续箱梁的悬臂挂篮法混凝土施工尽管是一项较成熟的工艺，也是一项技术要求较复杂，难度较高的施工工艺。混凝土裂缝等问题的出现，原因也是多种多样，只有针对不同的环境、不同的工程结构，灵活采取与其相适应的控制办法，认真执行设计及验标的规定才能有效解决问题，从而达到保证质量的目的。【参考文献】1范立础.预应力混凝土连续梁桥M北京，人民交通出版社，1988.2预应力工程实例应用手册（桥梁结构篇）G北京，中国工业建筑出版社，1996.3王文涛.刚构一连续组合梁桥M北京,人民交通出版社，19954李坚.上海预应力混凝土连续梁桥的发展.95预应力混凝土连续梁和刚构桥学术会议论文集C上海：同济大学出版社，1995.5