钢筋混凝土桥裂缝分析

收稿日期： "##$ —#% —&’ 作者简介： 王 春梅 （&($)—） ， 女， 山东济南人， 工程师。
王春梅： 钢筋混凝土桥裂缝分析 纵向非预应力钢筋， 以增加混凝土收 缩时的抗拉 能力， 也可以 采取 其他相 应措施， 减小 顶底板 温 差， 减弱混凝土收缩和翘曲变形。 !" #$ 温度变化过快引起的裂缝 降温速度过快 造成梁体混凝土收缩 ， 梁体内 部产生收缩应力。升温过快易引起混凝土膨胀裂 缝， 顶板和腹板设计厚度较薄， 配筋量较小时， 难 以抵抗收缩或膨胀变形而出现裂缝 。 为防止出现 此类裂缝， 除应严格按照规范要求进 行工序控制 外， 可通过增加防裂钢筋， 控制升降温速度等方式 来减少裂缝出现也可以通过提前放张预应力 束， 对梁体施加预应力来防止膨胀裂缝的出现 。
& ! 裂缝的成因及控制
裂缝是桥梁施工中最常见而又难以控制的通 病， 裂缝的发生影响了预制梁的质量， 甚至危及桥 梁安全。 尤其是大跨径空心板梁 ， 设计时为减小 梁体自重而加大挖空率， 常为薄壁箱型截面， 裂缝 的发展对构件 安全更为不利。裂缝的成因 众多， 可能发生的范围较广。 通过对先张法预应力混凝 土空心板各种裂缝分析和研究 ， 认 为材料质量和 施工工艺是形成裂缝的主要因素。 &, &! 混凝土的质量 配合比是混凝 土浇筑时的主要控制指标 ， 应 对最大水灰比、 含砂率及混凝土塌落 度等进行控 制， 其值应经过现场实验比较确定。水灰比过大 易造成离析， 骨料下沉 ， 水分泌出 ， 导致顶底板级 ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! !
%" %$ 裂缝成因分析 除本文所述的这座钢筋混凝土连续板桥外， 还 调查了设计图纸完全相同的另一座钢筋混凝土连 续板桥。现场调查发现 %&’ 跨径的钢筋混凝土板 很少有可见裂缝 ， 但 %*’ 跨径的跨中区段都有正弯 矩裂缝， 但裂缝数量、 裂缝宽度有所不同， 上述的这 座桥开裂较为严重。 （ !） 从设计对裂缝产生的原 因进行分析。 按 照设计图纸， 钢筋混凝 土连续板在施工阶段是否 可能受力开 裂， 是连续 板裂缝 分析 的首要 问题。 根据桥梁钢筋混凝土结构计算理 论， 开裂与否主 要取决于钢筋混凝土连续板截面的抗裂弯矩。当 截面作用弯矩值大于混凝土截面 抗裂弯矩时， 截 面即会开裂 。现行桥规建议的钢筋混凝土梁截面 抗裂弯矩的计算公式为： 45 6 7& 8 9:; $ $ $ $ 9 6 <& 2 7&9 1 <& 为换算 式中： " 为受拉区混凝土塑性系数； 截面重心轴 以下或以 上的面 积对重 心轴的 面积 7&8 为对构件受拉边缘 （ 使用荷载作用时 ） 矩； 的换 ; : 1 为混凝土抗拉标准强度。 算截面抵抗矩； 由上式可见， 钢筋混凝土抗裂弯矩仅与混凝土 抗拉标准强度、 截面配筋及截面有关， 而与外荷载 无关。 按设计图纸提供的资料， 该连续板采用 #& 号 混凝土 ， 其弹性模量为 .+ . ) !& # 4=> ， 抗拉标准强 . 度 %+ 04=> ， 容重 %*?@ 2 ’ 。而实际混凝土强度经 过超声—回弹、 取芯等现场检测方 法证明已达到 施工规范要求。 按设计图纸以及满堂支架上现浇 全桥钢筋混凝土连续板施工工艺， 计算该钢筋混 凝土连续板各跨跨中截面上由自重 （包括二期恒 载） 产生的弯矩 ， 均小于抗裂弯矩 。 所以， 仅在自 重作用下， 连续板设计上是不会产生弯曲裂缝的。 （ %） 施工温度变化对结构有 一定的影响。温 度变化包括年温差和日照温差 引起的温度变化。 其中年温差变化相对缓慢， 对桥梁上部结构影响 ， 不大 而日照温差则往 往是形成裂缝的主要原因
钢 筋 混 凝 土 桥 裂 缝 分 析
王春梅 （ 济南市公路管理局， 山东 济南 "*##&) ） 摘要： 裂缝是钢筋混凝土桥桥梁常见的质量问题， 在施工过程中质量控制和实验检测的基础上， 通 过对预应力混凝土空心板桥设计与施工的总 结， 从梁体的受力、 混凝土性质及施工工艺等方面， 综 合分析裂缝病害的成因， 并初步提 出处理方法和 各环节的注意事项 。 关键 词 ： 桥 梁； 钢 筋混 凝 土连 续 板； 施 工； 裂 缝； 分析 中图分类号： +))*, % 文献标识码： 配相差大， 顶板浮浆而发生收缩裂缝， 冬季施工更 易出现。水灰比过小， 偏于保守， 而实际 上， 水泥 用量过大同样也易造成梁体各部位混凝土的干缩 裂缝。 &, "! 混凝土的浇筑及养生对裂缝的影响 （&） 混凝土 的拌制及浇筑 应在 * —’". 之间 进行， 否 则， 混凝 土 因收 缩 和 硬化 而 出现 裂 缝。 （"） 加强混凝土振捣， 尤其应保证梁端混凝土振捣 密实， 因混凝土振捣工 序控制不当导致的裂缝是 施工中最常见的。顶板混凝土不密实， 在反拱、 温 差等综合影响下易引起顶板有 规则的横向裂缝。 底板和腹板混凝土振捣不密实， 易引起底板或腹 板的蜂窝和麻面 ， 影响外观， 也常引起表面不规则 的细微裂缝 。如果底板较薄 ， 预应力度过大 ， 预应 力筋松张后， 梁端顶底板所受瞬时压力较大， 易引 起梁端底板产生纵向裂缝。为此， 设计时不能忽 略梁端承压和抗剪要求， 对梁端 ’/ 范围的底板应 进行加厚及防裂配筋设计， 梁端混凝土宜采用高 （’） 标号小石子混凝土， 利于振捣密实。 气囊上浮 造成的不利影响是较严重的 ， 也是较常见的。 大 跨径空心板顶板和腹板较薄， 气囊上浮幅度较大 时很容易造成顶板厚度不够和露筋， 影响顶板的 受力安全。同时， 顶板 减薄后易产生混凝土收缩 裂缝。 为了有效控制气囊上浮 ， 应适当加密和加 ， 粗橡胶气囊定位钢筋 在跨中局部应采用 !&" 钢 筋加强 。同时， 注意在浇筑至拆模的全过程中 ， 应 保持橡胶芯模气压恒定， 一旦漏气， 易造成顶板和 腹板的裂缝， 严重时可导致顶板混凝土塌落， 整片 梁报废。 &, ’! 梁体温度变化不一致引起的裂缝 冬季先张法预应力混凝土空心板在较高温度 下蒸养 ， 一旦取消蒸养， 梁体暴 露于寒冷空气中， 梁体顶部温度急剧下降， 而下部温度变化较缓慢。 梁体上下部温差将引起板梁两端 向上翘曲， 而底 板受预加应力的约束 ， 在翘曲和预加应力的共同 作用下 ， 导致顶板出现收缩裂缝 。 这种裂缝一般 发生在顶板横向全宽 ， 并可从两侧腹板顶部向下 局部延伸， 但一般不贯通顶板和 腹板全厚度。为 控制此类裂缝的发生， 可在顶板或腹板适当增加 — %’ —
图 %$ 第 # （ 中跨） 裂缝示意
&+ %’’ 。裂缝间距一般为 .&—#&-’。 由现场裂缝 检查来看， 在该桥施工后期， 钢筋混凝土连续板就 出现较多、 较宽的表面混凝土裂 缝。而且其发生 的部位及裂缝的形态明显为受力裂缝 。
% $ 实例分析
%" !$ 裂缝实例 钢筋混凝土连续板的裂缝该桥钢筋混凝土现 浇连续板 的跨径 为 %&’ ( # ) %*’ ( %&’。 板 高 !+ %’ ， 截面挖空圆孔直径为 ,&-’ ， 见图 ! 所示。连 续板采用 #&
引言
采用现浇混凝土工艺施工的钢筋混凝土连续 板， 由于其建筑高度不大 ， 整体性较好的特点 ， 广 泛应用于高速公路的 上跨线桥梁中。但是， 一些 已建的钢筋混凝土连续板桥， 在使 用中发现板体 ， 有过宽的裂缝 甚至有的在施工过程 中就产生了 裂缝 ， 影响了桥梁的使用性能与耐久性 。 本文结 合高速公路跨线桥梁钢筋混凝土连续板的现场调 查， 采用桥梁结构分析的方法研究了 钢筋混凝土 连续板产生裂缝的具体原因， 为进 一步采取工程 处理对策提供了科学支持。