預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因分析

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預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁以其結(jié)構(gòu)整體性好、大跨度，減少橋面伸縮縫個(gè)數(shù)使行車(chē)變得舒適，而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)在預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁一般均按照全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（即為預(yù)應(yīng)力A類(lèi)構(gòu)件），在結(jié)構(gòu)上是不允許出現(xiàn)裂縫的。一旦出現(xiàn)裂縫，無(wú)論從美觀還是結(jié)構(gòu)性能方面都是有害的。如何提高其設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量，是橋梁建設(shè)者共同關(guān)心的主題。筆者就近幾年施工的幾座預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋談一下預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因及解決措施。
    1、墩頂兩側(cè)腹板產(chǎn)生垂直裂縫:廣州某快速路14標(biāo)馬克特大橋?yàn)?孔（30米+40米+30米）一聯(lián)的預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)箱梁，頂板砼澆注5天后，頂板砼強(qiáng)度為46.5Mpa，是設(shè)計(jì)強(qiáng)度50Mpa的93%，我們拆除翼板模板和腹板模板，發(fā)現(xiàn)9、10號(hào)墩墩頂兩側(cè)均有垂直于梁體的裂縫，裂縫呈上寬下窄形式，裂縫開(kāi)始于翼板懸臂處（第一次澆注砼的終點(diǎn)），終于腹板高度的1/3~1/4處。以上裂縫很有規(guī)律性，說(shuō)明產(chǎn)生原因相同：
    ①地基不均勻沉降造成，9、10號(hào)墩除支架支撐在系梁上和墩頂上，支架彈性壓縮變形在澆注砼后瞬時(shí)完成，而遠(yuǎn)墩處均為經(jīng)過(guò)換填處理的軟土地基，砼澆注12小時(shí)后發(fā)現(xiàn)地基還在一直下沉，而此時(shí)墩頂處已不再下沉，因此遠(yuǎn)墩處砼下沉對(duì)墩頂砼產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致墩頂兩側(cè)砼開(kāi)裂。
    ②砼澆注順序?qū)Ξa(chǎn)生以上裂縫有直接關(guān)系，由于是變截面梁，9、10號(hào)墩處梁體最高（梁高2.3米），跨中1.5米高，澆注砼時(shí)只顧及由最低點(diǎn)向最高點(diǎn)澆注的原則，因此用兩臺(tái)泵車(chē)同時(shí)在兩個(gè)中墩初開(kāi)始澆注砼，而9、10號(hào)墩處支架下沉瞬時(shí)完成，其它部位卻一直在下沉，導(dǎo)致砼開(kāi)裂。綜上所述，地基處理不到位是腹板產(chǎn)生裂縫的主要原因，因此對(duì)于采用支架法現(xiàn)澆連續(xù)梁施工地基處理是重中之重。
    施工前必須及早對(duì)地基（特別是南方軟土地基）進(jìn)行處理，可采用換填法和周?chē)谂潘疁嫌镁c(diǎn)法降水使地基固結(jié)，減少后期下沉量；支架安裝后必須對(duì)支架和基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)壓，消除支架非彈性變形。澆注砼時(shí)必須遵循現(xiàn)澆注地基薄弱處和正彎矩最大處，使地基變形和支架變形在砼澆注初始即發(fā)生的原則。
    2、墩頂處翼板底部產(chǎn)生裂縫（馬克特大橋）：裂縫位置與腹板裂縫位置一致，縫寬只有腹板裂縫寬度的1/4左右，裂縫深度較?。ㄖ挥?mm），而且從懸臂端部向翼緣方向衰減。砼的干燥收縮率隨砼齡期的增長(zhǎng)而衰減，一般在澆注砼7d后收縮已經(jīng)很微小，然而箱梁頂板翼板都在底板和腹板砼澆注后7~8天后澆注（設(shè)計(jì)上一般要求在4d內(nèi)澆注頂板砼，實(shí)際上不可能）。
    此時(shí)，頂板、翼板與腹板砼齡期相差7~8d，收縮率相差較大，因此頂板、尤其是長(zhǎng)條翼板砼收縮受到腹板、底板和橫隔梁組成的格子梁體的共同約束，加上腹板在橫隔板處已經(jīng)產(chǎn)生裂縫，故翼板在此處產(chǎn)生裂縫。一般來(lái)講，設(shè)計(jì)上考慮結(jié)構(gòu)總體受力較多，對(duì)構(gòu)造上的考慮較少。馬克特大橋翼板底層縱向鋼筋布置為直徑12mm鋼筋、間距15cm，這從構(gòu)造上講，配筋率還是偏低的。綜合以上原因，我認(rèn)為在設(shè)計(jì)時(shí)考慮在翼板底部加鋪直徑為10mm的防裂鋼筋網(wǎng)（只在收縮受約束較大，而又無(wú)法釋放集中應(yīng)力的中橫梁附近）；施工時(shí)盡量縮短兩次澆注砼的時(shí)間差；加強(qiáng)砼的養(yǎng)生。做到這些、雖然不可能完全避免裂縫，但是至少可以減少裂縫或減小裂縫寬度。
    3、翼板懸臂端部縱向裂縫：廣州某快速路13標(biāo)東興特大橋?yàn)榈冉孛孢B續(xù)箱梁，梁長(zhǎng)120米（35米+50米+35米），一般懸臂長(zhǎng)度為2.5米，翼緣厚度為15cm，懸臂端部厚度為50cm。頂板砼澆注30小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)翼板懸臂端部出現(xiàn)縱向裂縫，裂縫長(zhǎng)度不等，最長(zhǎng)的有1.7米。砼澆注6天后開(kāi)始拆除翼板支架（砼強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度92%），發(fā)現(xiàn)裂縫長(zhǎng)度和寬度均有發(fā)展趨勢(shì)。
    從施工角度考慮，翼板支架下沉最大值11mm，而主梁支架第二次澆注砼后下沉最大8mm,這應(yīng)該是裂縫產(chǎn)生的主要原因；從設(shè)計(jì)角度考慮，我認(rèn)為頂板橫向鋼筋配置不足，14標(biāo)與13標(biāo)箱梁翼板懸臂長(zhǎng)度相同14標(biāo)箱梁頂板橫向鋼筋比13標(biāo)多，14標(biāo)施工時(shí)同樣存在翼板下沉量大于主梁支架下沉量的問(wèn)題，而14標(biāo)未產(chǎn)生同樣的裂縫。對(duì)于這種裂縫，筆者認(rèn)為在提高施工水平的同時(shí)，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)懸臂較大的梁應(yīng)考慮配置橫向預(yù)應(yīng)力，尤其在城市橋梁設(shè)計(jì)中，考慮到結(jié)構(gòu)美觀，在梁高較小的情況下，給頂板配置預(yù)應(yīng)力會(huì)減小懸臂翼板的厚度使之與纖巧的主梁相適應(yīng)。
    預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁產(chǎn)生裂縫的原因多種多樣：砼配合比、砼振搗質(zhì)量、溫度變化、保護(hù)層厚度、鋼筋銹蝕等。筆者就施工中遇到的以上3種裂縫形式進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，供同行參考。只要橋梁設(shè)計(jì)者和建設(shè)者共同努力，相信裂縫問(wèn)題是可以解決的