預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的裂縫成因及其對策

　　預(yù)應(yīng)力梁橋（包括簡支梁、連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)）目前是我國修建最多的橋梁。在這些橋梁的修建過程中和運營過程中，有時會發(fā)現(xiàn)梁體不同部位出現(xiàn)龜裂、橫向、縱向和斜向裂縫。裂縫一但出現(xiàn)，輕則影響結(jié)構(gòu)的耐久性、重則直接影響結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全，值得予以重視，并應(yīng)弄清裂縫產(chǎn)生的原因，首先采取措施預(yù)防裂縫發(fā)生，一旦裂縫發(fā)生，則必須采取適當?shù)拇胧?，予以及時的觀察監(jiān)測和處理，以保證橋梁的安全和耐久性能。]

　　一、預(yù)應(yīng)力梁橋的裂縫種類及其原因

　　1、預(yù)應(yīng)力簡支梁橋的裂縫種類及其原因

　?。?）龜裂

　　預(yù)應(yīng)力簡支梁橋在預(yù)制時容易產(chǎn)生龜裂，其原因除了由于混凝土配比不合適，個別混凝土澆筑不均勻外，在養(yǎng)護過程中灑水不及時，覆蓋不嚴，采用蒸養(yǎng)時過快的升、降溫等均可能產(chǎn)生梁體表面龜裂。

　?。?）縱向裂縫

　　縱向裂縫多發(fā)生在運營期間，其原因除了張拉力過大（設(shè)計不合理或施工超張拉）外，也與混凝土的質(zhì)量有關(guān)，如有一些鐵路運營線上的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁，在運營10多年或20多年后出現(xiàn)沿縱向力筋的裂縫，后通過調(diào)查確定為堿骨料反應(yīng)導(dǎo)致混凝土的承載力下降造成。由于這種裂縫處于主要受力鋼束部位，極易引起縱向鋼束銹蝕，對結(jié)構(gòu)影響非常大。

　　（3）橫向裂縫

　　橫向裂縫多發(fā)生在運期間，超載、各種原因是預(yù)應(yīng)力損失超過設(shè)計預(yù)想，都可能導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。此外，由于徐變上拱的發(fā)生和發(fā)展，在梁的上翼緣也會產(chǎn)生橫向裂縫，特別對活荷載比重較大的鐵路橋梁更是如此，而且隨徐變的發(fā)展，裂縫也會發(fā)展，而當橋上荷載較大時，這種裂縫又會暫時閉合。

　?。?）主拉應(yīng)力方向斜裂縫

　　這種裂縫一般發(fā)生在運營期間，且多在跨度四分之一附近區(qū)域的腹板上，可以認為基本上是由于主拉應(yīng)力方向抗裂安全儲備不足而造成的。

　　2、預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁及連續(xù)剛構(gòu)橋的裂縫種類及其原因

　?。?）表面龜裂

　　與預(yù)應(yīng)力簡支梁類似，這種裂縫一般是由于連續(xù)梁與連續(xù)剛構(gòu)在施工過程中養(yǎng)護不及時或溫度變化較大時產(chǎn)生的。由于這類橋在國內(nèi)大部分是采用懸臂灌注或支架法施工的，高空養(yǎng)護條件比地面更差，極易因養(yǎng)護澆水不及時而造成混凝土表面干縮快，內(nèi)部干縮慢，使外部混凝土受拉超過混凝土的抗拉強度，產(chǎn)生開裂。此外，由于新澆筑的混凝土暴露在高空大氣中，周圍環(huán)境溫度的過快變化，如施工過程中的保溫措施不力、水泥結(jié)硬過程產(chǎn)生水化熱時發(fā)生驟然降溫等，均有可能產(chǎn)生表面龜裂。

　　（2）在跨度l/4附近出現(xiàn)的斜裂縫

　　這種裂縫一般是由于剪應(yīng)力過大，主拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度而造成的，有時也與構(gòu)造鋼筋的布置有關(guān)。當荷載增大時，裂縫會逐漸向受拉區(qū)發(fā)展。在開裂嚴重的情況下，縫隙可能沿腹板貫通。

　　（3）梁底沿縱向預(yù)應(yīng)力的貫通裂縫

　　這種裂縫一般是由于預(yù)應(yīng)力或截面尺寸設(shè)計不合理，導(dǎo)致壓力過大造成的，有時與施工質(zhì)量也有一定的關(guān)系，有的橋梁在施工過程中就發(fā)生了底板長距離貫通開裂的現(xiàn)象。

　?。?）支撐處頂板或跨中底板的橫向裂縫

　　這種裂縫一般是預(yù)應(yīng)力設(shè)計不合理，梁在收縮徐變和鋼束松弛的影響下，彎矩最大截面的混凝土受拉區(qū)出現(xiàn)超過混凝土抗拉強度的應(yīng)力，導(dǎo)致開裂。對于邊、中跨比較大的連續(xù)梁或連續(xù)剛構(gòu)，在邊跨端部區(qū)域容易引起開裂，早期用頂推法施工的預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，由于設(shè)計配筋不合理，梁在頂推施工中結(jié)構(gòu)受力與運營狀態(tài)的結(jié)構(gòu)受力相反時，也容易出現(xiàn)橫向裂縫，有的橋在頂推過程中甚至出現(xiàn)貫通截面的裂縫，但這種裂縫在頂推就位后一般在反向受力下即可閉合。

　?。?）梁全截面的破壞性崩裂

　　曾經(jīng)有一座利用滑移支架法逐段施工的預(yù)應(yīng)力梁，在某階段張拉只將要結(jié)束時，錨下崩裂破壞，同時產(chǎn)生巨大的沖擊能，致使箱梁全截面開裂并發(fā)生錯動。將近10m長的梁體報廢。經(jīng)事后詳細的受力分析，找出事故的原因是設(shè)計在箱梁底板的布束過密，底板高度較小，錨下局部應(yīng)力過大導(dǎo)致了混凝土壓潰。[Page]

　　二、預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的裂縫預(yù)防與處置對策

　　1、龜裂的預(yù)防和處置對策

　?。?）對于收縮裂縫應(yīng)注意合理配置適當?shù)臉?gòu)造鋼筋，盡可能降低水灰比，并在混凝土澆筑后及時覆蓋澆水養(yǎng)護，在干燥環(huán)境下更應(yīng)注意加強養(yǎng)生。

　　（2）對于因溫度變化過大造成的裂縫，首先應(yīng)選擇低水化熱的水泥，合理配置構(gòu)造鋼筋；其次是對采用蒸汽養(yǎng)生的梁，應(yīng)嚴格控制開始的升溫和結(jié)束時的降溫時間，按規(guī)定使梁體混凝土緩緩升、降溫；在寒冷地區(qū)澆筑梁體混凝土?xí)r，要采用切實可行的保溫、隔熱措施等。有時，新舊混凝土接縫處，沿接縫面中部的垂直方向，由于新混凝土結(jié)硬的水化熱與已經(jīng)結(jié)硬、冷卻的舊混凝土之間存在溫差；同時由于舊混凝土齡期較長，收縮大部分完成，而新澆混凝土結(jié)硬時收縮受阻等原因也會引起混凝土開裂，這種情況應(yīng)該盡量避免，若必須如此，則應(yīng)采取增加構(gòu)造布筋和其他適當?shù)臏p小溫差的措施。

　　由于龜裂一般深入混凝土的深度不大，裂縫寬度一般也較小，除對結(jié)構(gòu)的耐久性和美觀可能有影響外，不會對結(jié)構(gòu)當前的受力造成影響，故可用外部涂刷或其他的封閉法處理，以免減小鋼筋的保護層厚度，是鋼筋容易遭受腐蝕。

　　2、梁底縱向裂縫如前所述，梁底縱向裂縫一般來說是受力裂縫，所以，首先在設(shè)計時應(yīng)合理擬定截面，確定適宜的預(yù)應(yīng)力度，對于較長的跨度及橋面較寬的情況，應(yīng)盡量設(shè)橫向預(yù)應(yīng)力，此外，對錨下局部應(yīng)力應(yīng)給予足夠的重視，對超常規(guī)設(shè)計必要時應(yīng)配合做錨下局部應(yīng)力試驗，以免混凝土受力過大。此外，對易發(fā)生堿骨料的地區(qū)，應(yīng)重視骨料的選用以及施工用水的化驗，避免堿骨料反應(yīng)發(fā)生。

　　對于因截面或預(yù)應(yīng)力設(shè)計不合理導(dǎo)致的裂縫，應(yīng)找出應(yīng)力的超過幅度，進行分析，若應(yīng)力超出不多，可用改性環(huán)氧混凝土將裂縫澆搗封閉，否則，?