精品文章《箱梁腹板裂缝的机理分析及预防措施》摘要随着预应力混凝土连续箱梁桥腹板裂缝成为一个普遍而复杂的问题，人们给予了越来越多得重视，并设法通过采取措施将其控制在一个容许的裂缝宽度之内本文总结了预应力混凝土连续箱梁桥腹板裂缝出现的规律，对其作用机理进行了简要的分析，并对腹板裂缝的预防和控制提出了针对性的建议关键词：裂缝；作用机理；预防控制1腹板斜裂缝（1）边跨现浇段和支座附近至l/4跨范围两侧腹板25～50斜向裂缝如图1所示分析认为，这种裂缝属于结构性裂缝，出现这种裂缝主要是承受了较大的剪应力而腹板抗剪能力又不足以满足所产生的过大主拉应力要求所引起的在忽略腹板厚度方向的应力状态情况下，将箱梁桥复杂的空间应力状态简化为双向应力作用下的平面应力状态，忽略横向正应力，在双向应力状态下，主应力计算公式为：由式（1）可知，竖向预应力的存在，能大大减小主拉应力设计中首先计算出箱梁桥腹板的主拉应力，然后通过合理的调整竖向预应力筋的数量和间距来减小甚至完全消除主拉应力，使得第一第二主应力均为负值（压应力），不超过混凝土的极限抗拉强度，以此来控制腹板斜裂缝可对于变截面箱形梁桥，边跨直线段箱梁高度较小（高跨比通常为1/25），导致竖向精轧螺纹钢筋长度较小，施工中往往由于孔道布设不合理和张拉压浆质量难以保证，导致竖向精轧螺纹钢筋中的永存预应力损失过大，往往主拉应力大于极限拉力，裂缝难以避免的出现。
为了避免预应力混凝土连续箱梁的弯起束摩擦损失较大，也为了方便施工，现在的箱形梁桥多采用纵向预应力束和竖向预应力粗钢筋的组合布索方式来取代弯起束，通过调整竖向预应力，把主拉应力减小到一定范围之内，进而控制裂缝的产生，这在理论设计计算中是可行的，可实际上取消弯起束采用这种组合布索方式的预应力箱梁还是不可避免的出现了与水平方向呈45的斜裂缝在设计中对于不同布索方式的选择要充分考虑由于施工难度大，施工质量难以证引起的预应力尤其是竖向预应力损失，进行充分的论证，不可盲目的为了施工方便而采用纵向预应力束和竖向预应力粗钢筋的组合布索方式，必要时可以增设弯起束，调整竖向预应力筋的间距，增加腹板的厚度，加密箍筋；同时为了消除主应力空白区，应对箱梁斜截面的抗裂能力进行考虑，适当增加非预应力钢筋尤其是弯起钢筋来配合预应力钢筋提高斜截面抗裂承载能力；由于梁高的限制边跨梁端抗剪能力差，为了避免梁端剪应力过高，设计中应选择合适的边跨和中跨的比例施工中要对预应力的孔道布设和压浆工艺进行优化，以保证较短的预应力筋在施工完成之后有充足的有效预应力，从而将主拉应力控制在不超过极限抗拉强度的范围内，避免腹板斜裂缝的出现2）锚固区出现的的腹板斜裂缝。
西南交大结构所通过试验研究，建议对箱梁分段施工的湿接缝混凝土抗拉强度取0.53的折减系数予以折减；美国《节段式混凝土桥梁设计和施工指导性规范》也规定在计算接缝混凝土强度时，应分别乘以抗弯和抗剪基本强度折减系数，这样接触面只存在很低的混凝土抗拉强度而采用后张法的悬臂浇筑预应力混凝土箱梁桥在悬臂施工中，预应力筋往往锚固在接触面上，由于预应力筋的锚固所形成的局部高压应力会在锚头后会产生拉应力，而锚固区的混凝土抗拉强度折减后很小，如果设计时这一区域的受拉钢筋配置又不合理，在接缝面上的锚固区往往会形成粗裂缝因此对锚固区进行分析，计算锚后拉应力，合理布设间接钢筋和闭合式箍筋，是预防锚头处附近产生开裂的有效措施2腹板水平裂缝该类水平裂缝主要发生在箱梁桥腹板上缘，位于边跨支座附近和中跨l/4～3l/4之间，分析认为，这主要是竖向正应力超过应力限值所引起的裂缝现代混凝土箱梁桥跨度越来越大，特别是对于腹板间距大，横隔板较少的箱梁，由于采用经典梁理论周边刚性假定分析箱梁桥的变形，而对箱梁桥空间畸变变形考虑不足，箱梁腹板会产生较大的竖向正应力，甚至大大超过设计应力，这是导致箱梁桥腹板产生水平裂缝的主要原因之一。
因此，设计时重视对连续箱梁桥空间畸变变形的分析和研究，能很好地预防控制箱梁桥腹板水平裂缝的产生和发展3腹板水平、斜向组合裂缝该类组合裂缝腹板上缘水平裂缝，腹板45斜向裂缝，位于边跨支座附近l/4跨范围和中跨l/4～3l/4之间分析认为，由于边跨支座附近是预应力钢筋锚固集中区，受力复杂，往往由于主拉应力而出现斜裂缝；同时跨中和边跨直线段由于梁高的限制抗剪能力差，竖向精轧螺纹钢筋较短，预应力损失严重，竖向正应力作用下出现水平裂缝，如图2所示鉴于梁高较小区段竖向预应力损失过大，设计时可以考虑采用平行刻痕钢丝，墩头锚体系来代替精轧螺纹粗钢筋从预应力混凝土连续箱梁桥腹板裂缝形成的机理来看，混凝土裂缝是一个复杂的问题，是多种因素相互作用的结果正确的认识腹板裂缝，应根据环境和混凝土的具体情况，首先分析裂缝产生的位置、特征和规律，随后分析裂缝产生的机理，最后有针对性地从多方面采取预防控制措施参考文献：[1]范立础主编.预应力混凝土连续梁桥[m].北京：人民交通出版社，xx.[2]中华人民共和国行业标准.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（jtgd62-xx）[s].北京：人民交通出版社，xx.[3]吕建鸣，陈可.预应力混凝土箱梁腹板主应力分析[j].公路交通科技，xx（10）.第二篇：预应力连续箱梁腹板斜向裂缝成因分析及控制措施预应力连续箱梁腹板斜向裂缝成因分析及控制措施xx-06-0121：20专业分类：路桥隧道浏览数。
393在桥梁施工中，连续箱梁是大跨度混凝土桥梁常用的一种形式，这种梁式结构在质量上存在的最大问题就是裂缝频繁出现，混凝土裂缝是影响结构耐久性最关键的因素由于混凝土裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响箱梁的外观，降低箱梁使用寿命本文就某工程高标号连续箱梁非结构裂缝产生的原因进行分析和总结，以期为类似工程提供参考一、工程简介本工程某特大桥主桥结构布跨型式为（60+100+60）m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主墩为27#、28#墩，分左右双幅，单幅箱梁采用单箱单室截面，纵、横、竖三向预应力体系，为全预应力构件桥宽16.25米，根部梁高5.8米，跨中及端部梁高2.5米，箱梁0号块长度为4米，腹板厚度为0.9米，腹板厚度9号块以前为0.7米，12号块以后为0.5米，10～11号块由0.7米直线变公至0.5米该工程采用商品混凝土，混凝土标号为c55，地泵泵送施工箱梁采取挂篮悬臂浇筑施工，各单“t”箱梁除悬臂箱梁外，分为13对梁段，箱梁纵向分段长度为83+54米，箱梁两个“t”同时对称悬臂浇筑二、裂缝形成该桥在施工至28#墩右幅4#块小桩号时，在拆除模板后第3天发现腹板内侧出现斜向不规则裂缝，随后立刻停止对该桥的施工，分析原因并派专人跟踪观测此裂缝，发现裂缝稳定无发展。
然后实施了纵向预应力张拉，张拉后裂缝亦无变化，由此判断此裂缝为局部浅层不规则发纹，于是进行正常施工在之后的施工过程中，27#墩3#块大桩号左侧、27#墩4#块大桩号右侧、28#墩右侧5#块大桩号左右侧、28#墩5#块小桩号右侧、28#墩6#块大桩号右侧、28#墩6#块小桩号右侧等均在模板脱落后3天左右又出现类似裂缝，随组织专家进行现场分析经对裂缝的宽度和深度进行无损检测，裂缝没有贯穿，深度最大约为150px，裂缝宽度为0.15mm-0.45mm裂缝有一定的规律性，一是出现在拆除内模后出现（不排除拆模前已产生，很细微没有被发现）；二是位置都在腹板且斜向外侧，基本在波纹管位置附近，且在跨度方向均匀分布，在腹板两侧基本对称分布；三是在张拉纵向预应力之后裂缝无进一步发展三、腹板裂缝成因分析从裂缝产生原因来分，裂缝主要包括结构裂缝和非结构裂缝从检测结果来看，以上裂缝均在拆模之后出现，在此期间结构无任何受力，因此可以判断这些裂缝为非结构裂缝，从而排除是由于结构受力而产生的裂纹这个阶段可能导致结构发生变形的因素有：挂篮变形、温度、砼浇筑顺序、商品混凝土、养生、内模拆模早、结构配筋、环境等当这些因素导致的变形受到外界约束或不协调变形时，结构内部就会产生拉应力，当拉应力超过抗拉强度后便会产生裂缝。
具体针对本桥，该桥采用商品混凝土，从开始浇筑到产生裂缝，由于许多因素是交织在一起的，很难明确区分某条裂缝具体是由哪种因素引起的，可能导致结构内部出现拉应力的变形主要有以下五种情况：商品混凝土质量、施工温差大、内模拆模过早、梁体养生不到位、腹板波纹管位置布筋不足1.商品混凝土质量混凝土浇捣过程中，特别是夏季高温、空气相对湿度较小时，由于混凝土表面水分急剧蒸发，形成很大的混凝土内外湿度梯度，混凝土表面在很大的拉应力下被拉裂，特别是混凝土截面薄弱处极易普遍出现裂缝.商品混凝土施工时对环境湿度的要求要比传统现场搅拌混凝土高的多，养护时间也要大大提前影响商品混凝土干缩的因素主要有：（1）水泥用量太高会加剧收缩.（2）砂、石材料中含泥量增大也会加剧收缩.（3）坍落度大的混凝土产生干缩的可能性较大.（4）掺加缓凝型外加剂由于延缓了混凝土的凝结时间，因而会增大干缩的可能性.2、施工温差大通过查看施工日志，混凝土节块浇筑完成时间均为晚上，经历了夜晚、中午等一天中温度最高和最低峰时，早晚温差大，水泥水化和环境温度变化的共同作用使砼内外部产生温差，砼内部不受或者少受环境温度变化影响，表面受环境温度变化影响则产生裂缝。
影响温度裂缝的因素有：（1）水泥品种和混凝土掺合料由于粉煤灰、矿粉在水泥中水化速度较慢，与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比，粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥均有比较低的水化热，混凝土温峰出现的时间摧迟，所以用这些品种的水泥所配制的混凝土，产生温度裂缝的倾向比用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥所配制的混凝土的低.与不掺掺合料的混凝土相比，掺合了粉煤灰等活性掺合料的混凝土的温升开裂程度也能够降低2）混凝土结构体的体积混凝土结构体体积越大，一般其表面系数越小则散失出去的热量的比例越小，相应地混凝土内部温度越高3）环境温度评价混凝土发生温度开裂可能性大小的主要指标是考察混凝土的内外温度差，环境温度越低，混凝土内外温差越大，发生温度开裂的危险性也越大3、内模拆模早由于本工程施工工期紧，为加快施工进度，拆模时间基本都是浇筑完混凝土第二天，此时混凝土水化热所产生的热量处于峰值状态，拆除模板后，混凝土表面的温度急剧下降，从而导致内外温差较大产生拉应力而导致混凝土开裂4、梁体养生不到位混凝土养生包括湿度和温度两个方面养生不仅仅只考虑浇水，而不考虑混凝土温度变化，是一种传统认识上的误区在箱梁拆除模板后，由于混凝土表面与内部的湿度和温度均不同，板的临空面水分散发快、混凝土收缩发展快，而在混凝土内部水分散发慢、混凝土收缩发展慢，从而导致混凝土内部出现拉应力。
内部后期湿度一般能稳定在一定范围内，而外部湿度变化明显，内外存在明显的湿度差，从而导致混凝土内外收缩出现明显差异5、腹板波纹管位置布筋不足对桥上所有裂缝进行统计分析，发现裂缝具有一定规律性，基本都是沿着腹板波纹管位置走向，从而判断可能是混凝土受温度及其他原因产生拉应力时，波纹管位置截面尺寸相对较小，最为薄弱较易拉裂，可通过波纹管附近局部加强有效控制四、裂缝控制措施1.材料选择和混凝土配合比设计方面（1）根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求3）积极采用掺合料和混凝土外加剂掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用4）正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果应通过大量的试验确定膨。