大跨径连续梁裂缝形成原因及预防措施分析！

大跨径连续梁在交通土建中应用日趋广泛，施工技术日趋成熟，但是也出现了大量各种形式的裂缝病害，本文列举出一些常见裂缝，就其成因和施工中预防措施进行分析，为以后类似工程提供施工经验。
工程概况



跨 青岛南路特大桥起讫里程为改DK275+083.91-改DK277+866.38，桥梁中心里程为改DK276+475.15，桥长2783.19m。 结构形式为 66-32m 简支箱梁+1-(60+100+60)m 连续箱梁+1-(48+100+48)m 加劲拱连续箱梁+8-24m 简支箱梁。
该 桥位于威海市经区市郊，从小里程到大里程依次跨越珠海路、天东河、青岛南路、博通路、荣成路。连续梁主跨 100m，在改DK277+670.28～改DK277+770.28 段跨越荣成路，线路与被交道相交里程为改DK277+729.90。连续梁起迄里程：改DK277+609.43-改DK277+831.13，跨孔布置 为(60+100+60)m 连续梁。
上 部构造为 60+100+60m 现浇混凝土连续梁， 100m 主跨跨越荣成路通行净空要求为 5m。箱梁为单箱单室、变高度、变截面结构，中支点梁高 7.85m，跨中 10m 直线段及边跨 15.75m 直线段梁高 4.85m，梁底下缘按二次抛物线变化，边支座中心线至梁端 0.75m。箱梁顶宽 12.2m，底宽 6.7m。
该连续梁在施工过程中，梁体出现了各种形式的裂缝，本文结合现场实际情况，讲述大跨径连续梁裂缝产生原因及预防措施，为今后类似工程施工提供参考。
1连续梁的斜裂缝



此类裂缝也称作主拉应力裂缝，是目前连续箱梁桥中出现最多的一种裂缝。
裂缝特点：一般发生在支点和四分点附近，在梁轴线附近呈 25?～50? 方向开裂，并逐渐向受压区发展（宽度）和延伸（长度），甚至逐渐向跨中范围内扩展。
产生原因：斜裂缝的产生原因复杂，属剪切、扭转性质产生的主拉应力不足而引起。从破坏性质而言则属脆性破坏，该裂缝的产生对梁体十分不利，施工中我们要从以下几个方面加以控制：
1.1 竖向预应力筋的施工
竖 向预应力筋为增强腹板抗剪能力而设置，在竖向预应力筋的施工过程中，由于施工数量多，工作繁琐，重视不够，容易出现各种质量问题。例如：精轧钢旋入锚垫板 长度不足或焊接不牢靠导致张拉时被拉脱，漏张、漏灌浆、张拉吨位不足、未能及时灌浆而使预应力筋严重锈蚀；切割多余长度时使用氧焊切割导致应力损失和精轧 钢抗疲劳性降低。
竖向束的锚头空白区问题也应十分注意，其分布角度约为 26?，空白区会延伸至腹板，导致靠近翼板加腋处的腹板出现主拉应力裂缝。因此施工中我们要注意锚垫板下螺旋筋和钢筋网片的安装。
大 跨径箱梁的预应力竖向钢筋必须布置在腹板的中心线上。大跨径连续箱梁的腹板厚度一般会设计几个梯度进行变化，且均在腹板内侧加厚变薄，施工中工人偏好把竖 向预应力筋布置成一条直线，原因是方便纵向预应力筋的布设和非预应力筋的绑扎，且看起来美观，但是这种构造将会导致在腹板中存在一个预偏心而产生附加弯 矩，使腹板内侧受拉。尤其当箱梁悬臂板上满布活载而箱室上方空载时，将使腹板产生内侧拉应力，两者叠加后，腹板将会出现顺桥向的内侧纵向裂缝和加剧腹板主 拉应力裂缝的发生和发展，这种构造对受力很不利，因而，要求预应力竖向钢筋尽量对腹板截面进行对中布置。


1.2 纵向弯起预应力束施工
弯起束设置是为了增强结构抗剪能力，能显著减少支点处斜裂缝的发生。尤其在边墩，当梁高较小，竖向预应力筋锚头损失份额太大时，弯起束的作用尤为重要，施工中弯起位置的波纹管定位一定要准确。
1.3 混凝土的浇筑
宜在混凝土初凝之前完成底板及腹板浇筑，初浇混凝土终凝之前完成顶板部位施工，初浇混凝土初凝之后不得使用附着式振捣器，其上层混凝土浇筑宜用插入式捣固器，以避免对混凝土凝结的干扰，同时控制混凝土的浇筑时间。
控制下料速度和分层。混凝土浇筑按水平分层进行，每层混凝土的厚度控制在 30～40cm。安排混凝土浇筑顺序的原则是对称、均衡。模板变形较大处，如翼缘悬臂端，优先于顶板中部，使其较早变形稳定。
在混凝土浇筑中，跑模现象时有发生，这就容易使腹板厚度减小，从而导致主拉应力增大而出现斜裂缝。跑模严重的可以改变齿块位置或喇叭口方向角度，从而产生或加剧腹板裂缝。
连 续箱梁因具有薄壁、断面尺寸较大等特征，故温度应力复杂，在混凝土强度、弹性模量等指标还处于增长阶段时，容易出现裂纹，所以养护工作尤其重要。养护不到 位会加剧微裂缝的产生，这些微裂缝在荷载等因素下会发展延伸。连续梁斜裂缝常用的处理方法有压灌或封闭裂缝，粘贴碳纤维片，加厚腹板，增加预应力钢束等。 但均必须做好细致的加固设计工作，并进行精心施工。
2预应力混凝土连续梁的正弯矩裂缝



裂缝特点：常见于投入运营一段时间的连续梁，跨中位置常出现。
这种裂缝的产生主要是属预应力不足性质，既可能是设计原因，也可能是施工原因，可能是营运多年后部分预应力已经失效。施工中减少预应力损失的措施：
（1）减少混凝土收缩徐变产生的预应力损失。施工中我们要严格控制张拉时间，严禁在混凝土抗压强度不足设计75% 时张拉，最好在达到 90% 以上再张拉，混凝土龄期必须大于 5 天；
（2）减少预应力筋与孔壁之间的摩擦损失。施工中，我们要注意波纹管的定位及波纹管的平顺控制，波纹管的左右偏移可视为增大管壁摩擦系数。
（3）减少喇叭口和锚具应力损失。施工中喇叭口安装定位时法向一定要垂直于张拉面。
对于预应力混凝土连续梁正弯矩裂缝，在查明原因的基础上，可以采用增加预应力束的方法处理，但很可能要在体外施加预应力，此类性质的加固一般较麻烦，裂缝虽可部分地得以闭合和改善，上拱也可能得到微小的改善，但效果不是非常明显。
3连续梁纵向裂缝



纵向裂缝也是预应力混凝土梁中出现较多的一种裂缝。
裂缝特点：这种裂缝较多地出现在顶、底板上，顺桥向有的纵向缝已经连续贯通，有的较长，有的较短且不连续。
一般呈现在箱室内，不易发现，即在顶板的底面。常见的原因有：
（1） 顺桥向预应力过大，人们常有一种错误观点，认为预压应力留得大一点会比较安全一点。预应力混凝土是一种主动加力体系，过大的预应力也是有害处的，预应力过 大在正交向极易产生由泊松比而产生横向拉应变，甚至沿波纹管的方向产生规则性的纵向裂缝，加上管内积水、锈蚀钢束，此类裂缝的危害性极大，一旦发现，应立 即处理。因此在施工中我们要严格控制超张拉量，在计算伸长量时要以实验得出的 Ey 为准，实验得出的钢绞线弹性模量一般要大于厂家标识的。每个厂家生产的锚具锚圈口损失是不一样的，应该由实验所得，不能都归于常用的 6% 超张拉里头去。
（2） 横向预应力束布设不当。由于顶板厚度较薄，既要布置横向预应力束，又要布置非预应力钢筋，布置尺寸的精确掌握比较困难。在具体施工中，横向预应力束往往 “顺着穿过去”就行，没有起到位置控制的作用，造成预应力束偏心矩的实际偏差较大，使得易在顶板下缘出现纵向裂缝；横向预应力施加不足时，也会产生顶板纵 向裂缝。因此张拉时要严格控制。
4底板混凝土保护层劈裂



裂缝特点：劈裂位置大部分在跨中 L/4 处左右，相邻施工单元交接处。裂缝延伸至底板波纹管。
底板混凝土劈裂原因很多，可分为：
（1）底板预应力束布置过密；
（2）勾筋、防崩钢筋缺少或设置不当，勾筋没勾住下层钢筋，上下层钢筋未连成整体；
（3）波纹管接头过于粗大，且处于同一截面，造成该处截面消弱严重；
（4）波纹管接头不平顺，出现折角，张拉时产生较大向下分力；
（5）底板预应力束张拉集中。
施工中我们要注意：
（1）防崩钢筋的设置。底板波纹管密集，普通钢筋和齿块钢筋密集，切不可因位置冲突或操作困难少放防崩钢筋，勾筋一定要勾住下层钢筋节点。
（2）波纹管一定要定位好，保证线形正确，接头处理要平顺，不可用胶带缠出明显节点。
（3）特殊原因割掉的钢筋尤其是腹板箍筋要在附近补上。
（4）张拉底板预应力束时要有计划分批张拉、压浆。待上批水泥浆达到一定强度再张拉下一批。
5横隔板过人洞裂缝



裂缝特点：呈放射性。
这类裂缝形成原因是应力集中。
施工时不可因过人洞处钢筋密集种类繁多且短小而少放钢筋。
6锚下混凝土开裂



特点：锚垫板周围混凝土开裂，锚垫板内凹。
这类裂缝形成原因是张拉时混凝土强度不足。
施工时严禁在混凝土强度达不到规范要求或者龄期不大于 5 天时张拉。锚下钢筋网片和加强筋必须设置。
7齿板及其附近的裂缝



7.1 齿板尾部裂缝
裂缝特点：齿板尾部及与之相连的顶板底板出现裂缝，甚至出现齿板尾部混凝土崩落。
这类裂缝形成原因是张拉预应力筋束时，弯道内筋束对混凝土产生径向冲切力，预应力筋束弯道结束段的混凝土太薄，钢筋配置不足，导致混凝土冲坏。
施工时我们应注意齿块浇筑时应浇筑出足够的尺寸，不可匆匆收尾。齿块配筋数量要重点检查。齿块抗冲切力和拉力的钢筋一般都要延伸到底板一段距离，切不可认为离的远了就可有可无了。
7.2 齿块前和齿块后的裂缝
裂缝特点：底板、顶板或锚前出现顺纵向预应力筋束方向的裂缝，锚后出现水平向或斜向裂缝。
这类裂缝形成的原因绝大部分是设计原因，锚前混凝土虽纵向受压，但横向受拉；锚后混凝土受拉，且锚侧混凝土受剪；设计中将齿板设于顶板或底板而未紧贴腹板；锚前和锚后未设抵抗局部拉应力和剪切力的钢筋。
施工中要严格检查齿块钢筋数量。
8结束语



连续梁裂缝控制需要十分精准，关系到主体工程的质量好坏，施工要精心设计，做好前期调研，确保施工方案的可行性、便捷性。精细施工，建立严格检查制度才能有效预防裂缝病害的发生。