钢筋混凝土连续箱梁裂缝成因的分析及控制

第一篇：钢筋混凝土连续箱梁裂缝成因的分析及控制

钢筋混凝土连续箱梁裂缝成因的分析及控制

丛培新

辽宁省路桥建设三公司

摘要：对钢筋混凝土连续箱梁裂缝的成因进行分析，并结合已有工程实践，提出了控制预防裂缝产生、发展的措施。

关键词：钢筋混凝土连续箱梁 裂缝 成因 控制预防措施

1、概述

在城市立交和现今高速公路设计中，为满足线型的需要，保证立交线型美观，桥梁结构常常设计为连续箱梁，当桥梁的跨度小于25m时，通常最经济的结构形式为钢筋混凝土结构。在工程实践中，常常会发生钢筋混凝土箱梁的裂缝超过限度的情况，本文就钢筋混凝土箱梁裂缝的成因及工程设计中采用的预防措施谈一些看法。

2、钢筋混凝土箱梁裂缝成因 2.1钢筋混凝土箱梁裂缝概念

混凝土最主要的缺点是抗拉能力差，容易开裂。理论上讲钢筋混凝土构件均是带裂缝工作的，只有混凝土受拉，钢筋才能受力，只是混凝土受拉裂缝很细，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。《公路桥梁设计规范》（JTJ024-2000）对钢筋混凝土结构的裂缝宽度有明确的规定，在一般正常大气下不应超过0.25mm，处于严重暴露情况（有侵蚀性气体或海洋大气下）不应超过0.1mm。

钢筋混凝土结构裂缝宽度超过限定时，在使用荷载外界物理、化学因素的作用下，裂缝不断产生和扩展，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。

2.2钢筋混凝土箱梁裂缝，按基产生的原因可分为以下几类：

（1）由荷载效应（如弯距、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂缝；（2）由外加变形或约束引起的裂缝，主要包括地基不均匀沉降、混凝土的收缩、外界温度的变化；（3）钢筋锈蚀裂缝；（4）建材原因引起的裂缝；（5）施工原因引起的裂缝。

2.3钢筋混凝土箱梁裂缝的原因 2.3.1由荷载效应引起的裂缝

在设计中计算考虑不周，配筋不合理，结构尺寸不足，构造处理不当，刚度不足，施工阶段不按图纸施工，使用阶段超出设计荷载的重型车辆过桥等均可使箱梁产生受力裂缝。受力裂缝一般是与受力钢筋以一定角度相交的横向裂缝，以及由于局部粘结应力过大引起的，沿钢筋长度出现的粘结裂缝，这种裂缝通常是针角状及劈裂裂缝。

2.3.2地基基础变形引起的裂缝

对于全脚手架施工的钢筋混凝土连续箱梁，地基基础的变形为支架变形、支架地坪变形和桥墩基础竖向不均匀沉降，这些均可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。

2.3.3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，混凝土将发生变化，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。在某些大跨径桥梁中，温度应力可以达到甚至超出活载应力。温度裂缝区别其北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；（2）日照；（3）骤然降温；（4）水化热。

2.3.4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。在混凝土收缩各类中，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，另外还有自收缩和炭化收缩。

塑性收缩发生在施工过程中，混凝土浇筑后4～5h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。为减少混凝土塑性收缩，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，竖向变截面分层浇筑。

缩水收缩（干缩）。混凝土结硬以后，随着表层水份逐渐蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩）。因混凝土表层水份损失快，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。

自由收缩。自由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，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。

炭化收缩。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。炭化收缩只是在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳浓度的增加而加快，炭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。

2.3.5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物破坏，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大2倍到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，加剧钢筋锈蚀结构破坏。

2.3.6施工材料质量引起的裂缝

混凝土主要由水泥、砂、碎石、拌和水及外加剂组成。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。

2.3.7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、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。

3、控制钢筋混凝土连续箱梁裂缝的措施

在实际的施工中，可以在设计单位的参与和主持下，对混凝土连续箱梁可能出现裂缝的原因进行认真分析，采取了一些预先防止箱梁裂缝的措施，取得了很好的效果，现概括如下。

（1）对钢筋混凝土连续箱梁的受力裂缝采取以下措施：a.采用成熟的计算程序和计算方法，对影响裂缝的因素进行分析，在计算中可以考虑。b.在箱梁构造上采用构造措施，比如对支点附近腹板、底板适当加厚。c.在箱梁的腹板中布设1束-2束预应力钢绞线作为应力储备，其布置按吻合索布置。计算中不考虑，结构的计算分析理论采用钢筋混凝土结构。d.在箱梁可能开裂的部位预先配置钢筋，比如支点附近腹板与顶板连接部的翼缘板下缘等部位。e.采用全脚手架施工的钢筋混凝土连续梁，支点处为墩台支撑，其余部分为脚手架支撑，两者刚度相关较大，如果混凝土一次浇筑，在自重作用下支点部分变形大于其他部分，易使支点附近箱梁用腹板开裂，因此施工时混凝土宜分段浇筑，先浇筑中部分，后浇筑支点部分。

（2）对温度不均匀变化引起的裂缝，采取在箱梁腹板、底板上设置通气孔，减小箱梁内外温差，减小不均匀温差引起的裂缝。

（3）为防止混凝土的收缩裂缝，对箱梁的腹板外侧分布钢筋间距适当加密，同时采用较小的分布钢筋直径。

（4）地基基础变形引起的裂缝，采取以下措施：对脚手架地坪进行加固处理，支架搭设好后应进行预压，预压重等于箱梁恒载自重，同时对桥墩基础沉降量进行控制，以保证各墩台基础的沉降量在一定的范围，并且各墩台基础的沉降差不能超过限定值。

（5）为保证混凝土质量，必须严格控制砂石的含泥量。

（6）加强配合施工，及时进行施工交底，在施工现场配合设计单位优化施工工艺。4 结束语

以上是本人在工作中的一些看法，若有不当之处，还望各位专家同仁们指正。

第二篇：钢筋混凝土连续箱梁的裂缝分析与处理

钢筋混凝土连续箱梁的裂缝分析与处理 裂缝产生的原因分析

影响裂缝产生的原因很多，有地基沉降、支架系统变形、混凝土收缩、温差、材料质量和施工质量等原因，当然也有设计原因。

1.1 混凝土收缩裂缝

混凝土是由气、液、固三相组成的假固体（指浇注过程到保养），其中尚有未水化的水泥颗粒，还要吸收周围的水份。液固相间的胶凝体，因水份散失，体积会缩小，引起收缩裂缝：

①箱梁的体积与表面积比值小，混凝土收缩大，易产生裂缝。

②箱梁混凝土浇筑均采用泵送混凝土，由于泵送混凝土施工工艺要求坍落度大，混凝土用水量和水泥用量较大，湿润养护如不及时，混凝土中的水泥水化物因部分失水而干缩，导致水泥混凝土

表面的干缩裂缝。

③由于温差作用，混凝土顶部温度较高、底部温度较低，顶部混凝土收缩受到下部混凝土的约束产生裂缝；由于泵送混凝土时，温度较高，同时内部水化热进一步升温，而外部环境温度较低时，形成了较大的内外温差，从而使混凝土表面开裂。

1.2 地基基础沉降差异产生的裂缝

①因地基持力层或桩壁土层的变化，容许承载力的差异导致早期

或晚期裂缝。

②由于基础本身施工时处理不当，处理不均匀，致使箱梁浇筑后基础在外荷载作用下发生不均匀沉降导致早期或晚期裂缝。1.3 支架系统变形产生的裂缝

①由于支撑立杆（或立柱）不均匀分布，各部分刚度分布不一致，使其杆件的弹性变形不均匀，导致早期裂缝。

②支架的地基不均匀沉降引起现浇箱梁的早期裂缝。

1.4 施工管理不善产生裂缝

①拌制混凝土时不按配合比计量，任意加水，浇筑的质量不均匀，收缩不统一产生裂缝。

②混凝土从搅拌到浇筑的时间过长，致使大量网状不规则的裂缝

产生。

③混凝土养护差，混凝土在高温和大风的影响下，常产生早期裂缝，裂缝常发生在梁的薄弱处（据有关资料表明：周围温度高于30℃，水份蒸发很快，当风速增至11.1ｍ／ｓ的大风时，水份蒸

发速度快7倍）。

④有的施工处理不当，没有按规定处理就浇筑新混凝土，造成施工缝处新老结合处夹渣和裂缝。

⑤箱梁混凝土过早受力产生裂缝，由浇筑方法本身不够严密或者提早拆模或过早落架使梁过早受力，这种情况经常发生。

⑥野蛮施工，用重物撞击等造成裂缝。

1.5 材料差异造成的裂缝

①使用不合格水泥出现早期不规则的短缝。

②砂、石的含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。③砂、石的级配差，有的砂粒过细，用这种材料拌制的混凝土常

造成梁侧面裂缝。

1.6 化学反应导致裂缝

①使用反应骨料或风化岩石引起裂缝。骨料中含有泥性硅物质与碱性物质相遇，则水、硅、碱反应生成膨胀的胶质，吸收水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较

为多见。

②酸、盐类腐蚀。混凝土中含氯量超过规定后，一段时间后沿钢

筋方向产生裂缝。

③碳化收缩裂缝。空气中的ＣＯ2与水泥石中Ｃａ（ＯＨ）2等分子相互作用生成碳酸钙（ＣａＣＯ3），同时放出结合水，使混凝土体积缩小，引发细丝裂纹网。

1.7 设计原因（仅供参考）

①构件结构面积不足时，在扭曲或局部应力作用下，会导致在构

件较弱的部位产生裂缝。

②钢筋含筋量过大或保护层太小，会引起沿钢筋纵向方向的裂

缝。预防措施

2.1 施工管理不善产生的裂缝和混凝土收缩

①搅拌混凝土要先做配合比，施工时严格按照配合比计量，控制用水量，确保混凝土强度及坍落度一致。

②采用高效减水剂，在满足混凝土坍落度的前提下降低水泥用量

及含水量。

③浇筑混凝土时，前、后方配合好，设专人负责，随拌随用。

④混凝土浇筑好后要进行二次抹平压实，以消除沉缩裂缝。

⑤浇筑好的混凝土箱梁在12小时内加以覆盖和洒水，以保持混凝土的湿润状态，一般不小于7天，必要时采用养护液喷洒或用塑料膜覆盖封闭，防止水分蒸发，以利于混凝土的养护。

⑥严格按照《钢筋混凝土施工及验收规范》预留和处理施工缝，并尽量缩短施工缝上下两部分混凝土的施工时间差，以减少由于两部分不同量收缩而产生的相互作用力。已浇筑混凝土的抗压强度大于1.2ＭＰ后清除混凝土表面的水泥薄膜和松动石子及弱混凝土层，用水冲洗干净，且不积水，浇筑前，宜先铺一层水泥浆，将混凝土捣实，使新、老混凝土紧密结合。

⑦混凝土浇筑程序要充分论证，避免已初凝的混凝土过早受力造

成裂缝。

⑧在暑期昼夜温差较大，混凝土浇筑安排尽量避开高温阶段。

⑨在暑期使用砂、石料尽量遮阳、洒水等措施降低拌和时的温度。

⑩严格控制拆模和落架时间，避免使梁过早受力。并严禁在拆除

底模的梁上堆放重物。

2.2 地基沉降和支架原因产生的裂缝

①支架的地基要处理均匀，并对下卧层的不良土层进行处理。

②支架设计时应尽量分布均匀，其杆件的刚度应尽量保持一致。并进行预压，设计合理的预拱度。2.3 材料质量差异引起的裂缝

①水泥进场必须有出厂合格证，并对其抽样试验，以满足其抗压、抗折强度及安定性要求。应使用水化热较低的硅酸盐水泥，不应

使用水化热较高的水泥。

②砂必须选用材质坚硬、干净的中粗砂；粗骨料的最大粒径、级配、强度均要满足规范要求，并要严格控制含泥量。

2.4 化学反应导致的裂缝

①尽量不用碱集料反应性骨料。

②冬季施工时严格控制混凝土中的含氯量。

③提高外露部分混凝土的强度等级，加强混凝土表面的压实抹光

工序。裂缝的处理

本文介绍两种裂缝处理方法，一般来讲对混凝土收缩裂缝等这些对梁体结构本身受力影响并不大，为了防止钢筋生锈而进行的裂缝处理，或者裂缝较小，象这类裂缝一般采用压注环氧树脂进行粘合封闭；另一种则是因箱梁过早受力和部分设计原因等引起的裂缝，这种裂缝一般采用环氧砂浆进行封堵。

3.1 环氧树脂法

①首先对混凝土裂缝的基层表面进行处理，在裂缝表面用钢丝刷将其表面的灰尘、浮渣、油垢等清除，并沿缝用丙酮擦洗，晾晒干燥，且其含水率不能大于6％。

②环氧树脂胶料配制 称取定量的环氧树脂，按胶料配合比加入稀释剂二甲苯与环氧树脂均匀拌和，待温度降至常温后，再加入固化剂乙二胺充分搅拌就配制成了环氧树脂胶料。配制好的环氧树脂胶料，至加入固化剂起，必须在30分钟内处理完毕。

③环氧树脂胶料的配合比（重量比）：

环氧树脂∶二甲苯∶乙二胺＝100∶40∶8

④最后用玻璃布或嵌刀将环氧树脂胶泥仔细批嵌封闭。

⑤材料要求：

ａ.环氧树脂采用Ｅ－44＃（旧称6101），其软化点为12～20℃、环氧值（当量／100ｇ）为0.41～0.47，为淡黄色至棕黄色粘稠透明液体。

ｂ.乙二胺：纯度大于70％，为无色透明液体。

3.2 环氧砂浆封堵法

①处理步骤

ａ.混凝土基层表面清理，沿缝凿宽8～10ｍｍ，深度大于10ｍｍ，用钢丝刷沿缝槽将灰尘、浮渣及松散层彻底清除，用丙酮将其油垢擦洗干净、晾晒，其含水率不大于6％。

ｂ.在清洁的混凝土槽内，薄而均匀地涂刷环氧底胶料，不得有漏涂和留坠现象。

ｃ.涂完底胶料后，自然固化12小时后，然后用玻璃布或嵌刀将环氧砂浆分层封堵，每层厚度不大于5ｍｍ，用沟缝条压平压实。

ｄ.环氧砂浆自然固化24小时后，用环氧底胶料封闭，封闭宽度应大于环氧砂浆缝宽，且每边要超出2～3ｍｍ。

ｅ.封堵后要保持干燥，用碘钨灯烘烤。

②配合比（重量比）

ａ.环氧底胶料

环氧树脂∶二甲苯∶乙二胺＝100∶60∶8 ｂ.环氧砂浆配合比

环氧树脂∶二甲苯∶乙二胺∶石英粉∶石英砂＝100∶60∶8∶100∶150 ③配制方法

ａ.环氧底胶料的配制方法与环氧树脂胶料的配制方法一样，只不过配合比不同而已。

ｂ.环氧砂浆的配制：先将石英粉、石英砂按比例拌匀，然后将前面拌制好的环氧底胶料倒入已好的混合料中充分搅拌均匀即可。

④注意要点：

ａ.配制好的环氧砂浆自加入固化剂起计时，必须要在40分钟内用完。

ｂ.裂缝基层清理完成的缝或槽，必须经检查合格后方能进行封堵

第三篇：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。

第四篇：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。

第五篇：预应力连续箱梁腹板斜向裂缝成因分析及控制措施

预应力连续箱梁腹板斜向裂缝成因分析及控制措施 2013-06-01 21:20

专业分类：路桥隧道

浏览数:393 在桥梁施工中，连续箱梁是大跨度混凝土桥梁常用的一种形式，这种梁式结构在质量上存在的最大问题就是裂缝频繁出现，混凝土裂缝是影响结构耐久性最关键的因素。由于混凝土裂缝的存在和发展通常会使内部的钢筋等材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土材料的承载能力、耐久性及抗渗能力，影响箱梁的外观，降低箱梁使用寿命。本文就某工程高标号连续箱梁非结构裂缝产生的原因进行分析和总结，以期为类似工程提供参考。一.工程简介

本工程某特大桥主桥结构布跨型式为(60+100+60)m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，主墩为27#、28#墩，分左右双幅，单幅箱梁采用单箱单室截面，纵、横、竖三向预应力体系，为全预应力构件。桥宽16.25米，根部梁高5.8米，跨中及端部梁高2.5米，箱梁0号块长度为4米，腹板厚度为0.9米，腹板厚度9号块以前为0.7米，12号块以后为0.5米，10～11号块由0.7米直线变公至0.5米。该工程采用商品混凝土，混凝土标号为C55，地泵泵送施工。

箱梁采取挂篮悬臂浇筑施工,各单“T”箱梁除悬臂箱梁外，分为13对梁段，箱梁纵向分段长度为8×3+5×4米,箱梁两个“T”同时对称悬臂浇筑。二.裂缝形成

该桥在施工至28#墩右幅4#块小桩号时，在拆除模板后第3天发现腹板内侧出现斜向不规则裂缝，随后立刻停止对该桥的施工，分析原因并派专人跟踪观测此裂缝，发现裂缝稳定无发展。然后实施了纵向预应力张拉，张拉后裂缝亦无变化，由此判断此裂缝为局部浅层不规则发纹，于是进行正常施工。在之后的施工过程中，27#墩3#块大桩号左侧、27#墩4#块大桩号右侧、28#墩右侧5#块大桩号左右侧、28#墩5#块小桩号右侧、28#墩6#块大桩号右侧、28#墩6#块小桩号右侧等均在模板脱落后3天左右又出现类似裂缝，随组织专家进行现场分析。经对裂缝的宽度和深度进行无损检测，裂缝没有贯穿，深度最大约为150px，裂缝宽度为0.15mm-0.45mm。裂缝有一定的规律性，一是出现在拆除内模后出现（不排除拆模前已产生，很细微没有被发现）；二是位置都在腹板且斜向外侧，基本在波纹管位置附近，且在跨度方向均匀分布，在腹板两侧基本对称分布；三是在张拉纵向预应力之后裂缝无进一步发展。

三.腹板裂缝成因分析

从裂缝产生原因来分，裂缝主要包括结构裂缝和非结构裂缝。从检测结果来看，以上裂缝均在拆模之后出现，在此期间结构无任何受力，因此可以判断这些裂缝为非结构裂缝，从而排除是由于结构受力而产生的裂纹。这个阶段可能导致结构发生变形的因素有：挂篮变形、温度、砼浇筑顺序、商品混凝土、养生、内模拆模早、结构配筋、环境等。当这些因素导致的变形受到外界约束或不协调变形时，结构内部就会产生拉应力，当拉应力超过抗拉强度后便会产生裂缝。

具体针对本桥，该桥采用商品混凝土，从开始浇筑到产生裂缝，由于许多因素是交织在一起的,很难明确区分某条裂缝具体是由哪种因素引起的，可能导致结构内部出现拉应力的变形主要有以下五种情况：商品混凝土质量、施工温差大、内模拆模过早、梁体养生不到位、腹板波纹管位置布筋不足。1.商品混凝土质量

混凝土浇捣过程中,特别是夏季高温、空气相对湿度较小时,由于混凝土表面水分急剧蒸发,形成很大的混凝土内外湿度梯度,混凝土表面在很大的拉应力下被拉裂,特别是混凝土截面薄弱处极易普遍出现裂缝.商品混凝土施工时对环境湿度的要求要比传统现场搅拌混凝土高的多,养护时间也要大大提前。影响商品混凝土干缩的因素主要有:(1)水泥用量太高会加剧收缩.(2)砂、石材料中含泥量增大也会加剧收缩.(3)坍落度大的混凝土产生干缩的可能性较大.(4)掺加缓凝型外加剂由于延缓了混凝土的凝结时间,因而会增大干缩的可能性.2、施工温差大

通过查看施工日志，混凝土节块浇筑完成时间均为晚上，经历了夜晚、中午等一天中温度最高和最低峰时，早晚温差大，水泥水化和环境温度变化的共同作用使砼内外部产生温差，砼内部不受或者少受环境温度变化影响，表面受环境温度变化影响则产生裂缝。影响温度裂缝的因素有:（1）水泥品种和混凝土掺合料 由于粉煤灰、矿粉在水泥中水化速度较慢,与硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥相比,粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥均有比较低的水化热,混凝土温峰出现的时间摧迟,所以用这些品种的水泥所配制的混凝土,产生温度裂缝的倾向比用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥所配制的混凝土的低.与不掺掺合料的混凝土相比,掺合了粉煤灰等活性掺合料的混凝土的温升开裂程度也能够降低。

（2）混凝土结构体的体积

混凝土结构体体积越大,一般其表面系数越小则散失出去的热量的比例越小,相应地混凝土内部温度越高。（3）环境温度

评价混凝土发生温度开裂可能性大小的主要指标是考察混凝土的内外温度差,环境温度越低,混凝土内外温差越大,发生温度开裂的危险性也越大。

3、内模拆模早

由于本工程施工工期紧，为加快施工进度，拆模时间基本都是浇筑完混凝土第二天，此时混凝土水化热所产生的热量处于峰值状态，拆除模板后，混凝土表面的温度急剧下降，从而导致内外温差较大产生拉应力而导致混凝土开裂。

4、梁体养生不到位

混凝土养生包括湿度和温度两个方面。养生不仅仅只考虑浇水，而不考虑混凝土温度变化，是一种传统认识上的误区。在箱梁拆除模板后，由于混凝土表面与内部的湿度和温度均不同，板的临空面水分散发快、混凝土收缩发展快，而在混凝土内部水分散发慢、混凝土收缩发展慢，从而导致混凝土内部出现拉应力。内部后期湿度一般能稳定在一定范围内，而外部湿度变化明显，内外存在明显的湿度差，从而导致混凝土内外收缩出现明显差异。

5、腹板波纹管位置布筋不足 对桥上所有裂缝进行统计分析，发现裂缝具有一定规律性，基本都是沿着腹板波纹管位置走向，从而判断可能是混凝土受温度及其他原因产生拉应力时，波纹管位置截面尺寸相对较小，最为薄弱较易拉裂，可通过波纹管附近局部加强有效控制。

四、裂缝控制措施

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。

（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。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，适当控制拆模时间，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。

（6）对腹板波纹管位置用钢筋进行局部加强。

五、结语

预应力连续箱梁由于混泥土标号高、水泥用量大、施工时间长，加之预应力管道密集等因素，裂缝出现较为普遍，本文分析了预应力混凝土连续箱梁非结构裂缝的成因及预防裂缝产生的措施。根据笔者在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。