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预应力混凝土连续刚构桥箱梁开裂成因分析及其施工建议摘要：针对混凝土薄壁箱梁桥在施工或运营阶段存在的开裂现象，本文结合裂缝形成的原因，给出了一些具体的施工建议，为同类工程提供借鉴和参考。
关键词：预应力刚构桥开裂混凝土薄壁箱梁以其良好的结构整体受力性能和跨越能力而在现代大跨桥梁结构中得到广泛应用，沪蓉西延线的大跨预应力混凝土连续刚构桥的主梁亦不例外地均采用这种断面形式。
但在国内迄今所修建的混凝土薄壁箱梁桥中，在施工阶段或运营阶段，箱梁上均存在较多的开裂现象，这一问题至今尚未得到较好的解决，已成为多年来困扰工程技术界的一个难题。
一．混凝土结构裂缝种类虽然使混凝土结构产生裂缝的原因很多，但可以将其分为荷载裂缝和非荷载裂缝和非荷载裂缝两大类。
所谓荷载裂缝是指外荷载作用下构件内的拉应变超过混凝土的极限拉应变所致，根据构件的受力特征不同有受拉、弯拉、剪切和扭转等裂缝形态；而非荷载裂缝是指材料收缩、温度变化、钢筋锈蚀、地基不均匀沉降以及施工养护不当等引起的裂缝。
在实际工程中，荷载裂缝只占20％左右，绝大部分是非荷载裂缝。
混凝土结构中存在拉应力是产生裂缝的必要条件，结构中主拉应力达到混凝土的抗拉强度时，并不立即产生裂缝，而是当拉应变达到极限拉应变时才出现裂缝。
硬化后的混凝土极限拉应变约为150×10-6，即10m长的构件，产生1.5mm的很小受拉变形即会产生裂缝。
由于混凝土材料的不均匀性，裂缝首先在强度最小的位置发生。
二．非荷载裂缝及其成因分析1．材料原因水泥品质：受风化的水泥，其品质很不安定，混凝土浇筑后达到一定强度前，在凝结硬化阶段会产生短小的不规则裂缝。
随着水泥品质的改善，这种裂缝目前较少见到。
水泥水化热：水泥用量在300kg/m3左右时，混凝土在绝热情况下由于水泥水化热将导致混凝土内部温度上升为30～40℃左右。
在实际结构中，内部因水化热产生蓄热的同时，构件表面还产生放热，使得构件内存在内表温度差。
预应力混凝土箱梁腹板裂缝产生的原因及预防摘要：预应力混凝土箱梁桥因其具有较大的抗弯抗扭刚度、较好的整体性和连续性而被广泛采用，但许多预应力混凝土箱梁桥腹板在施工或使用阶段普遍出现了各种不同性质的裂缝。
腹板裂缝不仅会削弱桥梁结构的强度和刚度，还会加速钢筋的锈蚀，对结构的耐久性、承载力都构成很大的威胁。
预应力混凝土箱桥腹板裂缝问题已越来越引起人们的关注。
关键词：预应力混凝土；箱梁；桥腹板裂缝1 裂缝成因分析1.1预应力混凝土箱梁桥腹板裂缝的内部成因（1）由于设计不合理而产生的裂缝有些设计者过于追求桥梁的美观及跨径，忽视对箱梁细部构造的考虑，使得箱梁截面日趋纤薄，横隔板日渐减少，底板腹板偏薄，齿板局部承压面积不足。
有些项目的设计过多的进行了结构优化，造成腹板厚度过薄，预应力筋和钢筋布置缺乏合理的保护层和间距数量的要求。
施工制造的误差，造成箱梁两侧腹板厚度不均匀，这必使较薄一侧的腹板首先开裂；不可避免的偏载及两侧腹板混凝土内部不均匀缺陷等因素所造成的两侧腹板受力不均匀。
箱梁两侧腹板设计时是将两侧腹板假定均厚然后简化成工形来设计和计算抗裂性的，箱梁两侧腹板厚薄不均会导致受力不均，也会产生裂缝。
（2）薄厚构件的链接把一薄一厚的混凝土部件相连接是一件很危险的事，这是因为和厚部件相比较，薄部件比较容易受到温度以及混凝土收缩的影响，这样薄部件就比较容易发生开裂，那么，对具有薄腹板的箱梁来说，薄底板就会产生十分严重的横向裂缝。
另外，较大的厚度差别会引起箱梁中比较大的约束力，这样就会导致腹板中水平裂缝的产生。
（3）水泥的水热化作用混泥土在进行搅拌、运输、凝结以及硬化时，这一过程水泥和水发生化学反应而释放出大量的热，之后温度又要下降，在这中间总共产生了两次升温与降温的过程。
内部温度升高，但是板面温度由于外界气候因素而下降，升温时混凝土的内部体积发生膨胀产生压应力，降温又使混凝土的表面进行收缩产生拉应力，一旦混凝土的拉应力和压应力超过了混凝土的抗拉和抗压极限强度，梁板的表面就会产生裂缝。
现浇箱梁产生裂缝的原因分析及解决措施预应力混凝土现浇箱梁是一种结构整体性好、跨度大、外形美观的结构形式，在高速公路和城市快速路等工程中得到广泛应用。
然而，这种结构一旦出现裂缝，无论从结构性能还是美观方面都是有害的。
本文就预应力混凝土现浇箱梁施工中出现裂缝的问题，谈一下其产生的原因及解决措施。
本文以苏州某快速路立交桥为例，该桥有一联(30+35+35+30)m的预应力混凝土等截面现浇箱梁，采用满堂支架法施工。
现浇箱梁混凝土施工分两次浇筑完成，第一次浇筑箱梁底、腹板，第二次浇筑箱梁顶板。
然而，在顶板混凝土浇筑6d后，拆除翼缘板和腹板模板，结果在箱梁的腹板、翼缘板处发现裂纹。
首先，本文分析了箱梁腹板处的垂直裂缝。
在边墩顶处腹板两侧发现垂直于梁体的裂缝，裂缝开始于翼缘板悬臂处，终于腹板高度的约1/3处，裂缝上宽下窄。
产生这种裂缝的原因有两个：一是箱梁混凝土浇筑顺序不当，导致混凝土开裂；二是现浇箱梁地基的不均匀沉降造成。
对于第一个原因，应该在施工前制定合理的施工方案，严格按照预应力设计要求进行施工。
对于第二个原因，必须对地基进行处理，让地基有尽可能较长时间的沉降稳定，采用换填法或不同类型的桩基础进行地基处理，来保证地基承载力，减少后期地基下沉量。
综上所述，地基处理不到位是腹板产生裂缝的主要原因。
因此，在现浇箱梁采用满堂支架法施工时，地基处理是重中之重。
在施工前必须提前对地基进行处理，并且根据地质情况制定合理的施工方案。
在支架搭设前对地基承载力进行检测，合格后进行满堂支架搭设，然后严格按预压方法对支架进行预压，过程中做好测量沉降观测，通过对采集数据的分析，确定支架非弹性变形是否消除、地基沉降变形是否稳定和支架弹性变形数值。
这些措施可以有效地避免现浇箱梁产生裂缝，保证结构的安全和美观。
在现浇混凝土箱梁施工中，应注意先浇筑地基薄弱处和正弯矩最大处，以确保地基变形和支架变形在混凝土初凝前发生并稳定。
同时，要注意混凝土的龄期差异和干燥收缩率，尽量缩短两次混凝土浇筑的时间差，加强混凝土的养护。
预应力混凝土连续箱梁桥底板纵向裂缝分析预应力混凝土连续箱梁桥底板是一种常见的桥梁结构，由于其承载能力强、使用寿命长等优势，广泛应用于公路和铁路交通建设中。
然而，在实际使用过程中，底板纵向裂缝的出现是一个普遍存在的问题，对桥梁的安全性和使用寿命产生一定影响。
本文将对预应力混凝土连续箱梁桥底板纵向裂缝进行分析。
首先，纵向裂缝的成因可以分为内力和外力两个方面。
在内力方面，由于预应力混凝土连续箱梁桥底板的设计和施工过程中，存在一定的预应力损失和应力集中问题。
预应力损失是由于混凝土硬化和收缩引起的，这种损失会导致底板内部的应力分布不均匀，从而产生一些区域的张应力较高。
同时，在施工过程中，如果预应力钢束的张紧力或锚固不当，也会导致底板内力分布不均匀。
在外力方面，预应力混凝土连续箱梁桥底板承受着来自交通荷载和温度荷载的作用。
交通荷载在桥梁使用过程中是不可避免的，会引起底板产生弯曲变形和应力。
而温度荷载则是由于气温变化引起的，当温度升高时，底板会产生热胀冷缩变形和应力。
其次，纵向裂缝的影响主要体现在两个方面。
首先，纵向裂缝会导致底板的强度和刚度下降。
裂缝的存在使得底板的梁体不能充分发挥作用，不仅会影响桥梁整体承载能力，还容易引起劣化和破坏。
此外，裂缝的存在还会进一步加剧渗水和腐蚀问题，加速桥梁的老化过程。
其次，纵向裂缝会影响桥梁的使用寿命和安全性。
裂缝的存在意味着底板的结构已经出现了一定的损伤，这种损伤会随着使用时间的延长而逐渐发展和扩展。
当裂缝规模扩大到一定程度时，将会对桥梁的强度和刚度造成严重影响，甚至导致桥梁的倒塌。
最后，针对纵向裂缝的解决方法主要有以下几种。
一种方法是采取合适的预应力设计和施工工艺。
通过优化底板的预应力布置和张力控制，可以减少预应力损失和应力集中问题的发生，提高底板的整体力学性能。
另一种方法是采取适当的减振和防护措施。
针对交通荷载和温度荷载引起的应力和变形，可以采取减振和防护系统来减小底板的应力和变形，从而减少纵向裂缝的发生。
预应力混凝土梁桥裂缝成因及其对策预应力梁桥〔包括简支梁、连续梁、连续刚构〕目前是我国修建最多桥梁。
在这些桥梁修建过程中与运营过程中，有时会发现梁体不同部位出现龟裂、横向、纵向与斜向裂缝。
裂缝一但出现，轻那么影响构造耐久性、重那么直接影响构造承载能力，甚至危及构造平安，值得予以重视，并应弄清裂缝产生原因，首先采取措施预防裂缝发生，一旦裂缝发生，那么必须采取适当措施，予以及时观察监测与处理，以保证桥梁平安与耐久性能。
]一、预应力梁桥裂缝种类及其原因1、预应力简支梁桥裂缝种类及其原因〔1〕龟裂预应力简支梁桥在预制时容易产生龟裂，其原因除了由于混凝土配比不适宜，个别混凝土浇筑不均匀外，在养护过程中洒水不及时，覆盖不严，采用蒸养时过快升、降温等均可能产生梁体外表龟裂。
〔2〕纵向裂缝纵向裂缝多发生在运营期间，其原因除了张拉力过大〔设计不合理或施工超张拉〕外，也与混凝土质量有关，如有一些铁路运营线上预应力混凝土简支梁，在运营10多年或20多年后出现沿纵向力筋裂缝，后通过调查确定为碱骨料反响导致混凝土承载力下降造成。
由于这种裂缝处于主要受力钢束部位，极易引起纵向钢束锈蚀，对构造影响非常大。
〔3〕横向裂缝横向裂缝多发生在运期间，超载、各种原因是预应力损失超过设计预想，都可能导致裂缝发生。
此外，由于徐变上拱发生与开展，在梁上翼缘也会产生横向裂缝，特别对活荷载比重较大铁路桥梁更是如此，而且随徐变开展，裂缝也会开展，而当桥上荷载较大时，这种裂缝又会暂时闭合。
〔4〕主拉应力方向斜裂缝这种裂缝一般发生在运营期间，且多在跨度四分之一附近区域腹板上，可以认为根本上是由于主拉应力方向抗裂平安储藏缺乏而造成。
2、预应力连续梁及连续刚构桥裂缝种类及其原因〔1〕外表龟裂与预应力简支梁类似，这种裂缝一般是由于连续梁与连续刚构在施工过程中养护不及时或温度变化较大时产生。
由于这类桥在国内大局部是采用悬臂灌注或支架法施工，高空养护条件比地面更差，极易因养护浇水不及时而造成混凝土外表干缩快，内部干缩慢，使外部混凝土受拉超过混凝土抗拉强度，产生开裂。
J IAN SHE YAN JIU技术应用162分析预应力现浇连续箱梁裂缝的成因与防治Fen xi yu ying li xian jiao lian xu xiang liang lie feng decheng yin yu fang zhi罗健在工程建设施工中，预应力现浇连续箱梁裂缝的产生是一种普遍现象，连续箱梁的工程质量问题也因此受到了很大的困扰。
在连续箱梁的构造中，出现较大的预应力现浇连续箱梁裂缝，就会导致连续箱梁的质量下降，使连续箱梁存在安全隐患问题。
只有采取相应的应对措施，才能有效地提高工程建设质量，避免安全事故的发生。
本文就针对预应力现浇连续箱梁裂缝的形成及影响进行分析，提出相应的解决措施。
在城市的发展建设过程中，预应力混凝土连续箱梁桥已被广泛使用。
通过这种结构设计，不仅满足了道路交叉口或垂直交通的使用功能，而且体积小，节省了工程成本。
但是，在大跨度预应力连续箱梁桥的施工过程中，尤其是在高温季节，经常会出现高等级的预应力现浇连续箱梁裂缝。
如果无法及时处理此类裂缝，将影响桥梁工程的质量和安全，给道路上的正常交通出行带来严重的安全隐患。
一、在工程建设施工中，控制预应力现浇连续箱梁裂缝的重要意义预应力现浇连续箱梁裂缝在工程建设中普遍存在，根据产生危害的不同程度，可以将预应力现浇连续箱梁裂缝分为三种类型：表面预应力现浇连续箱梁裂缝、贯穿预应力现浇连续箱梁裂缝，以及深层预应力现浇连续箱梁裂缝。
在一般情况下，贯穿预应力现浇连续箱梁裂缝的危害最为严重，一旦出现此种预应力现浇连续箱梁裂缝，连续箱梁的安全性与稳定性就会显著下降，如果长时间不施行有效措施对其进行处理，就会对人类的财产与安全造成不可估量的伤害。
由此可见，控制预应力现浇连续箱梁裂缝对工程建设质量具有极其重要的意义与影响，必须对预应力现浇连续箱梁裂缝的控制给予高度的重视。
二、工程建设施工中，预应力现浇连续箱梁裂缝产生的多方面原因分析1.连续箱梁表面载荷较大产生的裂缝因连续箱梁的自重对承重结构造成压力，随着时间的推移，连续箱梁长期积累的应力，会使钢筋混凝土生成连续箱梁裂缝，这种预应力现浇连续箱梁裂缝称为载荷预应力现浇连续箱梁裂缝。
探讨预应力混凝土连续箱梁桥裂缝问题
摘要：本文结合某工程实例，通过分析调查对箱梁裂缝产生的原因，研究了钢筋混凝土箱梁裂缝的性质，提出了预应力混凝土连续箱梁桥防止箱梁裂缝的几点建议。
关键词：钢筋混凝土箱梁；裂缝；分析
随着预应力混凝土连续箱梁桥在我国各地的广泛应用，混凝土箱梁腹板大面积开裂病害的报告也越来越多。
例如某钢筋混凝土连续箱梁桥，在施工过程中现场质检人员就发现箱梁腹板及底板出现了裂缝。
最大裂缝宽度达1.6mm，最长达1400cm：第1孔箱梁裂缝主要发生在跨中约2m 范围内，裂缝最大宽度约为O.05mm；第2孔箱梁左侧腹板裂缝主要在半跨范围内发生，右侧腹板裂缝则在1/4跨至跨中约7m范围分布，裂缝最大宽度为0.18mm；第3孔裂缝最为严重，发生在1/4跨到3/4跨约10m 范围，少数裂缝最大宽度为O.22 mm，且在3墩(桥台)附近的箱梁左侧腹板上有数根斜向裂缝。
l.施工方法改变的分析
为弄清该箱梁裂缝产生的原因及裂缝的性质，经调查，该桥箱梁混凝土实际强度、箱梁的实际尺寸、箱梁钢筋骨架的布设等均满足设计要求，但3跨连续梁的施工方法与设计文件有差异。
设计上要求3跨整体现浇混凝土，而当时由于施工单位支架及模板的周转问题，经批准，施工单位将原定的3跨整体现浇改为两个梁段现浇混凝土施工——2009年4月浇注第2孔、第3孔及第一孔中距1墩4.5m长度的梁段，待混凝土达到设计要求的强度后，拆除第2孔、第3孔混凝土箱梁的模板及孔下支架；2009年7月浇注剩余的梁段。
也就是说，实际采用的是逐孔施工方法，如图2所示。
参照设计图纸提供的箱梁尺寸、配筋情况，根据混凝土实际强度，实际施工的时间和混凝土的加载龄期，同时考虑混凝土徐变，计算了施工方法改变引起的该桥箱梁控制截面处自重弯矩及剪力变化的百分比。
表1施工方法改变后箱梁自重弯矩变化百分比(%)
表2 施工方法改变后箱梁自重剪力变化百分比(%)
表3箱梁裂缝最大宽度单位：mm
由表1、表2知，第1跨、第2跨跨中的自重弯矩增加了10％以上，其中包括了第1、第2次施工问近4个月的时间中混凝土的徐变作用。
按照现行公路桥梁设计规范中裂缝最大宽度计算方法，分别计算了箱梁按设计施工方法和实际施工方法施工时，箱梁自重产生的竖向弯曲裂缝的最大宽度。
在钢筋混凝土箱梁自重作用下，两种施工方法都会使箱梁产生裂缝。
按设计要求的整体现浇施工方法计算得到第1孔、第3孔裂缝最大宽度为0.05 mm；在实际施工方法下，理论上，第1孔、第2孔受到的影响较大，裂缝宽度增加了14％～19％，且第1孔的裂缝应该比第3孔严重。
但现场检查结果却是第3孔在裂缝尺寸、根数上都较第l孔严重，且现场检测到的第2孔、第3孔箱梁裂缝宽度比实际施工情况下的理论裂缝宽度大的多，从这个角度而言，并不是施工方法的改变和混凝土的收缩徐变导致了第2孔、第3孔箱梁裂缝的分布形态。
2.箱梁混凝土温度收缩的分析
混凝土工程结构中的裂缝一般分为荷载裂缝和变形裂缝。
荷载裂缝主要是荷载作用产生的拉应力超过
混凝土的抗拉强度而使混凝土开裂。
变形裂缝则是由于混凝土结构有收缩变形的要求，但因结构受到约束，导致变形得不到满足，结构中就产生了拉应力，其值超过混凝土抗拉强度时，结构产生裂缝。
2．1分析模式
通常在支架上浇注混凝土时，若支架底模板强度、刚度都满足要求，现浇混凝土连续箱梁就可看作与模板紧密接触，支承在底模板上的混凝土长梁。
当混凝土长梁产生温度收缩或其他原因的收缩变形时，梁的高度在方向可自由变形，但纵向上梁的下部受到约束(约束来自模板)，这种约束与建筑上长墙受到的地基约束很类似，称为连续式约束。
长梁的现浇混
凝土在降温及发生收缩时，会产生缩短变形，长梁受到底模板的约束而在梁内出现拉应力，当拉应力起过混凝土抗拉强度时会产生垂直于拉应力方向的裂缝。
在长梁高度或箱梁底板厚度(或腹板厚度)小于等于O．2倍梁长时(该桥第一次浇注的混凝土箱梁段满足此要求)，混凝土长梁内由温度收缩引起的水平拉应力沿梁的纵向呈双曲函数分布，在梁段跨中水平拉应力达到最大值。
可以用式(1)估算第2孔、第3孔跨中位置早期混凝土的最大温度收缩应力。
（t）H（t, T）（1）
式中a——混凝土线膨胀系数；
u——泊松比；
△T——将从水化热引起的温度上升的峰值至周围气温的总降温差分解为n段，△T为第i段的温差(包括收缩当量温差)；
H(t，T)——相当于第i段龄期T，经过由t至T时间的应力松弛系数，
t为由峰值温度降至周围气温的时间；
β——与水平阻力系数C、混凝土弹性模量
E(t)及箱梁底板高度或腹板厚度H
有关的系数。
β的作用类似于接触摩擦力中的摩擦系数u，它与C成正比。
C与接触面间的材料直接相关(指箱梁的底模板与箱梁底板混凝土间的水平阻力系数)，箱梁底模板的不光滑会直接导致C的增大，从而使得β也随之增大。
2．2 箱梁裂缝的分析与计算
施工单位提供了箱梁混凝土相关材料的资料：水泥标号：525，水泥用量：500 kg／m³。
正因为水泥标号高、单位用量大，导致水化热温差较大，加上第2孔、第3孔箱梁底模板采用竹胶板使箱梁底板上形成相当多的布纹，粗糙异常，根据公式(1)中的
β的解释，可以初步断定由公式(1)估算得到的水平拉应力应该很大。
根据钢筋混凝土箱梁施工的时间和进度，现估取当地3月份大气平均气温为10℃；因降温速率无具体记录，这里β (t)、H (t，T)粗略取龄期7d、14d、21d 的平均值；总降温中包括混凝土水化热温差T(由相关资料估算得31℃)，收缩当量温差T(估算约为12．8℃)，冬天施工不计温差；C参照坚硬碎石取值。
由公式(1)
估算得～为2.4 MPa，已超过该桥箱梁所使用的40混凝土的抗拉强度，完全有可能导致中第一批裂缝的出现。
温度收缩裂缝的分布具有“一再从中部开裂”的规律性，即水平拉应力理论上在跨中达到最大，当超过混凝土抗拉强度时先在长梁跨中出现第1条裂缝，整块梁分成两块，每块又有自己的水平应力分布图。
当水平法向拉应力仍然超过混凝土抗
拉强度时，在各自的跨中出现第二批裂缝等等，直至跨中拉应力小于混凝土抗拉强度，此时裂缝稳定，如式(1)。
此桥第2孔、第3孔箱梁裂缝分布也是从跨中向两边散开，比较符合这种分布规律，只是因为混凝土抗拉强度不均匀，双曲函数比较平缓，箱梁底
模板粗糙程度不一致，箱梁尺寸的细微差别，外界约束不同等原因导致裂缝隙不完全位于第2孔、第3孔1／2跨、1／4跨⋯⋯等位置。
对于第3孔的裂缝情况，特别是靠近3墩附近腹板斜裂缝，很可能与3（桥台）上的固定支座有关。
该固定支座位于桥台左侧，在浇注混凝土前后均处于固定状态，加大了第3孔的约束，导致第3孔的裂缝多于其他孔，且在靠近3墩的箱梁左侧腹板出现了斜裂缝。
以上的计算和分析说明：该桥第1孔箱梁的裂缝主要属于荷载裂缝，由混凝土箱梁自重所产生，裂缝宽度未受施工方法改变的影响，裂缝最大宽度为O.05 mm，与由设计施工方法计算得到的理论裂缝宽度相符；第2孔、第3孔箱梁裂缝主要属予变形裂缝，由混凝土温度收缩所产生，直接原因是：混凝土拌合物中水泥的标号高，单位用量大，箱梁底模板采用了粗糙的竹胶板。
第2孔、第3孔箱梁裂缝个别宽
度达到0.22 mm，但这种温度收缩裂缝一般处于稳定状态，后期荷载作用不会对裂缝产生较大的影响，不影响正常使用。
