桥梁工程大体积混凝土的裂缝问题研究

文/仲浩然、王书栋 南通路桥工程有限公司 江苏南通 226000

桥梁工程大体积混凝土的裂缝问题研究

文/仲浩然、王书栋 南通路桥工程有限公司 江苏南通 226000

文章首先对大体积混凝土裂缝问题及其主要特点进行分析，然后结合某桥梁工程施工实例，对承台结构大体积混凝土温度场计算方法进行简要概括，侧重探讨承台结构大体积混凝土裂缝控制的施工要点，并根据温度监测结果总结裂缝控制的效果，望能够为同类工程大体积混凝土施工提供借鉴与参考。

桥梁工程；大体积混凝土；裂缝

1、大体积混凝土裂缝问题

对于桥梁工程而言，桥梁工程大体积混凝土温度裂缝表现出了以下两个基本特点：第一是因结构变形造成温度裂缝缺陷。在大体积混凝土结构出现裂缝缺陷后，变形得到部分或全部满足，就会导致应力松弛问题的发生。混凝土材料虽然具有脆性特点，但同样有良好的韧性，故可以通过对配比进行改进，提高密实度的方式强化大体积混凝土变形能力，实现对裂缝问题的有效控制；第二是大体积混凝土温度裂缝的形成过程具有时间性以及传递性的特点，即自受到大体积混凝土温度变形作用力影响开始，至变形产生温度变形应力，再到裂缝的产生与扩展，是在不同时间中发展形成的，这也正是大体积混凝土温度裂缝与其他结构外荷载裂缝最为显著的差异。

2、工程概况

xx桥梁工程全长的1.48km，工程建设总投资额为14100万元，主桥结构为90m+ 3×160m+90m预应力混凝土连续钢构桥梁，桥墩结构为薄壁空心墩，墩高分别为135.0m，130.0m，80.0m，以及55.0m。其中，2#～3#桥墩下方均布置有24根桩基，承台分左侧、右侧幅，顺桥向承台尺寸为18.5m，横桥向承台尺寸为11.5m，承台厚度为4.0m。承台部分施工平面图如下图所示（见图1）。

图1 承台施工平面图

3、承台混凝土温度场计算

本工程中桥梁2#～3#桥墩承台厚度均为4.0m，最小平面尺寸为11.5m，故在承台部分施工期间，混凝土内部热量传导多集中在竖直方向，等温线呈水平趋势，可根据该特点将温度场计算简化为一维计算方式。本工程现场施工在冬季低温条件下开展，施工期间具有外部环境温度低以及昼夜温差大等问题，为了避免因温度差异所致大体积混凝土裂缝缺陷的产生，需要在混凝土浇筑后进行内部降温处理。降温处理的基本思路是：在混凝土结构内部埋设测温点以及冷却水管，在冷却水内部循环过程中有效降低内部温度，缩小混凝土结构内外部温度差异（以温度差异低于25℃为标准），并配合测温点测量结果把握混凝土结构温度变化，以此作为冷却水流量的调整依据，实现对温度的合理控制。大体积混凝土浇筑完成后，还可通过内排外保的方式使混凝土表面处于近似于恒温的状态。假定本工程承台结构混凝土浇筑时表面温度为当天平均气温，混凝土浇筑前基岩开挖面温度也可维持在当天平均温度水平，开挖面以下2.0m温度相对下降2℃左右。根据显示差分法则可以计算得到承台基础的温度分布以及变化规律。

4、承台大体积混凝土施工要点

第一，合理选用大体积混凝土拌合设备。本工程中承台结构一次性浇筑混凝土工程量为851.0m³，按照30.0h工程量浇筑完成，浇筑进度为30.0m³/h，考虑到大体积混凝土拌合需要有一定的保证能力，故优先选择最大拌合能力为50.0³/h的HZS750拌合站，另配合使用JS500强制拌合机。

第二，运输车辆计算。由于本工程中2#～3#桥墩承台基础与拌合站距离不足100.0m，且承台相互间沟通良好，地势平坦并且无其他交通干扰，正常情况下现场配置3台混凝土运输车辆即可满足大体积混凝土施工要求。

第三，大体积混凝土下料选择。本工程中承台结构平面尺寸为18.5m×11.5m，混凝土摊铺厚度按照50.0cm/层进行控制，每层混凝土摊铺工作量为101.0m²，3.0h内可完成浇筑作业。同时，考虑到本工程中承台顶面均位于原地面以下1.0m～2.0m，加之周围场地条件良好。根据上述条件，为确保大体积混凝土浇筑速度理想，在承台周边多处设置混凝土滑槽以及混凝土输送泵，配合完成中部大体积混凝土浇筑作业，以多点下料的方式可确保混凝土原料在搅拌完成后及时入模，从而保障浇筑速度的理想。

第四，本工程中承台施工作业在冬季低温状态下完成，根据大体积混凝土保温计算，应当准备充分的保温材料以及保温设施。混凝土拌合站搭设塑钢保温棚，拌合用水在拌合站内进行采暖预热处理。同时，在拌合站设置保温门，自动开启/关闭，以确保混凝土出机温度达到理想状态。

5、承台大体积混凝土温度场监测

本工程中2#～3#桥墩承台结构体积较大，为确保承台施工的整体性与连续性，要求大体积混凝土一次性浇筑完成，强度等级为C30等级。为避免大体积混凝土结构出现温度裂缝缺陷，在砼结构浇筑开始时同步接通冷水，连续15d，根据天气变化进行适当调整，以出水口温度≤40.0℃为控制控制标准。为反应承台大体积混凝土内部温度场温度变化情况，沿长轴线垂直方向布置测点，水平方向布置5个，现场施工中定时定点进行温度监测，监测设备为直流电位差计量仪，精确到0.05等级。温度场监测结果如下图（见图2）所示：

图2 承台大体积混凝土温度场监测结果示意图

结语：

本文结合某桥梁工程承台大体积混凝土施工问题展开研究与分析，通过对大体积混凝土温度场的模拟分析，为施工方案的选择提供了指导，并配备了相应的温度控制以及温度变化监测方案。承台大体积混凝土内部温度场温度变化监测数据显示本工程中所采取的施工方法与温度控制监测措施有良好可行性，值得引起工程实践的关注与重视。

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