浅析预应力混凝土简支T梁裂缝成因及预防措施

第一篇：浅析预应力混凝土简支T梁裂缝成因及预防措施

浅析预应力混凝土简支T梁裂缝成因及预防措施

(作者：陈中杰 来源：中铁十一局三公司乌拉特前旗制梁场 时间：2010年12月10日)摘 要：本文结合场内预制T梁实际施工经验，针对预应力混凝土简支T梁预制过程中常见的一些裂缝形式，重点从裂缝产生各部位中剖析其成因，并探讨实际施工中具体的预防措施。

关键词： 混凝土

裂缝 成因 预防措施

目前，我国的铁路及公路建设得到迅猛发展，行业标准越来越高，施工难度相继增大，以场制桥梁为例，设计使用寿命100年，时速120-350Km/h不等，而混凝土受当地气候环境、设施、技术水平等影响，难免会出现这样或那样的裂缝。有些裂缝在承受活载或外界因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋锈蚀，严重影响梁体的强度、刚度及使用寿命。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识，尽量避免出现危害较大的裂缝，本文尽可能对混凝土桥梁裂缝产生的原因和部位作较全面的分析、总结，以方便施工找出控制裂缝的可行办法，达到防范于未然的作用。

梁体裂缝总体分为受力裂缝、非受力裂缝及表面龟裂，下面就该三种裂缝常出现部位、成因及预防措施进行简单阐述。

一、受力裂缝

受力裂缝一般出现在梁体终张拉后或承受活载作用下，部分梁场由于存梁台座承载力设计达不到存梁要求，梁体受自重影响造成不均匀沉降而产生裂缝亦为受力裂缝，受力裂缝在混凝土徐变及承受活载作用下会不断扩展，其危害性比较强。梁端腹板变截面处纵向裂缝

该种裂缝在T梁中较为常见，多出现于终张拉之后，特别是曲线梁较为突出，随着时间推移，混凝土徐变及受张拉影响梁体回缩，该裂缝会出现扩展现象。

1.1 成因分析

1.1.1 该部位受端模锚盒影响，钢筋设计布置不当，造成此处浇筑成型后混凝土基本处于“无筋”状态，较易开裂。

1.1.2该部位上下截面受临近孔道（N2及N3）张拉影响，受力面积悬殊较大，造成混凝土回缩量不一致，从而产生裂缝。

1.2 预防措施

1.2.1准确控制张拉力。张拉时必须严格掌握操作规程，对张拉油泵、油压表、千斤顶及时检查标定，张拉过程中送油速度宜慢不宜快，单个孔道张拉完成后及时以伸长值作校核，保证持荷时间，确保回油锚固力与计算值相符。

1.2.2 钢筋绑扎完成后，在变截面处加设一层钢筋网片并绑扎牢固以增强该部位混凝土抗裂性。

2下翼缘与梁底交界处竖向裂缝

该种裂缝多发生在梁体初张前后或移出制梁台座后，该种裂缝在静载试验中易作为判定梁体合格与否的关键。2.1成因分析

2.1.1 梁体在浇筑完成后，早期养护不及时，混凝土强度未到设计值进行初张或初张后混凝土强度上升慢，移出台座后受自身重力影响开裂。

2.1.2 初张拉时张拉力不足或张拉回油锚固力达不到计算值要求，梁体张拉力不足以抵消自重产生开裂。

2.1.3 梁体在温度未达到“2个15℃”前进行拆模。因底板较厚，混凝土凝结期间产生水化热，内部温度较高，下翼缘外侧接触空气的部分偏低，从而产生温度裂缝，移出台座后受自身重力影响导致裂缝扩展。

2.2预防措施

2.2.1 梁体浇筑完成后及时进行养护，确保早期强度上升，若梁场需加快制梁台座周转或遇冬季施工可考虑蒸汽养护，蒸汽养护需按相关规定执行。

2.2.2 初张拉力可适当加大，建议控制在终张拉控制应力的15%，张拉持荷完成后，及时检查回油锚固力，确保回油锚固力至计算值（回油锚固力为该孔道最终张拉力值）。

2.2.3 梁体拆模时确保环境与表层以及表层与芯部温差不超过15℃。3 梁端侧面竖向裂缝（支座板处）

该种裂缝多出现于初张拉之后，支座板处梁体两侧沿梁底至梁面方向产生竖向裂缝。该种裂缝短期不会影响梁体质量，若长期不处理，会造成内部结构钢筋锈蚀，混凝土碳化、保护层剥落，严重影响梁体耐久性。3.1 成因分析

3.1.1 初张拉时，梁体受力会产生压缩起拱变形，梁底回缩时，支座板与底模钢板、梁底混凝土与底模钢板间摩擦力不一致，从而造成支座板处沿梁底竖向开裂。

3.1.2 初张拉后，梁体产生一定弹性上拱，而制梁台座呈二次抛物线布置，此时梁体受力处于梁端处，若不及时将梁体移出存放，梁端会由梁体自重而产生开裂。

3.2 预防措施 3.2.1 支座板安装后，应于支座板与底模两侧及前端空隙处涂抹润滑剂来减少后期初张时的摩擦力。

3.2.2 梁体初张后应及时将梁体移出存放。4 沿预应力管道纵向裂缝

该种裂缝多出现于梁端第一、二节间的下缘侧面及梁底，有些亦出现在腹板与下翼缘交界处，此种裂缝一般处于预应力管道部位，走向与预应力管道也一致，特别是梁底出现此种裂缝的长度及宽度会影响静载试验效果。

4.1成因分析

4.1.1 梁体下翼缘较宽腹板较薄、钢筋布置很密导致梁体下翼缘及梁底混凝土较难振捣密实，该种部位混凝土抗裂性能差。

4.1.2 张拉力过大，梁体受高压在下翼缘或梁体混凝土较易产生纵向裂纹。

4.1.3 钢筋保护层垫块布置偏少，梁体浇筑过程中，钢筋受混凝土横向挤压向外侧偏移导致保护层过薄，梁体张拉时受到过高的纵向压力而沿预应力管道或主筋方向产生裂缝。4.1.4 混凝土配合比中，过多的水泥用量导致混凝土水化热较高，该种热量过多的囤积在预应力孔道内得不到释放，导致梁底或腹板与下翼缘交界处沿预应力孔道方向开裂。

4.1.5 混凝土坍落度过大，离析，粗骨料少，强度不高。

4.2 预防措施

4.2.1 合理掌握混凝土浇筑工艺以及分配好附着式振动器部位及振动时间，保证梁体下翼缘及梁体梁端混凝土浇筑密实。

4.2.2 控制住张拉前后的两个“三控”，精确控制张拉回油锚固力。

4.2.3 定位网片位置固定牢固，尺寸控制精确，确保孔道不偏向于梁体两侧。钢筋保护层垫块需呈梅花状布置，且每平米不得少于4个，若施工中发现个别部位保护层偏薄可加设垫块。

4.2.4 梁体浇筑采用合理的施工配合比，适当降低水灰比，浇筑完成后可适当提前拆除端模以帮助混凝土散热。

下翼缘至腹板斜向裂缝

该种裂缝多出现于距梁端4-8m，自下翼缘开裂延伸至腹板，呈斜向布置。

5.1 成因分析

由于制/存梁台座地基处理不良，或台座强度及承载力不符合要求，存梁后出现不均匀沉降，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致梁体出现不同程度的变形，导致梁体开裂，该种裂缝对梁体危害较大，严重的可能引起梁体断裂。

5.2 预防措施 梁体存放场地选用应避开膨胀性土区域，其地基承载力应通过检算并经测试合格后方可施工。梁体存放后，应坚持进行沉降观测，直至稳定后方可停止观测，若发现出现不均匀沉降现象，应针对沉降量于梁底加设垫块继续测量或对台座打斜桩进行加固处理等。

二、非受力裂缝

非受力裂缝在梁体中较为常见，其产生原因繁杂，一般由温差、混凝土收缩、钢筋锈蚀及冻胀等方面引起，下面就其产生的一些主要部位及成因进行简单分析。桥面裂缝

该种裂缝在桥面分布较广，多为表面裂缝，呈纵横交错，有些裂缝甚至贯穿整个桥面。1.1 成因分析

1.1.1 混凝土塑性收缩。混凝土浇筑后4-5小时左右，此时水泥水化反应激烈，出现泌水以及水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。

1.1.2 混凝土干缩。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为干缩。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，便产生收缩裂缝。

1.1.3 桥面二次收面不及时或收面时洒水。由于桥面外露面积大，混凝土塑性收缩比较大，而二次收面主要是起在混凝土初凝前提浆弥补表面缺陷以及早期裂缝填平等作用，故此道工序显得尤为重要。因混凝土自身吸水已趋于饱和状态，若收面时人为洒水，致使多余的水呈游离状态，较易产生干缩裂缝。

1.2 预防措施

1.2.1为减小混凝土塑性收缩，施工时应控制水灰比，避免过长时间的搅拌，混凝土振捣要密实。

1.2.2 梁体浇注完成后应对桥面及时进行覆盖，防止表层水分过快损失，遇夏季施工时，覆盖后可进行洒水处理。

1.2.3 混凝土初凝前对桥面及时进行二次收面。挡碴墙裂缝

该种裂缝多为竖向裂缝，一般处于挡碴墙面或外侧面，宽细不等，有些会延伸至上翼缘板。

2.1 成因分析

桥面两侧受梁体腹板中心张拉影响而受力不均，导致桥面外侧（挡碴墙）受到较大应力，故在挡碴墙处设置断缝若干，往往断缝模具无法固定或固定不牢固，在混凝土振捣过程中模具移位，起不到伸缩缝的效果致使挡碴墙受张拉影响产生裂缝，也有部分由于挡碴墙混凝土振捣不密实产生裂缝。

2.2 预防措施

适当加大断缝厚度，并于挡碴墙模板加设卡具（建议焊钢筋条）以固定断缝模具，挡碴墙混凝土振捣过程中，不要人为采用振捣棒触碰断缝磨具。3 封端混凝土表面裂缝

封端部位混凝土产生裂缝多为混凝土干缩裂缝，一般表现为表面龟裂。

3.1 成因分析

封端部位混凝土本身具备微膨胀性，亦可补偿混凝土收缩变形，但该部位混凝土用量少，较难振捣密实，完成后不易养护，且大面积于空中暴露，水分散失快，比较容易出现干缩裂缝。

3.2 预防措施

封端混凝土用干硬性混凝土施工，坍落度控制在40mm左右，封端完毕后及时喷涂养护剂或采用塑料纸薄膜进行覆盖保湿。

钢筋锈蚀引起的裂缝

钢筋锈蚀引起的裂缝较易分辨，该裂缝一般出现于梁底及上翼缘板，混凝土裂缝周围存在暗黄色锈斑，时间越长，该种裂缝越明显。

4.1 成因分析

若钢筋发生锈蚀，其锈蚀产物的体积一般比原来大2倍以上，致使钢筋周围混凝土受到挤压，若钢筋锈蚀严重，钢筋保护层过薄可直接可导致混凝土保护层开裂，混凝土开裂后会加速钢筋的锈蚀，从而产生一个恶性循环，严重破坏混凝土结构，影响其耐久性。

4.2 预防措施 加强钢筋的防锈处理，产生锈蚀的钢筋需进行除锈处理后方可进行绑扎工序，施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入，同时严格控制混凝土中的氯离子含量。钢筋绑扎完成后检查保护层垫块数量及布置是否合理，防止混凝土浇筑过程中产生横向应力致使钢筋侵入保护层。

冻胀引起的裂缝

冻胀引起的裂缝多出现于压浆冬季施工中，该裂缝多出现于腹板及下翼缘，走向与预应力管道一致。

5.1 成因分析

场内预制桥梁中，混凝土冬季施工较为完善，但后期压浆工序保温措施往往比较困难，在浆体初凝前，若浆体受冻，其体积会发生膨胀挤压管道，混凝土受到巨大压力而产生开裂。

5.2 预防措施 冬季施工时尽量不安排压浆工序，若必要时需采取篷布覆盖煤炉取暖或其他方式进行保温，确保在压浆后三天梁体温度不得低于5℃。

三、表面龟裂

表面龟裂是梁体常见且较难避免的一种裂缝，裂缝较细，无规律可循，分布于梁体各部位，多出现于桥面、梁端及修补后混凝土表面。成因分析

1.1 混凝土早期养护不好，未及时覆盖，梁体外露面积较大部位受风吹日晒，混凝土干缩出现裂缝。

1.2 混凝土中水灰比过大，则混凝土收缩性大。

1.3 砂石料级配不好，空隙大，混凝土易收缩产生裂缝。

1.4 混凝土表面受昼夜温差较大影响或混凝土养护水温与梁体表面温差较大产生温度裂缝。

2预防措施

2.1 梁体混凝土浇筑完后，桥面要作好二次收面并及时进行覆盖，跟上养护。2.2 梁体浇筑采用合理施工配合比，适当降低水灰比。

2.3合理选用中粗砂及级配碎石，混凝土振捣务必保证其密实性，严禁为方便施工人员操作而降低混凝土质量。

2.4 混凝土初凝期间加强表面覆盖，合理掌握好梁体养护时机，特别是夏季要注意梁体保湿，不得在高温下对自身干燥的梁体进行洒水。

四、结束语

尽管桥梁裂缝成因复杂，但只要在相应部位认真总结分析，我们就能避免同样的裂缝出现在下一片梁上，加上严格控制各工序质量，我们就一定能制出合格的桥梁。

本人制梁经验有限，对桥梁裂缝研究亦有限，欢迎提出指正与批评。

第二篇：预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

作者：郑世金 廖建军

时间：2009-4-15 11:24:05 来源：城市建设2月的20期

摘 要 ： 对20m预应力混凝土箱梁出现裂缝的原因分析，提出控制、处理裂缝的经验。

关键词 ： 箱梁 裂缝 分析 处治

以甬台温高速公路桥梁中的20m预应力混凝土箱梁为例，分析裂缝发生的原因提出控制、处治混凝土箱梁的裂缝的经验。

1裂缝情况及分析

裂缝是混凝土结构普遍会遇到的现象，出现裂缝的原因主要有：一类是由外荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝或受力裂缝，表示结构承载力可能不足或存在严重问题，须在结构设计时对设计荷载进行全面考虑；另一类裂缝是由变形引起的，也称非结构性裂缝，指变形得不到满足，在构件内部产生自应力，当该自应力超过混凝土允许应力时，引起混凝土开裂。根据调查发现，在施工过程中出现的裂缝基本上为变形裂缝，引起该类裂缝的原因主要有：（1）混凝土浇注后处于塑性阶段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸发而产生裂缝。（2）混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。（3）由于温度变化产生的裂缝，结构随着温度变化时受到约束，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，即产生温度裂缝。（4）施工不当产生裂缝。

从现场裂缝情况看，裂缝分布部位，裂缝方向、出现时间具有一定的规律性。裂缝都分布在跨中中横处的腹板位置，且两面对称，时间一般为拆模后两天左右。防止裂缝产生及外治措施：

2.1 由混凝土质量引起的非结构裂缝，可以采取以下防止措施：控制及改善水灰比，减少砂率，增加骨料用量，严格控制坍落度，混凝土凝固时间不宜过短，下料不宜过快，高温季节注意采取缓凝措施，避免水分急剧蒸发，混凝土振捣密实，改善现场混凝土的施工工艺，同时注意混凝土的施工防雨、养护及保温工作；结构内部布置防裂钢筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂缝出现，可以用环氧树脂、固化剂、丙酮按1：05:0.25的比例配合进行修补，将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷毛吹净,用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，在涂环氧树脂，1 贴玻璃布,以后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂,用清水冲洗干净并烘干。这种封闭处理，能保证日后运营过程中梁体内钢筋不受大气腐蚀,提高结构的使用寿命。

2.2由于温度应力引起的非结构裂缝，鉴于先行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对温度荷载引起的横向温度应力考虑偏小，设计时应予以重视，可以通过配置足够的温度应力钢筋、增加结构的安全储备等措施来防止裂缝的产生（施工过程中作者变更了设计，在腹板加了一倍的纵向钢筋）；同时在施工时，应尽量选择温度低的时间浇注后半天（利用早、晚进行施工）。热天浇注混凝土时，应降低水温拌制，选用水化热小和收缩小的水泥，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热，提高混凝土的密实性和抗拉强度，并注意混凝土表面湿润，同时在腹板留通气孔，达到张拉强度及时张拉压浆。

2.3 作者在施工中对20米预应力混凝土箱梁裂缝的控制方案和已出现裂缝的处理办法是:（1）裂缝的控制方案：A、在腹板处两面对称增加通长纵向钢筋，根数为原设计的一倍。B、控制好混凝土的浇注时间和浇注时的温度，安排在早、晚或温度低的时候进行混凝土浇注。C、及时养护，并用塑料布进行覆盖，保持混凝土表面湿润。D、在腹板处每隔5米留一个通气孔，保证混凝土箱梁在拆模后通风散热，保持梁体内外温度基本一致。E、及时拆模、及时张拉，当混凝土达到拆模强度时就及时拆模，当混凝土强度达到设计张拉强度时就及时张拉压浆。（2）裂缝的处置措施：用环氧树脂、固化剂、丙酮按1:0.5:0.25的配合比进行修补。将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷干净，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂环氧树脂，贴玻璃布，之后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂，能保证日后运营过程中梁体内的钢筋不受大气腐蚀，提高结构的使用寿命。通过以上的控制方案和防处治措施，在以后的箱梁预制过程中再没有出现裂缝，并通过对裂缝的处治也不影响梁体的正常使用。结论：

预应力混凝土箱形结构产生裂缝很常见，但可避免或减少，关键是在设计时，认真验算，合理布置构造钢筋或预应力筋，对易出现裂缝的部位，通过施工过程的严格控制，尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量，减少裂缝的长度和宽度，通过对裂缝的妥善处理，控制裂缝的发展，使裂缝不至于对结构产生危害，保证结构的正常使用。因此，对于裂缝的问题，设计者和施工人员都应予以重视。

第三篇：20m预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

20m预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

[ 提要 ] 本文根据在预制20米预应力混凝土箱梁过程中发现的问题，从混凝土物理、化学及力学等角度分析，并通过施工工艺的严格控制，总结查找使预应力箱梁产生裂纹、裂缝的原因，并在实际施工中得到了很好的运用，因裂纹、裂缝影响混凝土箱梁质量外观的问题得到了很好的解决。

[关键词] 预应力箱梁 物理 化学 力学 分析 裂缝 施工工艺

一．引言

在预制20米预应力混凝土箱梁的过程中，发现预应力箱梁顶板上经常出现裂纹，端隔板、跨中中横隔板左右也有不同程度的裂缝，对箱梁外观质量产生了一定的负面影响。

为了争创优质工程，避免在以后的工程施工过程中出现危害较大的裂缝，我项目专门成立了预应力箱梁技术难题攻克小组，尽可能对混凝土箱梁裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析、总结，以便从施工找出控制混凝土裂缝的可行办法，达到防患于未然的作用。

二、裂缝成因分析与处治

混凝土在施工过程中出现裂纹、裂缝，从根本上可分为以下几种类型：

(1)荷载裂缝：

混凝土在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，可分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

a、直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝

产生的原因有：

○1设计计算阶段，结构计算时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；荷载少算或漏算；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性；设计断面不足；钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。

○2 施工阶段，不加限制地堆放施工机具、材料；不了解预制结构结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改结构施工顺序，改变结构受力模式；不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。

○3 使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震、爆炸等。

分析：箱梁裂缝的产生是不是在使用阶段产生的，但受施工人员素质，责任心，及实际操作过程不规范等因素影响，不排除因次应力产生裂缝。

采取措施：进一步规范施工程序，严格按照施工流程进行施工，杜绝不规范施工操作，控制钢筋安装尺寸误差，对施工人员进行责任，安全，素质教育。

b、次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有：

○1在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。例

如两铰拱桥拱脚设计时常采用布置“X”形钢筋、同时削减该处断面尺寸的办法设计铰，理论计算该处不会存在弯矩，但实际该铰仍然能够抗弯，以至出现裂缝而导致钢筋锈蚀。

○2桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，而在锚固断面附近经常可以看到裂缝。因此，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。

分析：箱梁裂缝的产生是不是在使用阶段产生的，施工过程中，没有在箱梁上施加荷载，且设计采用的是较成熟的理论，故排除了次应力产生的裂缝。

（2）温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：

○1年温差。一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁构件的纵向位移，一般可通过伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时

才会引起温度裂缝。我国年温差一般以一月和七月月平均温度的作为变化幅度。

分析：因预应力箱梁的裂缝是在短期内，产生的局部小裂缝，故予以排除

○2日照。有一定面积的混凝土构件受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。日照和下述骤然降温是导致结构温度裂缝的最常见原因。

分析：这里昼夜气温变化相对较大，受天气及气温影响，中午温度上升，故不排除使之产生裂缝的原因。

采取措施：混凝土施工后严格按规范进行覆盖洒水养护，中午加覆盖物，并增加洒水养护次数，以保持混凝土湿润为准。

○3另外骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当。也易使混凝土构件产生裂缝。

分析：施工过程中，没有骤然降温的情况发生，且混凝土最大厚度为25cm，不属于大体积混凝土构件，没进入冬季施工，排除其可能性。

（3）收缩引起的裂缝

在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因。

○1塑性收缩。

发生在施工过程中、混凝土浇筑后4~5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。在构件竖向变截面处箱梁腹板与顶底板交接处，因硬化前沉实不均匀将发生表面的顺腹板方向裂缝。

分析及采取措施：为减小混凝土塑性收缩，施工时控制水灰比，避免过长时间的搅拌，下料控制速度，不宜太快，振捣密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

○2缩水收缩（干缩）。

混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩。如配筋率较大的构件（超过3%），钢筋对混凝土收缩的约束比较明显，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。

混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：

a、水泥品种、标号及用量。矿渣水泥、快硬水泥、低热水泥混

凝土收缩性较高，普通水泥、火山灰水泥、矾土水泥混凝土收缩性较低。另外水泥标号越低、单位体积用量越大、磨细度越大，则混凝土收缩越大，且发生收缩时间越长。例如，为了提高混凝土的强度，施工时经常采用强行增加水泥用量的做法，结果收缩应力明显加大。

b、骨料品种。骨料中石英、石灰岩、白云岩、花岗岩、长石等吸水率较小、收缩性较低；而砂岩、板岩、角闪岩等吸水率较大、收缩性较高。另外骨料粒径大收缩小，含水量大收缩越大。

c、水灰比。用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。d、外掺剂。外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。e、养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。

f、外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。

g、振捣方式及时间。机械振捣方式比手工捣固方式混凝土收缩性要小。振捣时间应根据机械性能决定，一般以5~15s/次为宜。时间太短，振捣不密实，形成混凝土强度不足或不均匀；时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝。

h、对于温度和收缩引起的裂缝，增配构造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性。

根据以上研究及理论进行分析：本箱梁预制采用的水泥、骨料等

均符合设计及规范要求，故排除材料引起的裂纹的影响。

采取措施：施工过程混凝土严格按配合比搅拌，根据机械性能控制振捣时间，防止出现因振捣时间短，振捣不密实，混凝土强度不足或不均匀的现象，防止出现因振捣时间太长，造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，上层易发生收缩裂缝的现象。

(4)钢筋锈蚀引起的裂缝

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2~4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。

分析研究：根据箱梁顶板出现的裂缝情况，箱梁顶板有的裂缝和顶板钢筋走向一致，故，顶板裂缝的产生可能与顶板钢筋有很大的关系。

采取措施：防止钢筋锈蚀，对于锈蚀的钢筋要严格按照规范要求除去，采用足够的保护层厚度；施工时应控制混凝土的水灰比，加强振捣，保证混凝土的密实性，防止氧气侵入。保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度。

三、施工工艺的对产生裂缝的影响

施工工艺质量是引起裂缝的一个重要原因。其成因主要包括以下几个方面：

（1）混凝土保护层过厚，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。

(2)混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。

(3)混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇筑数小时后发生裂缝，既塑性收缩裂缝。

(4)混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝。

(5)混凝土初期养护时急剧干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝。

(6)增加水和水泥用量，或因其它原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体积上出现不规则裂缝。

(7)混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。如混凝土分层浇筑时，后浇混凝土因停电、下雨等原因未能在前浇混凝土初凝前浇筑，引起层面之间的水平裂缝；采用分段现浇时，先浇混凝土接触面凿毛、清洗不好，新旧混凝土之间粘结力小，或后浇混凝土养护不到位，导致混凝土收缩而引

起裂缝。

(8)混凝土早期受冻，使构件表面出现裂纹，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象。

(9)施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一致的裂缝。

(10)施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。

(11)施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致混凝土出现裂缝。

(12)装配式结构，在构件运输、堆放时，支承垫木不在一条垂直线上，或悬臂过长，或运输过程中剧烈颠撞；吊装时吊点位置不当，侧向刚度较小的构件，侧向无可靠的加固措施等，均可能产生裂缝。

(13)钢筋加工与安装顺序不正确，对产生的后果认识不足。(14)施工质量控制差。任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准，结果造成混凝土强度不足和其他性能（和易性、密实度）下降，导致结构开裂。

3、综合以上各种原因，我预应力箱梁技术小组逐一排查，发现在施工过程中还存在以下问题：(1)(2)混凝土配合比，水、砂石、水泥材料计量不准。混凝土坍落度控制不准确，有时根据施工经验判断混凝土坍落度不准确。(3)

搅拌混凝土过程中，有时混凝土坍落度过大时，加入水泥

浆重新搅拌，增大了水泥用量，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加。(4)发现端隔板出现裂缝处钢筋布局不太合理。

结语

在混凝土施工过程中，混凝土的裂缝是工程施工中常见的问题，关键是在于设计时的合理以及施工过程的严格控制，尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量，减少裂缝的长度和宽度，通过对裂缝的妥善处理，控制裂缝的发展，使裂缝不至于对结构产生危害，保证结构的正常使用。预应力混凝土箱形结构产生裂缝裂纹很常见，但由于梁是桥梁结构中一个较重要的构件，因其特殊的受力结构及重要性，施工中要尽量避免或减少，以保障桥梁的正常运营。

混凝土从施工到建成进入实际使用阶段，牵涉到设计、施工、监理、运营管理等各个方面。从混凝土可能出现裂缝的原因来看，可知设计疏漏、施工控制不力以及对突发事件的处理方法等，均可能使混凝土出现裂缝。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工，是保证结构安全耐用的前提和基础。

第四篇：探析预应力混凝土箱梁裂缝成因

探析预应力混凝土箱梁裂缝成因

更新时间 2010-2-7 10:45:32 打印此文 点击数

摘要：随着混凝土箱梁结构在桥梁设计中的不断推广和应用，该桥型在施工和使用过程中已出现了许多裂缝，本文通过阅读大量的文献和资料，总结了混凝土箱梁裂缝产生的原因。

关键词：预应力；混凝土箱梁；裂缝

1使用混凝土箱梁的优点

在已建成的大跨度预应力混凝土梁桥中，当跨度超过40m后，横截面大多采用箱形截面。其主要优点是：

①箱形截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，截面效率指标较T形截面高，结构在施工和使用过程中都具有良好的稳定性。②顶板和底板面积较大，能有效地承担正负弯矩，并能满足配筋的需要，适应具有正负弯矩的结构，也更适应于主要承受负弯矩的悬臂梁、T形刚构等桥型。③适应现代化施工方法的要求。④承重结构和传力结构相结合，使各部件共同受力，截面效率高并适合预应力混凝土结构的空间布束，因此具有较好的经济性。⑤对于宽桥，由于抗扭刚度大，内力分布比较均匀，跨中无需设置横隔板就能获得满意的荷载横向分布。⑥适合于修建曲线桥，并具有较大的适应性。⑦能很好适应布置管线等设施。在设计上，箱形截面可极大地发挥预应力地效用。可提供很大地混凝土面积用于预应力束地通过，更关键地是可提供较大地截面高度，使预应力束有较大的力臂。因此，桥梁设计师可发挥箱梁和预应力地特点，顶底板纵向钢束采用平弯和竖弯相结合的空间曲线，集中锚固在腹板顶部的承托中（或锚固在腹板中），底板钢束尽可能靠近腹板加厚板（齿板）并在其上锚固。2预应力连续箱梁裂缝的产因

预应力连续箱梁的裂缝类型主要有：边跨斜裂缝，边跨水平裂缝，中跨斜裂缝，中跨水平裂缝，边跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生，中跨的水平裂缝、斜裂缝同时发生，底板、顶板纵向裂缝，底板、顶板横向裂缝、箱梁横隔板的放射性裂缝，预应力锚固部位齿板附近裂缝。

预应力混凝土连续箱梁裂缝从成因角度可分为：由荷载效应（如弯矩、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂缝、由外加变形或约束引起的裂缝，主要包括“基岩效应”、地基不均匀沉降、混凝土收缩、外界温度的变化等、钢筋锈蚀裂缝、预加力次效应引起的裂缝、建材原因引起的裂缝。

根据裂缝产生部位的不同我们可将其分为：翼缘板横向裂缝和腹板斜裂缝两种。①翼缘板横向裂缝一般发生在箱梁受纵向弯矩较大处的受拉翼缘板处，横向裂缝一般均发生在跨中底板翼缘。对于连续箱梁，横向裂缝还发生在支座负弯矩处的顶板翼缘，并且大部分出现在距支点1/3跨径范围以内，越靠近支点裂缝越严重，对于该类型裂缝，主要有以下原因引起，首先，设计时翼缘板有效分布宽度考虑不足，薄壁箱梁翼缘板有效分布宽度问题实际上就是剪力滞问题，由于理论计算剪力滞效应较为繁琐，不适于工程应用，各国普遍采用有效分布宽度的概念。由于剪力滞效应的考虑不足或计算值安全储备较低，在一些特殊荷载工况下容易发生应力过度集中，腹板处翼缘应力波峰超过允许值，因而首先在该处发生横向裂缝。在多年反复荷载的作用下，裂缝横向发展，向翼缘板中部扩展，以至于形成横向通缝。对于薄壁箱梁桥的翼缘板横向裂缝，病害原因多归于此。其次，混凝土徐变引起横向裂缝，在长期荷载作用下，受混凝土徐变影响，箱梁在运营6年～7年后跨中均有不同程度的下挠现象。较大的形变引起箱梁应力重分布，给结构带来附加被动应力。由于结构所受到的外荷载不变，各截面应力增加是由附加弯矩不断变化引起的，附加弯矩随时间不断增加，直到混凝土徐变停滞为止。同时，预应力松弛也会引起横向裂缝，对于预应力混凝土结构，箱梁内部预应力对结构应力状态有较大的影响，随着桥梁运营时间的增长，预应力钢束发生松弛效应，并且越来越明显。在现代施工中一般采用低松弛钢绞线材料，并且规范张拉工艺，但在具体操作中难免会出现与规范不相吻合的情况，力筋长期持荷加之混凝土收缩徐变影响，预应力损失也是相当严重的。同时，选用钢筋不合理也会引起横向裂缝，对于普通钢筋混凝土箱梁，钢筋与混凝土的粘结力对结构的整体刚度和裂缝的扩展有较大的影响。我们应该选用表面不光滑、化学吸附作用和握裹力都较强的预应力钢筋。

②腹板斜裂缝一般发生在支点至1/4跨之间。对于预应力和非预应力箱梁，在施工阶段以及在运营阶段，腹板经常出现斜裂缝，斜裂缝同样有多种因素引起，有设计计算、设计构造配筋、施工工艺、气候条件、日常维护、荷载工况等。部分因素在导致翼缘板出现横向裂缝的同时也是腹板斜裂缝的主要原因，首先，预应力损失过大导致腹板主拉应力过大，由于纵向预应力损失的存在，部分预应力损失超过设计计算值导致截面抗弯承载力严重下降，从而产生翼缘板横向裂缝。对于预应力混凝土薄壁箱梁结构，预应力损失也是腹板斜裂缝的主要病害原因，预应力损失量估计不足或者在实际张拉过程中操作不当引起应力损失量加大等情况经常发生，导致力筋的有效预应力达不到设计要求，从而腹板因主拉应力超过容许值而发生开裂。竖向预应力钢筋较短，张拉后少量的回缩即可产生较大的预应力损失，分批张拉产生的弹性压缩可以使预应力损失达11％，如果有超张拉情况，其损失率更大。悬臂对称施工时，挂篮一般后锚于竖向预应力螺纹钢上，在施工荷载的作用下，预应力损失也比较大。其次，温度梯度过大会导致腹板剪切应力过大，从而产生腹板斜裂缝。在阳光充足的地区，太阳直射桥面，因而桥面板温度急剧升高，靠近水面的底板温度较低，两者形成温度梯度。对于目前普遍采用的大跨度、变截面箱梁，随着截面高度变化幅度的增加及箱梁长度和支撑约束的增加，温度梯度应力沿梁长方向变化较快，对于气温变化较为强烈的地区，由于顶板翼缘受外界温度影响较大，随外界气温变化波动较为明显，导致腹板拉压应力交替频繁，在应力幅度变化较大的区域也容易出现斜裂缝。同时，腹板抗剪强度设计值不足也会造成腹板斜裂缝的出现。设计薄壁箱梁的首要目的是减轻结构自重，降低材料使用量，所以其腹板与翼缘板设计厚度较薄。箱梁腹板面积与抗剪承载力有密切的关系，而薄壁箱梁腹板面积与普通箱梁相比是小得多得，在无预应力作用情况下，腹板依靠提高腹板的箍筋配筋率和弯起钢筋得数量来提高其抗剪能力。但是在腹板厚度有限的条件下，其提高值亦是有限的。所以，薄壁箱梁腹板抗剪能力相对于普通混凝土箱梁较小，斜裂缝容易发生。3结语

预应力箱梁在正常使用极限状态下不应该出现梁体裂缝，但是已建预应力混凝土箱梁桥上的开裂情况却非常普遍，因此我对预应力混凝土箱梁桥典型裂缝成因进行了系统总结，望能为混凝土箱梁的设计和施工起到一定的参考价值。

参考文献：

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第五篇：预应力简支T型梁桥设计毕业设计

预应力简支T型梁桥设计毕业设计

本科生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题 目 衡昆高速平远街至锁龙寺高速公路 11 合同段改地方路 1（K0+288.50）预应力简支T 型梁桥设计 设计（论文）题 源 自选题目 设计（论文题目型）工程设计类 起止时间 2006.3.～2006.6

一、设计（论文）依据及研究意义： 本设计主要为衡昆高速平远街至锁龙寺高速公路11 合同段改地方路1（K0+288.50）预应力简支T 型梁桥设计。根据桥梁博士计算软件、《桥梁工程》、《结构设计原理》、《公路桥涵设计通用规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023-85）等完成此设计。本设计有利于巩固、深化和扩大所学知识，从而得到全面训练，并了解挡土墙设计及公路设计中的基本知识。

二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标： 本设计主要为衡昆高速平远街至锁龙寺高速公路11 合同段改地方路1（K0+288.50）预应力简支T 型梁桥设计，设计内容主要涉及桥梁纵、横端面设计和平面布置，桥梁方案比选，预应力混凝土T 形梁设计。目的使桥梁美观，经济，耐用，大方。

三、设计（论文）的研究重点及难点： 由于本设计课题为预应力混凝土 T 形梁，桥梁设计计算繁琐，要参考的规范很多，故预应力混凝土T 形梁的设计计算成为本次设计中的难点与要点。

四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）： 预应力混凝土T 形梁的设计内容和步骤主要包括： 2006 年3 月前毕业实习； 2006 年3 月调查和采集各种场地数据，查找资料； 2004 年4 月初写开题报告和初步设计； 2004 年4 月初到5 月底进行整个设计过程；

五、进行设计（论文）所需条件： 需要所设计路段的地质资料和任务资料。有关设计方面的资料和老师的指导。要准备好设计用的电脑。

六、指导教师意见： 签名： 年 月 日