探讨桥梁工程预应力混凝土裂缝的成因及控制

汤琴

摘要：混凝土是应用最广泛最重要的工程材料之一，预应力混凝土在建筑行业广泛应用的同时，常在构件的不同部位出现各种各样的裂缝， 有的甚至超出允许裂缝限值，给构件使用留下隐患。预应力混凝土桥梁的裂缝问题受桥梁设计、所用材料质量、混凝土配合比、施工工艺、养护条件、气候环境等多种因素影响,是一个复杂、常见而又难以控制的问题。本文作者针对这些裂缝介绍这几种常用的施工方法，并分析裂缝产生的原因及处理措施。

关键词：预应力 混凝土裂缝 控制

Abstract: Concrete is one of the most widely used and most important engineering materials. While the wide application of prestressed concrete in construction industry, there oftern have various cracks in different parts of the components, and some even exceeds the crack allowable limits, leaving hidden danger to the use of components. Prestressed concrete bridge cracks, affected by various factors such as bridge design, quality of materials, concrete mix, construction techniques, maintenance conditions, climatic conditions, is a complex, common problems that is difficult to control. The author describes several commonly used construction methods for these cracks and analyzes the causes of cracks and its processing measures.

Key words: prestress; concrete cracks; control

中图分类号：O213.1    文献标识码：A  文章编号：2095-2104（2012）

随着城市道路桥梁工程的快速发展，预应力混凝土在城市道路桥梁施工中所起的作用越来越突出，应用越来越广泛，预应力混凝土桥梁已经进入到一个相对稳定的发展时期。预应力混凝土由于解决了普通混凝土抗裂性能差的缺点，已被广泛应用于工业、民业、水利及交通等建筑行业中，备受业内人士青睐。但预应力混凝土施加预应力前后，常在构件的不同部位出现各种各样的裂缝，有的甚至超出允许裂缝限值，给构件使用留下隐患。预应力混凝土连续梁桥的发展与其施工方法密切相关，预应力混凝土连续梁桥的施工方法甚多，主要有整体现浇、预制简支一连续施工、悬臂施工、顶推施工和移动式模架逐孔施工等方法。以下将分别介绍这几种常用的施工方法，并分析裂缝产生的原因及处理措施。

一、施工方法

1．1整体现浇施工法

整体现浇施工通常一联为整体浇注混凝土而成。整体现浇施工法的特点如下：①桥梁的整体性好，施工平稳、可靠、不需大型起重设备；②桥梁施工过程中无体系转换，不产生恒载徐变二次力，施工方便；③预应力混凝土连续梁桥可以采用预应力体系，使结构构造简化，方便施工；④需要使用大量施工支架，跨河桥梁搭设支架影响河道的通航与排洪，施工期间支架可能受到洪水和漂流物的威胁；⑤施工工期长、费用高，需要有较大的施工场地，施工管理复杂。

1．2 预制简支连续施工法

预制简支连续施工又称先简支后连续施工法。其程序为：预制简支梁，分片进行预制安装，预制时按预制简支梁的受力状态进行第一次预应力筋(正弯矩)的张拉锚固，安装完成后经调整位置（横桥向及标高），浇筑墩顶接头处混凝土，更换支座，进行第二次预应力筋(负弯矩筋)的张拉锚固，进而完成一联预应力混凝土连续梁的施工。

1．3 悬臂施工法

用悬臂施工法建造预应力混凝土连续梁桥，分悬浇和悬拼两种，其施工程序和特点与悬臂施工法建造预应力混凝土悬臂桥基本相同。

1．4 顶推施工法

顶推施工法是沿桥纵轴方向的桥台后开辟预制场地，分节段预制混凝土梁体，并用纵向预应力筋连成整体，然后通过水平液压千斤顶施力，借助不锈钢板与聚四氟乙烯模压板特制的滑动装置将梁逐段向对岸顶进，就位后落架，更换正式支座完成桥梁施工的方法。

二、裂缝产生原因

2.1 施工方面影响因素

2.1.1施工设备构件结构不合理。构件强度、刚度及稳定性不符合要求引起结构的变形；基础发生不均匀沉降或水平方向位移；支架，预压不符合规定等都会加大结构的主应力及附加应力。

2.1.2 施工材料质量。如配置混凝土所用的水泥、砂、石骨料、水及外加剂质量不合格， 杂质含量超标，水泥过期等引起的不良化学反应，致使混凝土抗拉强度下降，另外，钢筋锈蚀使钢筋有效面积减小导致结构承载力下降也会产生裂缝。

2.1.3 施工方法。如混凝土拌和时间过短，影响混凝土均匀性；浇筑中布料不均匀，浇筑后骨料下沉及表面水分蒸发，在凝固过程中收缩而生的裂缝；混凝土振捣不均匀发生漏振、过振等。

2.1.4 施工质量控制不严格。混凝土配合比失控，导致水、砂石骨料、水泥用量不准确，或水灰比过大，塌落度控制不好都会造成混凝土强度不足和材料性能变化。

2.1.5 施工工艺。如预应力张拉时间过早，张拉是虽然强度满足要求，但因混凝土龄期短、弹性模量未同步增长而影响后期变形。另外结构浇筑、构件制作、拆模时间、运输、堆放、拼装等过程中施工工艺不合理也会降低施工质量而产生纵、横、斜向裂缝。

2.1.6 养生。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度较低，因此在浇筑后应采取有效措施，降低混凝土内外部温差，避免产生温度收缩裂缝；同时养护不周，表面干缩变形也会导致裂缝的发生。

2.2 环境因素

由于温度变化产生的裂缝，结构随着温度的变化产生膨胀变形，这种温度变化受到约束时在混凝土内部产生应力，当此应力超过混凝土抗裂强度，混凝土便开裂产生裂缝。

三、裂缝的预防

3.1 在进行预应力混凝土施土时，严格按设计和相关规范要求施工，张拉时混凝土强度必须达到设计强度的 75％以上方可张拉(如设计有要求按设计执行)。在冬、雨季进行施工时，要根据天气情况采取必要的防护措施，雨季施工注意控制混凝土的水灰比，冬季施工加入早强剂、防冻剂等外加剂；严格控制混凝土拌和所用各种原材料，防止石灰石块进入混凝土(石灰石遇水膨胀，会导致混凝土崩裂)，并做好水泥的检验试验工作，严禁使用小窑水泥， 确保混凝土的浇注质量。

3.2 预应力构件的制作基面要夯实，防止基面下沉。基面与构件底面要做好隔离，以确保混凝土构件收缩不受约束 。

3.3 进行预应力工程施工时，所选用的预应力筋、锚具等设备必须及时检验，而且最好选用大厂生产的设备，杜绝使用不合格产品。

3.4 预应力筋、锚具等材料在运输使用过程中要保持清洁，防止油污，如有油污要及时清理干净。

3.5 在进行预应力混凝土工程施工时，要认真做好预应力筋张拉应力、张拉顺序以及灌浆压力的计算书 灌浆压力不能过高，太高极易造成构件的破坏。预应力筋为了减少应力损失，在符合计算书范围内的超张拉是可以的。

四、裂缝处治措施

4.1 对承载力无影响的

（1）表面抹泥浆。首先沿裂缝处凿出一凹槽，清洗干净，刷水泥素浆，然后用水泥1： 1~1：2 砂浆分2-3层涂抹，如有防水要求可在水泥砂浆中加入适当比例的防水剂。

（2）表面涂抹环氧胶泥或聚乙烯胶泥。注意涂抹前清理干净裂缝。

（3）表面凿槽嵌补法。把裂缝处凿成一条深槽，槽内嵌入水泥砂浆或环氧胶泥。

4.2 对承载力有影响的

对承载力有影响的主要有两种方法：一是内部修补法，用压浆泵进行水泥灌浆或化学灌浆；二是结构加固法，如加钢筋箍、设置预应力杆等。

五、结束语

总而言之，混凝土作为桥梁的主建材料,其运用的情况,会直接关系到桥梁安全系数的提高,但是由于外界物理、化学因索以及施工因素,使得混凝土在使用过程中,由于强度和刚度受到削弱,耐久性降低,导致经常出现裂缝这样的负面工程效果。在桥梁施工过程中预应力混凝土结构裂缝虽然可见，但是了解它的形成原因后可以避免或减少。在设计时认真验算，合理布置构造筋及预应力筋；在施工过程中对易出现裂缝的部位严格控制，尽可能避免开裂或减少裂缝的数量，即使出现裂缝也不要慌张，要仔细分析原因后采取妥善的处治措施，控制裂缝的发展，使裂缝不至对结构产生危害，保证结构的正常使用。

参考文献

[1]《工程结构裂缝控制》王铁梦 著

[2]《混凝土外加剂及其应用技术》机械工业出版社

[3]论预应力混凝土桥梁的裂缝【J】公路交通科技2000.12

[4]鲁海潮 桥梁混凝土裂缝的成因及防治探索（J.交通科技.2007.3）

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[6] 廖金平，王海龙；铁路混凝土桥梁病害及分析[J]. 国防交通工程与技术2003（3）：23-33