浅谈混凝土箱梁施工中裂缝成因与对策.

第一篇：浅谈混凝土箱梁施工中裂缝成因与对策.

浅谈混凝土箱梁施工中裂缝成因与对策

摘要：混凝土箱梁在现代建筑中广泛采用，其裂缝现象也经常发生。笔者通过自身的工作经验和参考大量文献资料，分析了混凝土箱梁施工中产生裂缝产生的成因，并且提出了对策。

关键词：混凝土；箱梁；裂缝；成因；对策

随着现代建筑的发展，建筑物的规模越来越大，建筑物各个力点跨距越来越大，混凝土箱梁使用就越来越普遍，而且长度也在增加；如此同时，混凝土箱梁裂缝也经常发生，给人们带来了极大的生命财产安全隐患。本文分析了混凝土箱梁施工中裂缝产生主要类型、原因，并提出了防治对策。

一、混凝土箱梁施工中裂缝客观因素

1、在施工过程中，我们最为常见的多是因温度而引起的裂缝。

混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，由于受到基础或老混凝上的约束，又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿，表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1／10左右，短期加荷时的极限拉伸变形只有（0.6～1.0）×104，长期加荷时的极限位伸变形也只有（1.2～2.0）×104.由于原材料不均匀，水灰比不稳定，及运输和浇筑过程中的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。在钢筋混凝土中，拉应力主要是由钢筋承担，混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝上的边缘部位如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度，往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此掌握温度应力的变化规律对于进行合理的结构设计和施工极为重要。

2、施工中所用的混凝土材料的作用因素

研究表明，混凝土材料是影响混凝土箱梁收缩裂缝的主要因素，因此有必要在混凝土箱梁施工中处理混凝土材料。

（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。

3、就要最大限度地降低温差和减少收缩, 本文从混凝土的主要胶凝材料水泥方面谈点意见：

走出采用高早强水泥的误区水泥熟料主要是由C3S、C2S、C3A 和C4AF 四种矿物组成的。

二、混凝土箱梁施工中裂缝人为因素

（一）、箱梁底板在沿预应力钢束波纹管位置下出现的纵向裂缝。

（1）成因：

1、预应力钢束的保护层厚度偏薄，加上采用的高标号水泥用量偏多，水泥浆含量偏大，导致较大的收缩变形。由于箱梁结构的内约束，包括底板截面的不均匀收缩和波纹管对混凝土收缩的约束作用，导致较大的混凝土收缩应力，超过了当时混凝土的抗拉强度，从而出现了沿波纹管纵向的收缩裂缝；

2、箱梁底板横向分部钢筋间距偏大；

3、箱梁底板预应力钢束布置不够合理；

4、混凝土振捣不密实，养护措施不到位；

5、张拉预应力束时的混凝土龄期偏小。

（2）预控措施：

1、改进泵送混凝土的级配，优选降低混凝土收缩变形的材料配合比，其中包括水泥用量、水灰比、外加剂等；

2、采取技术措施，确保预应力波纹管保护层的厚度，一般不小于5cm；

3、对底板构造钢筋和底板预应力钢束的间距采取合理布置；

4、加强对箱梁底板混凝土外表面的养护工作；

5、适当放长混凝土张拉龄期。

（二）、箱梁拆模后在腹板与底板承托部位出现空洞、蜂窝、麻面。

（1）成因：

1、箱梁腹板较高，厚度较薄，在底板与腹板连接部位钢筋密，又布置有预应力筋使得腹板混凝土浇注时不易振实，也有漏振情况，造成蜂窝；

2、浇注混凝土时，若气温较高，混凝土塌落度小，模板湿水不够，局部钢筋太密，振捣困难，使混凝土出现蜂窝，不密实；

3、箱梁混凝土浇注量大，若供料不及时，易造成混凝土振捣困难，出现松散或冷缝；

4、模板支撑不牢固，接缝不密贴，发生漏浆、跑模、使混凝土产生蜂窝、麻面；

5、施工人员操作不熟练，振捣范围分工不明确，未能严格做到对相临部位交*振捣，从而发生漏振情况，使混凝土出现松散、蜂窝。

（2）预控措施：

1、箱梁混凝土浇注前做好合理组织分工，对操作人员进行技术交底，划分振捣范围，浇注层次清除，相互重复振捣长度取50cm左右；

2、合理组织混凝土供料，现场须有临时备用搅拌设备，以便当混凝土因运输或其它原因带来供料中断时予以临时供料；

3、根据气温，合理调整混凝土塌落度和水灰比，当气温高，做好模板湿润工作；

4、对箱梁底板与腹板承托处及横隔板预留人孔处，重点进行监护，确保混凝土浇注质量。

（三）、混凝土表面蜂窝、麻面。

（1）成因：

1、混凝土拌和不均匀，或振捣时间不够、漏振，造成缺浆；

2、模具组装不严，拼缝过大，无止浆措施，由漏浆而引起蜂窝、麻面；

（2）预控措施

1、混凝土拌和均匀，拌和好的混合物及时使用；

2、均匀振捣；

3、模具拼装密封无缝，拼缝过大时宜采用密封条锁紧；

（四）、规格尺寸超标。

（1）成因：

1、模具磨损变形，组装不牢固；

2、采用快速脱模工艺生产时，混凝土的坍落度偏大或脱模过早，混凝土自行坍塌；

（2）预控措施：

1、加强模具维护保养，及时检修模具；

2、采用快速脱模工艺生产时，模具的拆除时间根据气温而定，控制在混凝土不发生塌落变形时为止；

3、严格控制混凝土的坍落度；

（五）、混凝土出现裂缝。

（1）成因：大体积混凝土的配合比没有采用低热化水泥，降温措施不利。

（2）预控措施：采用矿渣水泥等低水化热、凝结时间长的水泥进行混凝土配制，外部气温高时采取采用预埋管道进行降温.三、案例分析

我们在施工中对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：及时养护，并用塑料布进行覆盖，经常保持混凝土湿润。

D：在腹板处每隔5米留一个通气孔，可以保证混凝土箱梁在拆模后通风散热，保持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桨。

（2）裂缝的处治措施： 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%浓度的纯碱水煮沸脱脂，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。

第二篇：预应力混凝土箱梁裂缝成因及对策研究

预应力混凝土箱梁裂缝成因及对策研究

刘燕明

中铁十七局集团第三工程有限公司，河北 石家庄 050227

摘 要：预应力混凝土箱梁有害裂缝的存在，会威胁到结构安全，降低结构的使用寿命，严重影响结构物的耐久性。文中分析了裂缝分类及产生原因，并阐述裂缝防治措施。

关键词：预应力混凝土箱梁；裂缝；成因；对策

一般情况下，混凝土结构均是带裂缝工作，但若裂缝超过限值，不仅会影响工程的外观质量，还会降低抗渗和抗冻能力，并会导致钢筋锈蚀，影响结构物的耐久性。研究混凝土箱梁裂缝类别、成因及对策，是十分必要的。预应力混凝土箱梁裂缝现象

1.1 预应力筋锚固处的裂缝

通常发生在梁端或预应力筋锚固处，裂缝比较短小。发生在梁端时多与钢丝束方向一致，在锚固处时与梁纵轴多呈30°~ 45°角。在运营初期有所发展，但不严重，以后会趋于稳定。这种裂缝主要由于端部应力集中，混凝土质量不良所致。

1.2 腹板收缩裂缝

大多在脱模后2~3天内发生，裂缝通常从上梁肋到下梁肋，整个腹板裂通，宽度一般为0.2~0.4mm，施加预应力后大多会闭合。这种裂缝多为混凝土收缩和温差所致，如极低的外界温度，混凝土未保温养生等，使应力分布不均。

1.3 悬臂梁剪切裂缝

剪切裂缝出现在腹板上，看起来近似按45°角倾斜，一般出现在支点与反弯点之间的区域。剪切裂缝产生的主要原因是：预应力不足；超载的永久荷载；二次应力；温度作用等；此外，设计中缺乏对多室箱梁腹板内剪力分布的认识，设计时未考虑横截面的实际变形，没有重复检算力筋截断处的左右截面受力情况等，也可导致此类裂缝的出现。

1.4 悬浇箱梁锚固后接缝中的裂缝

悬浇箱梁在连续力筋锚固齿板后面的底板内会产生裂缝，并有可能向着腹板扩展，裂缝与梁纵轴呈30°~45°角。产生这种裂缝的原因是由于预应力筋作用面积小，产生的局部应力过大，或者由于顶底板中力筋锚具之间水平方向错开的距离太小等。

1.5 底板裂缝

箱梁底板上发生不规则裂缝，是由于腹部与底板受力不均所致。

1.6 箱梁弯曲裂缝

混凝土抗拉能力不足，会导致箱梁弯曲裂缝的产生。在节段浇筑箱梁中，一般出现在接缝内或接缝附近，梁底裂缝可达0.1~0.2mm。弯曲裂缝一般很小，结构不受损伤，但在荷载反复作用下（汽车动力荷载及温度梯度）裂缝有可能会扩大。

1.7 连续梁弯曲裂缝

在连续梁中，正弯矩区的梁底部和负弯矩区的顶部可能发现这种裂缝。弯曲裂缝主要是由于混凝土抗拉能力不足引起的。

1.8 预应力梁下翼缘的纵向裂缝

这种裂缝为预应力梁中最严重的一种裂缝，多发生在梁端第一、二节间的下缘侧面及梁底，或腹板与下翼缘交界处，少数发生在腹板上。这种裂缝一般处于最外的一排钢丝束部位，宽度为0.05~0.1mm.。产生原因是由于下翼缘受到过高的纵向压力，保护层太薄或混凝土质量不好所致。裂缝分类

预应力混凝土箱梁裂缝大致可分为两类[1]，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，对设计荷载进行全面考虑可以防止裂缝的产生；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。

混凝土裂缝形成的原因非常复杂，往往是多种不利因素综合作用的结果。据有关统计，施工不规范造成的混凝土裂缝占80%左右，材料质量差或配合比不合理产生的裂缝占15%左右，设计不当引起的裂缝可能占5%。结构性裂缝成因

结构性裂缝可分为直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

3.1 直接应力裂缝

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）设计阶段：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；结构计算漏项；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；结构设计时未考虑施工的可能性；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。

3.2 直接应力裂缝力学原理分析

混凝土箱梁腹板的主拉应力公式为（拉应力为负）：

zlhxhy2hxhy422

式中，σzl为箱梁腹板的主拉应力，σhx为箱梁腹板轴向的正应力，σhy为箱梁腹板竖向的正应力，τ为箱梁腹板剪应力。

按照经典梁理论（平截面假定），箱梁腹板的σhy=0，中性轴附近剪应力最大，由上式可知，在腹板的中性轴主拉应力最大，如主拉应力超过混凝土的极限抗拉强度，则腹板会产生斜裂缝。对于现代大跨度混凝土箱梁桥，特别是横隔板较少的箱形梁在荷载作用下箱梁的变形并不完全符合经典梁理论平截面假定，定会出现截面畸变变形[2]。计算表明，大跨度混凝土箱梁腹板的竖向正向应力与腹板的轴向应力在同一个数量级。按照上式，计入腹板竖向正应力的影响，很明显在腹板的上缘、下缘的主拉应力容易超过有关设计规范的规定，由于板上下缘处的剪应力为0，主拉应力的方向与腹板竖向方向基本相同，所以一般在上缘产生水平裂缝。腹板竖向正应力作用同样使得在中性轴附近的主拉应力易超过规范的规定而产生斜裂缝。一般情况下有关设计院很难对箱梁畸变变形进行分析，这是导致箱梁腹板开裂的主要[3]原因之一。

箱梁顶板、底板的裂缝是由于箱梁畸变和横向弯曲产生的附加就应力导致的，按照上式计算箱梁顶的主应力，必须考虑顶板、底板的横向的正应力。由于在箱梁的顶板和底板的剪应力相对较小，所以主应力的方向大致与箱梁的顶板、底板的横向方向基本相同，那么产生的裂缝方向大致与桥轴方向平行。

3.3 次应力裂缝

次应力裂缝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。

（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。

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，一般不计算仅按常规构造，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。非结构性裂缝成因

除荷载作用外，还很多非荷载因素[4]，如混凝土收缩、温度变化、基础不均匀沉降、塑性坍塌、冰冻、钢筋锈蚀以及碱-骨料化学反应等，均可引起裂缝。

4.1 材料原因

（1）粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大，易导致裂缝的产生；

（2）骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量越多，收缩量越大；（3）混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩；

（4）水泥品种原因：矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大；

（5）水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响越大；混凝土强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

4.2 施工原因

（1）混凝土生产时原材料计量误差大，尤其外加剂的掺加随意性大；没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量，造成混凝土水灰比增大。此外，在混凝土运输及泵送过程中加水的现象也比较普遍；

（2）采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇筑时不振捣或漏振，混凝土均质性差；（3）盲目追求施工进度，随意提前脱模时间，混凝土弹性模量尚未达到设计值便过早承受荷载；

（4）夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实有效的降温措施，混凝土入模温度高；冬季施工时采取的防寒保温措施不力。

4.3 使用原因

（1）基础不均匀沉降，造成沉降裂缝；

（2）桥梁所处环境恶劣，酸、碱、盐等化学物均可引起裂缝。防治措施

5.1 结构性裂缝防治方法

（1）设计时各截面的箍筋不能仅按构造配筋，必须按腹板竖向拉应力大小进行配筋，其配筋形式应采用小直径和密集的箍筋，箍筋的保护层厚度按规范宜取下限。在采用小直径和密集箍筋配筋后如能满足要求，则完全可以取消腹板的竖向预应力配筋[5]。

（2）对于轻而薄、跨间少设或不设横隔梁的箱梁，应进行能反映箱梁畸变（或称歪扭）及横向弯曲应力的空间分析，验算施工及成桥使用阶段腹板的正截面拉应力及控制截面的主拉应力不超过规范值。

（3）由于箱梁活载的横向分布引起的扭转、畸变（或称歪扭）及横向弯曲引起造成各腹板承担的荷载分布有很大差别，横向荷载分配系数应充分考虑扭转、畸变（或称歪扭）及横向弯曲引起的增加的部分。

（4）适当合理增加构造钢筋布置，注意适当布置表面钢筋以增强混凝土防裂性能。

5.2 非结构性裂缝处理措施

5.2.1材料选择和混凝土配合比设计方面

（1）根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥[6]。

（2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。

（3）积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。

（4）正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。

（5）配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。

5.2.2现场操作方面

（1）浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。

（2）混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩，主要是控制好构件的湿润养护。对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护，养护时间为14~28天。

（3）混凝土的降温和保温工作：对于大体积混凝土，施工时应充分考虑水泥水化热问题。采取必要的降温措施（埋设散热孔、通水排热等），避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。

（4）避免在雨中或大风中浇灌混凝土。

（5）夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。结语

本文分析了预应力混凝土箱梁常见裂缝类型，裂缝的成因及预防裂缝产生的措施。根据笔者在京沪高铁预应力混凝土连续梁悬臂浇筑施工的实践表明，裂缝预防措施及处理措施是有效的，希望能够对以后类似工程起到借鉴作用。

参考文献 [1] 项贻强，唐国斌.混凝土箱梁桥开裂机理及控制[M].北京：中国水利水电出版社，2010年：38-55.[2] 吕建鸣，陈可.预应力混凝土箱梁腹板主应力分析[J].公路交通科技，2005（10）：51-55.[3] 钟新谷.预应力混凝土连续箱梁桥裂缝防治与研究[J].工程力学，2004，（S1）：211-230.[4] 张聪.预应力混凝土连续箱梁裂缝成因分析及预防措施 [J]城市道桥与防洪，2010年第6期：182-184.[5] 施颖，郑建群.从设计层面探讨预应力砼连续箱梁桥裂缝控制 [J].重庆交通学院学报，2005，24（4）：17-20.[6] 周翰斌.预应力混凝土连续箱梁施工阶段腹板斜向裂缝探讨[J].施工技术，2007，36（3）：88-91.Research On the Reasons and Treatments of the Fratures on the Prestressed Concrete

Box Girder LIU Yan-ming CR17BG N0.3 Engineering Co.,Ltd, Hebei 050227, Shijiazhuang, China Abstract: The deleterious fratures on the prestressed concrete box girder can threaten the structure’s safety, decrease the structure’s life, and threaten the durability badly.In this article, the species and the caused reasons of the fratures are discussed in detail, and the treatments are also discussed.Key words: prestressed concrete box girder;fratures;reasons;treatments

刘燕明（1984-），男，安徽灵璧人，助理工程师，2009年毕业于安徽理工大学，工学学士。

邮箱：liuym11238@sina.cn 联系电话：（0）***

第三篇：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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第四篇：应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

发布日期:2007-6-1 点击次数: 13444 预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

在陕西榆靖高速公路桥梁施工中，20米预应力混凝土箱梁在预制过程中，在跨中中横隔板左右出现不同程度的裂缝。经施工单位、监理、业主、设计单位和有关专家现场分析处理，得到了很好的控制，取得了满意的结果。

裂缝情况及分析

裂逢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，也称结构性裂缝或受力裂缝，表示结构承载力可能不足或存在严重问题，在结构设计时对设计荷载进行全面考虑可以防止；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，结构随着温度变化产生热胀冷缩变形，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，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。裂缝都分布在跨中中横板处，只有腹板开裂，且两面对称，时间一般为拆模后两天左右。因为我们施工方案合理，施工工艺符合质量控制要求，混凝土配合比、坍落度满足质量要求，但因现场的施工温度高达25℃左右，所以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，在非线性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约束或结构外部超静定约束，无法实现自由变形引起的应力。

防止裂缝产生及外治措施

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，避免水份剧烈蒸发，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；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，可以用环氧树脂配固化剂、丙酮以1∶0.5∶ 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，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%浓度的纯碱水煮沸脱脂，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，鉴于现行《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（施工过程中我们变更了设计，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混凝土（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，提高混凝土的密实性和抗拉强度，并注意混凝土湿润，同时可以在腹板留通气拆模，达到张拉强度时及时张拉压浆。

3、我们在施工中对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：

——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：及时养护，并用塑料布进行覆盖，经常保持混凝土湿润。

D：在腹板处每隔5米留一个通气孔，可以保证混凝土箱梁在拆模后通风散热，保持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桨。

——裂缝的处治措施：

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%浓度的纯碱水煮沸脱脂，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。

第五篇：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。