混凝土箱梁的裂缝类型以及产生原因与控制

1、 混凝土箱梁的裂缝类型以及产生原因与控制【摘 要】本文对混凝土箱梁的裂缝的类型以及产生的原因以及控制方法进行了综述。对裂缝类型按照箱梁的不同位置进行分类，同时对其成因也相应的做出分类与阐述。并提出了几种控制箱梁裂缝的方法，对现有的成果加以综述与总结，并提出了自己的一些理解与看法。混凝土箱梁的裂缝类型：1 引言近年来，桥梁建设在我国得到了迅速的发展。在各式各样的桥梁中，由于箱梁具有较大的截面抗扭强度、抗弯强度，且价格便宜、施工速度快等诸多优点，使其在实际桥梁工程中得到了广泛的应用。然而，往往由于施工中主要环节的控制不严、操作不当，从而使混凝土出现各种形式的裂缝。不同的裂缝类型有不同的表现特征以及

2、不同的产生原因，对其进行探究与了解有助于裂缝的控制。从而应用于工程当中。2 裂缝的类型2.1腹板的斜裂缝主要表现特征：一般主要分布在1/8跨与3/4跨之间。沿跨中左、右两侧对称分布与水平夹角多为15-50度。主要产生原因：腹板最大主拉应力超过混凝土抗拉强度或斜截面抗剪强度不足。引起腹板抗力不足的原因可能有：计算模型与结构实际状态相差较大，如温度模式、横向车队布置和纵横双向受力耦合影响等；纵向和竖向预应力筋预应力损失较大：弯起钢筋和分布筋布置不合理：腹板厚度太薄等。2.2底板的纵向裂缝主要表现特征：通常主要分布在底板底面中间区域.沿横断面方向呈跨中密、粗而长.两侧相对较疏、细而短。主要产生原因：

3、底板跨中抵抗弯矩不足。引起抵抗弯矩不足的原因通常有：预应力钢束曲线径向力：预应力钢束有转折角处所产生的集中力的合力；横向温度应力：横向配筋不足：截面尺寸不合理等。2.3底板的横向裂缝主要表现特征：通常分布在跨中或1，4跨位置附近。沿横截面方向发展。主要产生原因：截面弯拉应力超过允许值。引起的可能原因有：预应力筋锚固端过于集中在某一截面：挂篮施工时挂篮局部变形过大：支架施工时沉降过大.混凝土未达到设计要求就提前拆模等。2.4顶板的纵向裂缝主要表现特征：主要分布在各合龙段和跨中区域.沿横截面方向呈中间密两侧疏分布主要产生原因：顶板跨中抵抗弯矩不足或混凝土收缩。产生的主要原因可能有：未采用横向预应力

4、筋或横向预应力筋损失过大：顺桥向永存预应力过大；温差应力估计不足；施工阶段顶板钢筋安装位置偏差大（如导致保护层厚度偏大）：混凝土品质差和养护不到位引起的混凝土收缩等。2.5翼缘板根部的纵向裂缝主要表现特征：主要出现在上翼缘与腹板交界处，开始沿桥纵向扩展.后来有可能引发腹剪斜裂缝。主要产生原因：局部抗力不足或混凝土收缩。上翼缘与腹板交界处产生了较大的拉应力，属荷载作用下的“框架效应 在混凝土浇筑时.粗细骨料分离严重，产生量级很大的混凝土塑性收缩。2.6翼缘板底面的横向裂缝主要表现特征：主要出现在负弯矩较大的墩顶至1/3跨区域的翼缘板底面 少数在跨中的翼缘板底面。越靠近支点截面越密：呈横桥向发展

5、基本与箱梁中心线垂直。主要产生原因：翼缘板截面抵抗弯矩不足。引起的原因可能有：（1）翼板纵向应力计算偏于不安全：（2）未考虑剪力滞作用：此裂缝通常分布在支点至1/3跨径范围内.越靠近支点的截面越严重。裂缝出现均从翼缘板下缘开始：（3）外部荷载偏大：（4）温度变形、混凝土收缩和不均匀沉降。2.裂缝产生原因的分类总的来说，钢筋混凝土箱梁裂缝，按其产生的原因可分为以下几类： （1）由荷载效应（如弯距、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂缝；（2）由外加变形或约束引起的裂缝，主要包括地基不均匀沉降、混凝土的收缩、外界温度的变化；（3）钢筋锈蚀裂缝；（4）建材原因引起的裂缝；（5）施工原因引起的裂缝。2.1由荷

6、载效应引起的裂缝在设计中计算考虑不周，配筋不合理，结构尺寸不足，构造处理不当，刚度不足，施工阶段不按图纸施工，使用阶段超出设计荷载的重型车辆过桥等均可使箱梁产生受力裂缝。受力裂缝一般是与受力钢筋以一定角度相交的横向裂缝，以及由于局部粘结应力过大引起的，沿钢筋长度出现的粘结裂缝，这种裂缝通常是针角状及劈裂裂缝。2.2由外加变形或约束引起的裂缝2.2.1地基基础变形引起的裂缝对于全脚手架施工的钢筋混凝土连续箱梁，地基基础的变形为支架变形、支架地坪变形和桥墩基础竖向不均匀沉降，这些均可使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。2.2.2温度变化引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩性质，当

7、外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变化，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其北裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：（1）年温差；（2）日照；（3）骤然降温；（4）水化热。2.2.3收缩引起的裂缝在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩各类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自收缩和炭化收缩。 塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后45h左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和

8、水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右，在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处如t梁、箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。为减少混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面分层浇筑。 缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水份逐渐蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水份损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩。表面收缩变形受到内部混凝土的

9、约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹2.3钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化物破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增大2倍到4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由

10、于锈蚀，使钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀结构破坏。2.4施工材料质量引起的裂缝混凝土主要由水泥、砂、碎石、拌和水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。2.5施工工艺质量引起的裂缝在混凝土结构浇筑构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝3、控制钢筋混凝土连续箱梁裂缝的措施在实际的施工中，可以在设计单位的参与和主持下，对混凝土连续箱梁可能出现裂缝的原因进行认真分析，并相对应采取一些预先防止箱梁裂

11、缝的措施，取得了很好的效果，现概括如下。3.1对受力引起的裂缝采取以下措施：1.采用成熟的计算程序和计算方法，对影响裂缝的因素进行分析，在计算中可以考虑。2.在箱梁构造上采用构造措施，比如对支点附近腹板、底板适当加厚。3.在箱梁的腹板中布设1束-2束预应力钢绞线作为应力储备，其布置按吻合索布置。计算中不考虑，结构的计算分析理论采用钢筋混凝土结构。4.在箱梁可能开裂的部位预先配置钢筋，比如支点附近腹板与顶板连接部的翼缘板下缘等部位。5.采用全脚手架施工的钢筋混凝土连续梁，支点处为墩台支撑，其余部分为脚手架支撑，两者刚度相关较大，如果混凝土一次浇筑，在自重作用下支点部分变形大于其他部分，易使支点附

12、近箱梁用腹板开裂，因此施工时混凝土宜分段浇筑，先浇筑中部分，后浇筑支点部分。3.2对由外加变形或约束引起的裂缝1.对温度不均匀变化引起的裂缝，采取在箱梁腹板、底板上设置通气孔，减小箱梁内外温差，减小不均匀温差引起的裂缝。2.混凝土的收缩裂缝，对箱梁的腹板外侧分布钢筋间距适当加密，同时采用较小的分布钢筋直径。3.对地基基础变形引起的裂缝，采取以下措施：对脚手架地坪进行加固处理，支架搭设好后应进行预压，预压重等于箱梁恒载自重，同时对桥墩基础沉降量进行控制，以保证各墩台基础的沉降量在一定的范围，并且各墩台基础的沉降差不能超过限定值。4.为保证混凝土质量，必须严格控制砂石的含泥量。5.加强配合施工，及时进行施工交底，在施工现场配合设计单位优化施工工艺。4.结束语本文通过对混凝土箱梁的裂缝的分类，产生以及控制方法的综述