梁裂缝分析

第一篇：梁裂缝分析

混凝土开裂原因分析及解决方法

(2008-11-23 20:01:29)转载 标签： 分类： 施工技术

混凝土开裂

混凝土因其取材广泛、价格低廉、抗压强度高、可浇筑成各种形状，并且耐火性好、不易风化、养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。

混凝土最主要的缺点是抗拉能力差、脆性大、容易开裂。大量的工程实践和理论分析表明，几乎所有的混凝土构件均是带裂缝工作的，只是有些裂缝很细，甚至肉眼看不见（＜0.05mm），一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在；我国现行建筑、铁路、公路、水利等部门设计规范均采用限制构件裂缝宽度的办法来保障混凝土结构的正常使用。

有些裂缝在使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用，必须加以控制。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着工程技术人员。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。

实际上，混凝土裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。本报告对混凝土裂缝的种类和产生的原因作较全面的分析并提出相应的防治措施，供同行、专家参考、探讨。混凝土裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：

一、荷载引起的裂缝

混凝土构件在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝，归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

（一）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（宁波跨海大桥）；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，超出设计载荷的作用于楼地面、墙面；工业厂房超负荷使用；发生大风、大雪、地震、爆炸等。

（二）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、工业建筑中经常需要凿槽、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。

实际工程中，次应力裂缝是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。

次应力裂缝也是由荷载引起，仅是按常规一般不计算，但随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝也是可以做到合理验算的。例如现在对预应力、徐变等产生的二次应力，不少平面杆系有限元程序均可正确计算，但在40年前却比较困难。

在设计上，应注意避免结构突变（或断面突变），当不能回避时，应做局部处理，如转角处做圆角，突变处做成渐变过渡，同时加强构造配筋，转角处增配斜向钢筋，对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。

（三）根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：

1、中心受拉：裂缝贯穿构件横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向。

采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。

2、中心受压：沿构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝。

3、受弯：弯矩最大截面附近从受拉区边沿开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中和轴方向发展。采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

4、大偏心受压：大偏心受压和受拉区配筋较少的小偏心受压构件，类似于受弯构件。

5、小偏心受压：小偏心受压和受拉区配筋较多的大偏心受压构件，类似于中心受压构件。

6、受剪：当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于45°方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约45°方向相互平行的斜裂缝。

7、受扭：构件一侧腹部先出现多条约45°方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开。

8、受冲切：沿柱头板内四侧发生约45°方向斜面拉裂，形成冲切面。

9、局部受压：在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。

二、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。在某些大跨径梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。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：、水化热

出现在施工过程中，大体积混凝土浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。

施工中应根据实际情况，尽量选择水化热低的水泥品种（矿渣水泥），限制水泥单位用量（使用减水剂），减少骨料入模温度（冰水搅拌），降低内外温差（通过表面保温），并缓慢降温，必要时可采用循环冷却系统（预埋）进行内部散热，或采用薄层连续浇筑以加快散热。

2、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当，混凝土骤冷骤热，内外温度不均，易出现裂缝。

3、年温差

一年中四季温度不断变化，但变化相对缓慢，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。考虑到混凝土的蠕变特性，年温差内力计算时混凝土弹性模量应考虑折减。

4、日照

屋面、墙面受太阳曝晒后，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。

5、骤然降温

突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。日照和骤然降温内力计算时可采用设计规范或参考实际资料进行，混凝土弹性模量不考虑折减。

6、钢制预埋件与钢筋或其它钢制件联结时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。

试验研究表明，由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低，钢筋与混凝土的粘结力随之下降，混凝土温度达到300℃后抗拉强度下降50%，抗压强度下降60%，光圆钢筋与混凝土的粘结力下降80%；由于受热，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩。

三、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，塑性收缩和干缩是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和碳化收缩。

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如T梁、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。

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，下料不宜太快，振捣要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。

2、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（缩水收缩）。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干缩。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。

3、自生收缩

自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如掺膨胀剂的膨胀水泥混凝土）。

4、碳化收缩

大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。碳化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。碳化收缩一般不做计算。

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。

但收缩值累积过大，也会造成混凝土的贯通裂缝（断板）。例如：大面积水泥混凝土楼地面，如果不及时切割伸缩缝，必然断板。研究表明，影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：

① 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。

② 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。

③水灰比 用水量越大，水灰比越高，混凝土收缩越大。

④外掺剂 外掺剂保水性越好，则混凝土收缩越小。

⑤外掺料 外掺料的细度越高，混凝土收缩越大。外掺料的掺量越大，混凝土收缩越大。一般商品（泵送）混凝土都含有较大掺量（15%~30%）的粉煤灰，混凝土收缩较大，所以采用商品（泵送）混凝土的工程比较容易开裂。⑥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。

⑦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。

⑧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。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，尤其是薄壁结构（壁厚20~60cm）。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋(φ8~φ14)、小间距布置(@10~@15cm)，全截面构造配筋率不宜低于0.3%，一般可采用0.3%~0.5%。

四、地基础变形引起的裂缝

由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：

1、地质勘察精度不够、试验资料不准

在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如丘陵区或山岭区桥梁，勘察时钻孔间距太远，而地基岩面起伏又大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。

2、地基地质差异太大

建造在山区沟谷的建筑物，河沟处的地质与山坡处变化较大，河沟中甚至存在软弱地基，地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降。

3、结构荷载差异太大

在地质情况比较一致条件下，各部分基础荷载差异太大时，有可能引起不均匀沉降，例如高层建筑的主楼比周边裙房的荷载要大，中部的沉降就要比周边大。

4、结构基础类型差别大

同一建筑群中，混合使用不同基础如条形基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，也可能引起地基不均匀沉降。

5、分期建造的基础

老建筑物的扩建，新扩建建筑物或基础处理时引起地基土重新固结，均可能对原有建筑物的基础造成较大沉降。

6、地基冻胀

在低于零度的条件下含水率较高的地基土因冰冻膨胀；一旦温度回升，冻土融化，地基下沉。因此地基的冰冻或融化均可造成不均匀沉降。

五、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。

要防止钢筋锈蚀，设计时应根据规范要求控制裂缝宽度、采用足够的保护层厚度（当然保护层亦不能太厚，否则构件有效高度减小，受力时将加大裂缝宽度）；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，同时严格控制含氯盐的外加剂用量，沿海地区或其它存在腐蚀性强的空气、地下水地区尤其应慎重。

密实混凝土表面的防腐涂料----也是一种有效手段！

六、冻胀引起的裂缝 大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水在微观结构中迁移和重分布引起渗透压，使混凝土中膨胀力加大，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重，成龄后混凝土强度损失可达30%~50%。

温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等，均可能导致混凝土冻胀裂缝。

冬季施工时，采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂（但氯盐不宜使用），可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。

七、施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水、掺合撩及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格，可能导致结构出现裂缝。

1、水泥

（1）、水泥安定性不合格，水泥中游离的氧化钙含量超标。氧化钙在凝结过程中水化很慢，在水泥混凝土凝结后仍然继续起水化作用，可破坏已硬化的水泥石，使混凝土抗拉强度下降。

（2）、水泥出厂时强度不足，水泥受潮或过期，可能使混凝土强度不足，从而导致混凝土开裂。

（3）、当水泥含碱量较高（例如超过0.6%），同时又使用含有碱活性的骨料，可能导致碱骨料反应。

2、砂、石骨料

（1）、砂石的粒径、级配、杂质含量

砂石粒径太小、级配不良、空隙率大，将导致水泥和拌和水用量加大，影响混凝土的强度，使混凝土收缩加大，如果使用超出规定的特细砂，后果更严重。

砂石中云母的含量较高，将削弱水泥与骨料的粘结力，降低混凝土强度。砂石中含泥量高，不仅将造成水泥和拌和水用量加大，而且还降低混凝土强度和抗冻性、抗渗性。

砂石中有机质和轻物质过多，将延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度，特别是早期强度。

砂石中硫化物可与水泥中的铝酸三钙发生化学反应，体积膨胀2.5倍。（2）、碱骨料反应

碱骨料反应有三种类型： ①、碱硅酸反应

参与这种反应的骨料有流纹岩、安山岩、凝灰岩、蛋白石、黑硅石、燧石、鳞石英、玻璃质火山岩、玉髓及微晶或变质石英等。反应发生于碱与微晶氧化硅之间，其生成物硅胶体遇水膨胀，在混凝土中产生很大的内应力，可导致混凝土突然爆裂。这类反应是碱骨料反应的主要形式。②、碱硅酸盐反应

参与这种反应的骨料有粘土质岩石、千枚岩、硬砂岩、粉砂岩等。此类反应的特点是膨胀速度非常缓慢，混凝土从膨胀到开裂，能渗出的凝胶很少。③、碱碳酸岩反应 多数碳酸岩石没有碱活性，有特定结构的泥质细粒白云质灰岩和泥质细粒灰质白云岩才具有与碱反应的碱活性，且还须高碱度、一定湿度环境下才能反应膨胀。

碱骨料反应裂缝的形状及分布与钢筋限制有关，当限制力小时，常出现地图状裂缝，并在缝中有白色或透明的浸出物；当限制力强时则出现顺筋裂缝。在工程实践中必须对骨料进行碱活性检验，采用对工程无害的材料，同时使用含碱量低的水泥品种。

3、掺合料

外掺料的细度越高，混凝土收缩越大。外掺料的掺量越大，混凝土收缩越大。一般商品（泵送）混凝土都含有较大掺量（15%~30%）的粉煤灰，混凝土收缩较大，所以采用商品（泵送）混凝土的工程比较容易开裂

4、拌和水及外加剂

拌和水或外加剂中氯化物等杂质含量较高时对钢筋锈蚀有较大影响。采用海水或含碱泉水拌制混凝土，或采用含碱的外加剂，可能对碱骨料反应有影响。

八、施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的有：

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，即塑性收缩裂缝。

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、用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，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，T梁等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、安装顺序不正确，对产生的后果认识不足，导致产生裂缝。如钢筋混凝土连续梁满堂支架现浇施工时，钢筋混凝土墙式护栏若与主梁同时浇筑，拆架后墙式护栏往往产生裂缝；拆架后再浇筑护栏，则裂缝不易出现。

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。

第二篇：T梁裂缝分析

一、裂缝情况及分析：

裂缝是混凝土结构普遍会遇到的现象，一类是由外荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝，表示结构承载力可能不足或存在严重问题；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。在上述两类裂缝中，变形裂缝约占80%.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，结构随着温度古变化受到约束时，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，即产生温度裂缝。

（4）施工不当产生裂缝。从裂缝情况看，裂缝分布部位，裂缝方向、出现时间具有一定的规律性。裂缝分布在跨中处，只有腹板开裂，且两面对称，时间一般为拆模后两天左右。如果施工方案合理，施工工艺符合质量控制要求，混凝土配合比、坍落度满足要求，而现场地施工温度高达25℃以上，那么裂缝的主要原因是因温度应力引起的。温度应力包括内约束应力和外约束应力。内约束应力是指结构内部某一构件单元，在非线形温差作用下纤维间温度不同，引起的应变不同而受到约束引起的应力；外约束应力是指结构内部各构件因温度不同产生变形受到的约束后结构外部超静定约束，无法实现自用变形引起的应力。

二、防止裂缝产生及措施：

1、由混凝土质量引起的非结构裂缝，可以通过以下措施防止：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，避免水分剧烈蒸发，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。一旦裂缝出现，可以用环氧树脂配固化剂、丙酮以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，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、由温度应力引起的非结构裂缝，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（在腹板加纵向钢筋）；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灰比，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热，3、在施工中对38米预应力混凝土T梁裂缝的控制方案和已出现裂缝的处理办法是：

——裂缝的控制方案：

A：在腹板处两面对称增加通长纵向应力钢筋，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：及时掩护，并用塑料布进行覆盖，经常保持混凝土湿润。

D：及时拆模、及时张拉。当混凝土达到拆模强度时就即使拆模，当混凝土强度达到设计张拉强度时就及时张拉压浆。——裂缝的处置措施：用环氧树脂配固化剂、丙酮以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T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，合理不止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。

第三篇：楼板、梁裂缝维修方案

混凝土裂缝处理技术方案

一、特点

1、配方独特的高分子树脂修补材料粘度极低、能深入到仅0.02mm宽裂缝末梢，实现完美修复。

2、树脂胶不含任何发挥性稀释剂，不会因此产生固化收缩。

3、对于由于结构承载力不足引起的裂缝，考虑到裂缝对原混凝土造成结构刚度降低，在裂缝灌注完毕后，对构件采用碳纤维或复合纤维进行补强处理。

4、操作简便、安全高效、高空作业时间大大减少，安全性提高。

5、可带水作业，对潮湿渗水的裂缝有专用修补材料，甚至能完成对水下构件的修复。

6、彻底恢复构件强度，树脂胶本身及其与混凝土结合面的强度均高于混凝土本体，能完全恢复受损构件的承载力，树脂胶的固化是一个突变的过程，因此修复效果不受振动、冲击的干扰，在桥梁结构上使用时不影响正常通车。

二、适用范围

可广泛用于混凝土裂缝修补加固、饰面空鼓充填、止水堵漏等情况。适用的裂缝宽度范围为0.05～3mm，根据结构物的类别可分为几种：

1.混凝土外墙、内墙、屋架、梁柱、楼板、屋面板等裂缝的修补加固。2.水泥砂浆墙地面、瓷砖、石材等空鼓部位的充填。

3.混凝上构筑物：如筒仓、预制构件、设备基础、水池、水坝、桥梁、隧道、混凝土路面、管道等裂缝修补、止水堵漏。

三、工艺原理

利用低压注入原理，依靠自动压力灌浆器的弹簧压力和毛细管原理，将配套的AB系列灌浆树脂自动注入混凝土微细裂缝或空鼓孔洞部位中，使之充填完全并粘接牢固，从而达到恢复混凝土整体工作能力和提高耐久性等目的。

四、工艺流程及操作要点

1、工艺流程如下： 裂缝调查→基层处理→封闭裂缝，安设底座→配料→注浆→拆除灌浆器→拆除底座，恢复基层原状→效果检查。

2、操作要点 ① 裂缝调查

a.观察裂缝状况及分布情况，调查结构物概况。裂缝开裂原因、发展情况。

b.确定并标注裂缝宽度，核实混凝土厚度，检查有无漏水、泛白情况。用10 倍的裂缝放大镜对裂缝宽度进行测量并标注在裂缝上方，如有贯穿裂缝要注明。②基层处理

在沿裂缝两侧2-5cm的距离内进行清理工作。清除表面的灰尘、油污、松动物等。缝中如被泥土堵塞，可用小型工业吸尘器吸出。注意缝中不得进水。③ 确定注入口

根据裂缝的宽度，设置注入口即底座之间的距离，注入口位置尽量设置在裂缝较宽、开口较通畅的部位，底座之间的距离建议如表16设置： 表16 裂缝宽度与注入口间距的关系 裂缝宽度（mm）0.1-0.3 0.3-0.5 0.5-1 1-3 底座间距（cm）10-20 20-30 30-40 40

④ 封闭裂缝和固定底座

将MS-402封缝胶的两组分MS-402J（胶料）与MS-402F（粉料）按1:1-1.5配制成封缝胶，调匀后，沿裂缝表面涂刮，封闭裂缝，留出注入口，将底座骑缝粘在预留的位置上，整个底座要用封缝胶包严，固化后（固化时间为3小时左右）周边可能有裂口，必须反复用封缝胶补上。

⑤ 试漏

先将所有的注入口即底座用堵头堵上，留出一个注入口用注胶器压气，在封闭的裂缝上涂肥皂水进行试漏，有经验者可免。⑥ 灌胶 将MS-401灌缝胶的主剂与固化剂按4:1的质量比混合均匀，用注胶器吸取混合好的灌缝胶，插入底座，利用弹簧的力量推进活塞把胶液压入裂缝，当相邻的底座流出胶液时，就可以拔出注胶器，堵上堵头，将注胶器移到相邻的底座上重复注胶，直至裂缝被全部注满。⑦清理表面

一般注胶后1天左右，灌缝胶固化后，就可以铲除底座和封缝材料，并将表面清理干净。

五、材料

1、“昆仑”MS-401灌缝胶的技术参数见表17。表17 “昆仑”MS-401灌缝胶的技术参数 品名

项目 MS-401A MS-401B 主剂 固化剂

外观 无色透明液体 棕色透明液体 混合物外观 浅黄色透明液体

混合比 主剂：固化剂=4：1（质量比）可操作时间 50分钟左右（25℃，500g）指触干燥时间 小于12小时（25℃）施工温度 10-30（℃）密度 1.08（g/cm3）可灌缝宽度 ＞0.1mm 初始粘度 ≤100mPa.s(25℃)压缩强度 70.63MPa 弯曲强度 93.97MPa 拉伸强度 21.19MPa 正拉粘结强度 3.58MPa(混凝土内部破坏)

2、封缝材料为“昆仑”MS-402封缝胶。两组分MS-402J（胶料）与MS-402F（粉料）按1：1-1.5配置成封缝胶。

3、其他辅助材料：容器、铲刀、注胶器、底座、普通胶带、医用橡胶手套、酒精、棉丝、水泥等。

六、机具设备

1、灌浆机具

自动压力灌浆器。灌浆器的构造简单轻巧，是一种袖珍试新型工具，长度26cm，自重60g，一次装入树脂量为50g。

2、辅助工具

刮刀、拌胶板、烧杯、玻璃棒、放大镜、粉笔、手电筒等。

七、劳动组织及安全

1、劳动组织。每个施工组3～4 人（见表27）。表18 劳动组织 序号 项目 人数 查找裂缝及基层处理 1人 2 配料及充填灌浆器 1人 封闭裂缝安设底座，注浆 1～2 人

2、安全

① 本产品适用于5℃以上环境，温度低于5℃时必须采取升温措施； ② 混凝土表面有明水时应擦去并使用热风机吹干后再使用本产品；

③ 属可燃性产品，必须注意烟火，保管数量应遵守消防法的有关规定，发生火灾时应使用泡沫或粉末灭火器；

④ 化工产品，勿食用，且对皮肤及呼吸道有刺激性；

⑤ 使用场所应注意通风换气，使用时应佩带防护眼镜、手套，穿紧口工作服，使用产品后应及时洗手； ⑥ 宜贮存于5-40℃干燥阴凉处，保质期自生产之日起未开封为6个月，开封后为1个月。

八、质量要求

1、灌缝胶应符合质量要求，有产品合格证及检验报告，并严格按使用说明书使用。

2、工人应经过培训，施工前先做样板，合格后方可大面积施工。

3、每条裂缝必须留设排气孔或出浆口，否则无法灌实。

4、对于宽度均匀的裂缝采用同一种型号的灌缝胶即可完成，但许多裂缝呈中间宽两头细的状态，在宽度差距较大时，应将灌缝胶配合石英粉、石英砂混合使用，以使不同缺陷的部位都得以饱满合理的充填。

5、封缝工序必须确保质量，要及时封堵漏浆部位，在树脂尚未初凝前继续完成灌浆工作。

6、混凝土裂缝修补后可用压力水或水钻取芯法检测注浆密实程度（钻孔位置应取得设计同意，以免破坏结构）。发现缺陷应及时补救。

7、对于结构承载力不足。处于运动和不稳定扩展状态的裂缝，应考虑加固和补救措施后，方可按本工艺进行修补。

第四篇：预制梁裂缝处理方案

XXX市政工程

预应力小箱梁裂缝处理方案

宜昌市XXX市政工程跨XX桥预制小箱梁顶梁顶面局部出现小裂纹，特针对此问题提出处理方案，请监理单位审批。

1、项目概况

跨XX桥设计共4联小箱梁，主线分左右幅布置，主线跨径布置为4*26.25m+4*30m，采用先简支后桥面连续结构。上构均采用预应力混凝土组合箱梁，下部为柱式墩，桩基础，4*30m边跨8#桥墩与跨柏临河路相接，为桩接柱盖梁形式。小箱梁采用C50混凝土，管道压浆采用M40专用水泥浆。纵向预应力束采用GB/T5224-2003技术标准的高强度低松弛钢绞线，预应力束采用夹片锚固体系，塑料波纹管成孔。

预应力小箱梁采用梁场集中预制，专用运梁炮车运输，两台汽车吊抬吊架设，进行湿接缝、端横梁和跨中横隔板施工。

2、裂缝情况

左幅3-4和左幅3-5两片预制小箱梁张拉前发现梁顶面各出现裂缝，我部和监理一起对这两片梁裂缝进行仔细测量：采用游标卡尺测量裂缝宽度，采用钢卷尺测量裂缝长度，采用砂轮机将梁顶面裂缝处混凝土磨至无裂缝时测量其深度。情况如下：

图一：左幅3-4梁顶裂缝

图二：左幅3-5梁顶裂缝

图三：裂缝宽度检查

图四：裂缝深度检查

2.3.检测结果

经检测，左幅3-4和左幅3-5裂缝长度为50-31cm，裂缝宽度为0.6-1.2mm，裂缝深度为9-18mm。裂缝深度（h）与结构厚度H的关系均为h≤0.1H，经连续的观察测量，裂缝长度、宽度、深度均不再发育，判定为表面静止裂缝。

3、原因分析

左幅3-4小箱梁浇注日期为2017.8.23，张拉日期为2017年9月7日，7天强度为54.8Mpa，28天强度为55.8Mpa，发现裂缝日期为2017年9月3日，经7天持续观察，裂缝无发展趋势。左幅3-5小箱梁浇注日期为2017年8月26日，张拉日期为2017年9月7日，7天强度为56.4Mpa，28天强度为56.7Mpa，发现裂缝日期为2017年9月5日，经30天持续观察，裂缝无发展趋势。

小箱梁所用混凝土为某商品砼公司预拌商品混凝土，混凝土配合比及原材料均经检测验证合格。混凝土7天强度及28天强度均满足设计要求。在浇注过程中混凝土和易性良好，未在现场加水，振动充分，考虑裂缝出现为个别现象，可排除因混凝土原材料、配合比等因素导致裂缝的可能。

小箱梁所用钢筋均为满足设计及规范要求的未锈蚀钢筋，且经检查混凝土保护层厚度满足设计要求，结合裂缝走向与钢筋方向垂直的情况，可排除因保护层厚度不足，钢筋锈蚀对周围混凝土产生膨胀应力而导致裂缝的可能。

小箱梁在安装前存于存梁场内，未受荷载作用，可排除因梁体承受荷载产生过大内应力导致开裂的可能。

小箱梁脱模及时，混凝土在后续硬化的过程中不再受到约束，可排除由于混凝土干缩引起的体积变形受到约束而产生裂缝的可能。

经我部认真研究，考虑梁体养护情况，天气炎热，常有暴雨等因素。认为裂缝出现的主要原因是箱体养护不到位，梁板顶面受到暴晒，同时因梁板顶面表面积大，受风力作用明显，混凝土表面水分蒸发过快，混凝土水化热高，在混凝土浇筑后数小时仍处于塑性状态时产生了塑性收缩裂缝，为非结构性裂缝。

4、处理方案

4.1.裂缝处理原则与目的

虽然本桥裂缝为危害性较小的表面裂缝，但危害较小的裂缝，亦会延伸发展为严重的深层或贯穿性裂缝，破坏结构的整体性，造成渗水、漏水、钢筋锈蚀等，降低结构的耐久性，危害桥梁安全运行。因此，必须认真对待每一条已被发现的裂缝，分析产生裂缝的原因，严格按有关要求进行处理。

混凝土裂缝处理主要应达到恢复结构的整体性，限制裂缝的扩展，满足结构的强度、防渗、耐久性和桥梁的安全运行要求。

4.2.方案选取

经检测，左幅3-4和左幅3-5预制小箱梁顶面出现的裂缝均为因养护不周所产生的表面收缩裂缝，裂缝状态为静止不发育状态。裂缝深度浅，均在混凝土保护层范围内，不影响构件力学性能和整体性。为保障梁体质量与结构安全，根据裂缝实际情况，我部决定对宽度在0.15mm-1.5mm之间的裂缝采用开槽填充法进行治理。4.3.开槽填充处理施工工艺

对宽度在0.15mm-1.5mm之间的裂缝采用开槽填充法进行治理。开槽填充法是一种工艺简单，施工方便，修复效果好，后期容易养护的常用裂缝修复方法。先用电锤、凿子和扁铲沿裂缝两侧开U形槽，再用刷子在槽底和两壁均匀涂刷一层界面处理浆，然后用修补材料直接填充槽中，用抹刀压实抹平。最后覆盖一层塑料薄膜进行养护。

图五：开槽填充示意图

4.3.1.开槽填充处理施工工艺流程 开槽填充处理工艺流程为：

开槽→涂刷界面处理浆→压抹聚合物砂浆→养护

4.3.2.开槽填充处理施工步骤

（1）裂缝开槽

在裂缝两侧内用电镐沿裂缝开槽，开槽呈U形，宽度3-5cm，深度以裂缝消失为准，且不小于1.5cm，开槽后用刷子和吹风机将槽内清理干净。对开槽过程中暴露出的钢筋应涂抹环氧树脂进行防锈和粘连处理。

图六：裂缝开槽

（2）涂界面处理浆

用刷子在槽的底部和两壁均匀涂刷一层界面剂，可大大增强新旧混凝土间的粘接力，保证修补效果，界面剂成品在建材市场购买。（3）压抹聚合物砂浆

1）、主要材料及要求：

①水泥：用强度等级不低于C32．5的普通硅酸盐水泥； ②砂:采用细砂；

③乳胶：聚合物水泥砂浆防水胶乳是采用进口的聚合物建筑乳液为主体，辅以多种复合添加剂精制而成。掺入到水泥砂浆中可形成独特的有一定韧性的复合网络结构，大大提高水泥砂浆的抗裂、抗渗能

力。

2）、配制：

①水泥净浆配制时，只需要按配方比例将水泥和胶乳用适量水搅拌均匀即可，胶乳用量约0.1kg/m2 ；

②防水砂浆配制时，先按配方比例将水泥和砂干拌均匀，再将规定的 胶乳和水加入，用机械或人工搅拌均匀即可。配制好的防水砂浆 常温下（20 ±2℃），最好在1小时内用完。配比为乳液：水泥：砂=1:2:4 3）、施工： ①防水砂浆施工：

A、在处理好的基层表面上涂刷一遍水泥净浆提高与基面的粘结力；

B、待水泥净浆不粘手后，即可将拌和好的聚合物水泥砂浆均匀地刮抹在槽内，并用抹子压平抹光，C、聚合物水泥砂浆需分层施工：待第一层聚合物水泥砂浆初凝后，再抹第二层聚合物水泥砂浆，直至需要厚度（初凝4小时、终凝8小时）；

D、施工24小时后需进行湿养护，养护时间视气温条件不同而不同，常温下以3—5天为宜；

图七：填聚合物水泥砂浆

（4）养护

裂缝修补后采用塑料薄膜覆盖养护。

聚合物水泥砂浆不需浇水养护，在湿润空气中养护即可。养护期间不得淋雨、日晒或风吹。施工温度要求在4℃以上，避免在阴雨天气施工。

5.后续施工质量控制

混凝土浇筑完成后及时覆盖洒水养护，当气温低于5度时，采取保温措施，并不得对混凝土洒水养护。混凝土洒水养护时间不少于7天。采用塑料薄膜覆盖养护的，在混凝土浇筑完成后，及时覆盖严密，保证膜内有足够的凝结水；采用养生布覆盖洒水养护的，在混凝土浇筑完成后，及时覆盖并洒水，保证养生布处于湿润状态。

第五篇：预应力混凝土桥箱梁底面横向裂缝分析

预应力混凝土桥箱梁底面横向裂缝分析

预应力混凝土桥箱梁底面横向裂缝分析 伍 静，蒙 波（北京市建设工程质量第三检测所有限责任公司，北京100037）摘 要：预应力混凝土箱梁由于在受力性能方面良好，在高速桥梁互通工程中得到了良好的应用，但是由于结构受力和施工工艺的复杂性，该类型桥梁在设计和施工都存在质量较难控制等原因，造成部分桥梁在投入使用过程中箱梁底面就出现较多的横向裂缝，裂缝的大量出现严重影响了桥梁的正常使用，对结构的承载能力存在一定的影响。以一座预应力混凝土箱梁桥为例，通过对材料强度、铺装层层厚度、预应力损失、承载力评定等方面对该桥箱梁底面横向裂缝进行了分析，并对防止此类裂缝提出了改进措施，可供类似工程借鉴。关键词：公路工程；预应力混凝土；箱梁；横向裂缝；承载能力工程背景 某互通桥梁位于某高速公路，由主线桥和A、B、B1、B2、C五个匝道组成（见图1）。其中主线桥采用分离式设计，桥梁全长左幅345．0 m、右幅321．0 m，单幅桥宽12．25 m。桥面横向布置为：0．5 m（防撞护栏）＋10．75 m（行车道）＋0．5 m（防撞护栏）。桥梁上部结构均为预应力混凝土连续箱梁，截面为单箱单室。桥梁具体信息见表1。下部结构除B1匝道墩柱为钢筋混凝土单柱墩外，其它桥梁均采用钢筋混凝土双柱式桥墩，扩大基础。桥台均为重力式U型桥台，支座采用板式橡胶支座。图1 桥梁平面示意图 表1 桥梁跨径组合信息桥名 结构形式 跨径组合／m 4×25＋4×25＋（3×25＋30＋25）（左幅）3×25＋4×25＋（3×25＋30＋25）（右幅）A匝道 预应力混凝土连续箱梁 5×25＋5×25＋6×25 B匝道 预应力混凝土连续箱梁 5×25＋6×25 B1匝道 预应力混凝土连续箱梁 4×25＋4×25 B2匝道 预应力混凝土连续箱梁 3×25 C匝道 预应力混凝土连续箱梁主线桥 预应力混凝土连续箱梁4×23 桥面铺装采用4 cm抗滑表层＋6 cm中粒式沥青混凝土＋防水层＋5 cm水泥混凝土铺装层，并在5 cm水泥混凝土中布设钢筋网。伸缩缝均采用EM－80浅埋式伸缩缝。桥梁设计荷载为 “汽车－超20、挂车 －120”。在桥梁营运过程中，历次检测发现该桥主要存在病害及处治方法如下：（1）第一次定期检查发现该桥预应力混凝土箱梁存在较多的横桥向裂缝，主要包括底板横向裂缝，部分裂缝延伸至腹板呈“L”形或“U”型，裂缝多位于跨中区域或附近、最宽 0．24 mm（见图

2、图 3）。部分裂缝初步判定为弯曲受力裂缝，对桥梁承载能力造成不利影响。根据《公路桥涵养护技术规范》［1］（JTG H11—2004），桥梁的总体技术状况等级为“三类”，处于较差状态。图2 左幅第12跨箱梁底面纵向裂缝 图3 B2匝道第2跨箱梁底面纵向裂缝 根据第一次检查结果对该桥病害进行了处治，对裂缝宽度＜0．15 mm时采用表面封闭法修补，涂刷专用环氧树脂胶进行封闭；裂缝宽度≥0．15 mm时，采用压力注浆法修补。并对部分桥跨裂缝较多的进行了粘贴碳纤维布（见图

4、图 5）［2］。图4 箱梁底面碳纤维加固 图5 箱梁腹板碳纤维加固（2）维修处治后，为进一步了解该桥裂缝修补后的发育情况，抽选了主线桥左幅第9～13跨、右幅第8、9、11跨和B2匝道桥第2、3跨进行箱梁裂缝专项检查。发现在桥梁跨中区域仍存在较多新开裂的横向裂缝，部分裂缝延伸至腹板形成“L”型，裂缝宽度多在0．10 mm～0．16 mm之间，部分跨梁底碳纤维布处理后，仍在碳纤维布条间发现横向裂缝（见图6）［1］。2 现场检测结果 为进一步分析该桥裂缝产生的原因，对该桥进行了如下专项检测： 2．1 混凝土抗压强度检测 混凝土强度不足是引起结构开裂的原因之一。为准确获得结构混凝土强度，采用钻芯法对主梁混凝土强度进行检测（见图7）。根据桥梁病害情况及受力特点，本次选取主线左幅13跨右侧腹板进行钻芯取样［3］。根据钻芯法检测混凝土强度技术规程的相关要求，对所取芯样进行抗压强度检测［3］，结果见表2。图6 主线桥左幅第12跨箱梁底面裂缝分布图 图7 钻芯取样测区位置 表2 右腹板钻芯取样混凝土强度试验结果表测点 外观 破坏荷载／kN抗压强度／MPa换算值 方块值1 密实 320．5 40．8 33．7 38．7 2 密实 454．0 57．8 0．87 0．95 47．8 52．8 3 密实样芯抗压强度／MPa尺寸修正系数尺寸换算系数573．8 73．1 60．4 65．4 从试验结果来看，3个试件的推算强度值分别是 38．7 MPa、52．8 MPa和 65．4 MPa，依据《钻心法检测混凝土强度技术规程》［3］（CECS03：2007）中第3．2．5的相关规定，单个构件的混凝土最终推算强度为 38．7 MPa，小于设计强度 40．0 MPa。2．2 桥面铺装层厚度检测 桥面铺装的结构和厚度的实际状况可能与原设计存在较大的差异。为了了解各桥铺装层的实际施工厚度，为桥梁加固设计和承载能力计算提供数据支撑。对桥面铺装结构厚度采用钻芯取样的方法进行检测（见图8）。桥面铺装层钻孔位置的选取，原则上每座桥梁顺桥向选取5个断面，每个断面横桥向布置3个测点，桥梁长度较短的可适当减少，但不应少于3个断面，共计81个测点。图8 桥面厚度总偏差分布图 通过对桥面沥青铺装层厚度检测数据进行分析，本次桥面铺装层厚度81个测点中总偏差介于0 cm～3 cm居多，共计78处，占总测点的96．3%。进一步计算分析，桥面铺装实测厚度较原设计值厚约1．7 cm，从而造成箱梁跨中下缘增加0．008 MPa的拉应力。2．3 预应力损失测算 为进一步了解该预应力混凝土连续箱梁目前的应力分布状况，推断该部位受力状态，采用应力释放的方法对该桥进行恒载作用状态下的应力量测。钢筋应力释放法是指在桥梁在自重、预应力等持久荷载作用下，结构及其中的普通钢筋存在较大的应力，通过切割普通钢筋进行应力释放，则释放出的应力值就等于结构现存的应力值，由此分析结构的实际有效预应力或结构的预应力度，从而对整个结构进行评价［4］。（1）测点布置。选取主线桥左幅第13跨正弯矩控制截面进行应力测量，截面的位置示意图如图9所示。应力测点选取箱梁底板底面上层顺桥向钢筋进行试验，应力测试方向与桥梁纵轴线平行，用以测试纵向弯曲应力。图9 应力释放位置示意图（2）测试结果。采用桥梁专用有限元计算分析软件 MIDAS／Civil 2012 对结构进行建模计算［5］，通过对模型施加自重、二期恒载、预应力及收缩徐变荷载，求得结构在恒载作用下［6］的结构应力图如图10所示。图10 恒载作用下应力图 通过计算可得，箱梁底板应力释放位置恒载作用下的最大压应力值为 4．53 MPa［6］，即最大压应变ε＝139．4με。现场实测钢筋应变εg＝122με，因此主线桥有效预应力度约为88%。通过应力释放试验，此推定预应力钢束损失约为12%。考虑到该方法目前无相关规程可依，因此该测试结果仅供参考。2．4 承载能力试验 结合本桥受力特点和现场病害情况，选取左幅第3联（跨径组合为3×25 m＋30 m＋25 m）进行荷载试验，利用桥梁专用有限元计算分析软件MIDAS／Civil计算在设计荷载（汽车－超20、挂车－120）作用下的最大内力值［7－8］，并根据测试截面（见图11）影响线进行等效加载［4－7］。图11 荷载试验测试截面位置（单位：cm）根据计算结果结合现场实际情况，试验测试工况为：工况1（第13跨最大正弯矩工况），工况1（12＃墩顶截面最大负弯矩工况），工况3（第12跨最大正弯矩工况）。试验时应变测点布置在箱梁底板及腹板，具体位置见图12，挠度测点布设在各跨跨中、墩顶及四分点位置。图12 应变测点布置示意图（单位：cm）表3 静载试验测试结果试验工况 设计内力值／（kN·m）应变 ／με 挠度试验内力值／（kN·m）加载效率／mm计算值 实测值工况1 5947 5625 0．98 69 85 －7．53 －8．77工况2 －3854 －3930 1．02 －44 －59 — —工况计算值 实测值3 5808 5755 0．99 73 87 －4．34 －6．68 通过对每个试验工况作用下的数据分析计算，桥梁试验跨主要控制测点结构校验系数均小于1，主要测点相对残余变位或相对残余应变均小于20%；但试验过程中通过对第12跨跨中截面选取的10条横向裂缝宽度的监测发现，裂缝宽度随荷载等级的增加呈现增大趋势，属于结构裂缝，对结构承载力有一定影响。3 原因分析 3．1 桥梁设计原因 根据设计图纸，以主线桥第3联为例进行计算，该联为3×25 m＋30 m＋25 m预应力混凝土连续箱梁，计算结果显示，在正常使用极限状态下，该桥30 m跨跨中下缘拉应力达3．06 MPa，已不满足部分预应力A类混凝土构件要求。即在理论计算上存在开裂的可能。现场检查中也发现，该跨跨中附近存在大量横向、L型、U型裂缝，裂缝形态与弯曲受力裂缝一致。具体可见图 13［8－15］。根据桥梁设计单位提供的计算书，30 m跨径跨中位置正常使用极限状态组合2（移动荷载作用下（汽车－超20）＋永久荷载（结构自重、预应力、混凝土收缩及徐变影响力）＋温度荷载），法向拉应力为3．39 MPa，正常使用极限状态组合3作用下（移动荷载（挂—120）＋永久荷载（结构自重、预应力）），法向拉应力为4．41 MPa，均超过了规范对A类构件的容许应力 2．34 MPa。图13 主线桥左幅第3联正常使用极限状态截面下缘正应力包络图 综上可得，桥梁在原设计状态下应力较大，存在开裂可能。同时，设计时所依据的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》［5］（JTJ 023—1985）中规定对缺少实测资料时，对温度梯度仅考虑桥面板升温5℃，与现行规范有明显差距，也是应力储备考虑不足的原因之一。3．2 桥梁施工原因（1）混凝土强度偏低：钻芯取样法的测试混凝土强度最低仅为 38．7 MPa，小于设计强度 40．0 MPa，混凝土强度偏低在一定程度上增加了开裂风险。（2）桥面铺装层偏厚：实测桥面铺装厚度明显大于设计值，从而造成箱梁跨中下缘增加了0．008 MPa左右的拉应力。（3）其它可能的原因：施工时的预应力张拉不足或存在损失（应力释放结果表明预应力钢束损失约为12%）、混凝土浇注质量差（梁体外观存在大量的蜂窝、露筋、混凝土不平整）。4 结 论（1）在设计阶段需采用不同的方法计算，在结构设计计算时采用平面分析，而在施工阶段需采用空间分析验算的结论。必要时采用实体模型对箱梁的底板下缘纵向正应力、顶板下缘横向正应力进行验算［9］。（2）施工阶段应加强对预应力损失的控制和检测，选择合理的张拉器具、规范张拉工序，做到预应力张拉值和均匀度满足规范要求。（3）当预应力混凝土箱梁底板较多横向受力裂缝时，说明该桥承载能力下降，应立即采取相应方法对结构进行补强（如粘贴钢板等方法），进一步提高结构承载能力。（4）施工阶段要严格按照规范进行施工作业，施工质量的低下是造成该桥裂缝产生的主要原因之一。参考文献： ［1］ 公路桥涵养护规范：JTG H11—2004［S］．北京：人民交通出版社，2004． ［2］ 公路桥梁加固设计规范：JGJ／T J22—2008［S］．北京：人民交通出版社，2008． ［3］ 钻芯法检测混凝土强度技术规程：CECSO3：2007［S］．北京：人民交通出版社，2008． ［4］ 北京迈达斯技术有限公司．midas Civil2010分析设计原理手册［M］．北京：北京迈达斯技术有限公司． ［5］ 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范：JTJ 023—85［S］．北京：人民交通出版社，1985． ［6］ 公路桥涵设计通用规范：JTJ 021—89［S］．北京：人民交通出版社，1989． ［7］ 公路桥梁承载能力检测评定规程：JTG／T J21—2011［S］．北京：人民交通出版社，2010． ［8］ 朱汗华，陈孟冲，袁赢杰．预应力混凝土连续箱梁桥裂缝分析与防治［M］．北京：人民交通出版社，2006． ［9］ 李增锋，庄一舟，程俊峰，等．横向预应力对装配整体式空心板桥纵向抗裂性能的影响［J］．水利与建筑工程学报，2017，15（3）：127-133． ［10］ 单积明，蔡 飒，伍 静．山区高速公路单向纵坡箱梁桥梁体纵向滑移分析［J］．水利与建筑工程学报，2017，15（2）：176-182． ［11］ 史慧彬．砼桥梁有效预应力检测方法试验研究［D］．西安：长安大学，2007． ［12］ 朱利明，刘 华．三腹板预应力混凝土连续箱梁底板纵向裂缝病害原因分析及对策［J］．桥梁建设，2005（S1）：114-116． ［13］ 叶 俊，吴小军．预应力混凝土连续箱梁跨中横向裂缝原因分析［J］．公路交通科技（应用技术版），2012（12）：243-244． ［14］ 张兆宁，贺拴海，赵 煜．底板横向裂缝对箱梁强度及刚度影响模拟分析［J］．郑州大学学报（工学版），2011，32（6）：18-21． ［15］ 谭 竣．预应力混凝土连续箱梁桥的顶板力学性能研究［J］．中外公路，2009，29（5）：131-134．

Analysis of Lateral Cracks on the Bottom of Prestressed Concrete Bridge Box Girder WU Jing，MENG Bo（Beijing Construction Engineering Quality Third Test Institute Co．，Ltd．，Beijing 100037，China）Abstract：Due to good mechanical behavior，the prestressed concrete box girder has been applied rapidly in the highspeed bridge interchange project，however because of the complexity of the structure stress and the construction technology，difficult in quality control and other reasons exist in the design and construction，there are a large number of surface cracks in part of the bridge in use，which seriously affect the normal use of the bridge，there is impacts on the bearing capacity of the structure for sure．In this paper a prestressed concrete box girder bridge is taken as an example，based on the strength of materials，pavement layers thickness，prestress loss，bearing capacity evaluation and other aspects of the box girder bottom surface transverse cracks are analyzed to prevent such cracks，improving measures are also proposed which can provide reference for similar engineering． Keywords：highway engineering；prestressed concrete；box girder；transverse crack；load-bearing capacity 中图分类号：U448．21＋3 文献标识码：A 文章编号：1672—1144（2018）01—0091—06 DOI：10．3969 ／j．issn．1672 － 1144．2018．01．016 收稿日期：2017-08-20 修稿日期：2017-09-27 作者简介：伍 静（1990—），女，四川雅安人，助理工程师，主要从事桥梁建设及加固设计。E-mail：coolsxim＠yeah．net