预应力混凝土箱梁梁体裂缝的成因分析及防护措施

张建文

摘要：预应力混凝土箱梁结构已经成为道路桥梁的重要结构之一，该结构不但截面抗扭刚度大，而且适应悬臂、顶推等现代施工方法，在施工与使用过程中都具有良好的稳定性，有效的提高了整个道路桥梁的质量。然而，在预应力混凝土箱梁的使用过程中，很容易出现梁体裂缝，影响其强度、耐久性及使用功能的正常发挥。本文就预应力混凝土箱梁的裂缝及其成因进行分析，并探究其有效防护措施。

关键词：预应力混凝土箱梁;梁体裂缝;成因;防护

在我国道路桥梁施工建设过程中，道路桥梁的结构形式和施工质量会受到诸多因素的影响。目前，随着我国国民经济的进一步发展，对于道路桥梁的质量和使用功能也有了更高的要求，传统道路桥梁结构形式已经无法满足这一要求。近年来，我国诸多在建道路桥梁施工过程中，预应力混凝土箱梁结构得到了广泛应用。该结构能够有效提高道路桥梁的刚度和承载能力。因此在预应力混凝土箱梁的设计、施工工作中，要求相关部门和工作人员必须要加强对梁体裂缝问题的研究，并采取有效措施加以预防和控制。

一、预应力混凝土箱梁梁体裂缝的分类

在预应力混凝土箱梁结构中，裂缝出现的大致区域和方位不同，其成因不同，裂缝的类型也不同。要想对裂缝问题进行有效的预防和控制，先要做好裂缝类型的分析。根据分布，预应力混凝土箱梁的梁体裂缝大致分为以下六种：

1、边跨斜裂缝：

该裂缝集中出现在桥梁支座附近，倾斜角度约为十五度角。

2、边跨水平裂缝：

该裂缝主要出现在边端支座区域或者腹板的上缘部位，裂缝的整体形态为水平分布。

3、中跨斜裂缝：

该裂缝主要集中在支座附近，与边跨斜裂缝在形态上大致相似，倾斜角度约为四十五度角。

4、中跨水平裂缝：

一般情况下，该裂缝集中出现在上面的1/4～3/4跨之间的区域。

5、边跨水平与斜裂缝同时出现：

预应力混凝土箱梁梁体的边跨区域，可能会同时出现水平裂缝与斜裂缝，这种裂缝比较复杂，主要出现在腹板的上缘。

6、中跨水平与斜裂缝同时出现：

预应力混凝土箱梁梁体的中跨区域，也可能会同时出现水平裂缝与斜裂缝，这种情况同样集中于腹板的上缘，而且多以水平裂缝为主。

二、预应力混凝土箱梁梁体裂缝的成因

梁体裂缝是预应力混凝土箱梁常见的通病之一，倘若不加以处理，任由裂缝在施加预应力之后发育，便会影响梁体的强度和承载能力。下面本文将对裂缝的成因进行分析，以便采取有效的防护措施。

1、原材料方面：

众所周知，原材料质量是影响工程质量最直接的因素，也是最主要的因素之一。在预应力混凝土箱梁的施工过程中，多采用高标号、高强度混凝土，所用水泥通常标号较高、用量较大，凝结过程过释放的水化热也较多，很容易出现温度裂缝。同样，粗集料的岩性、粒径、含泥量及含量，细集料的颗粒级配、表面性状、含泥量及砂率，都会对混凝土拌合物的工作性能产生较大影响，直接或间接影响混凝土的收缩，对混凝土各种裂缝的产生有较大影响。

2、工艺方面：

预应力混凝土箱梁施工工艺较多且比较复杂，其中任何一个工艺出现问题，都会影响梁体的施工质量。

（1）在混凝土的拌和过程中，搅拌时间的长短、水灰比的大小，都会影响混凝土的和易性，引发出现干缩裂缝的可能。

（2）在混凝土浇筑过程中，布料方式和振捣程度都很重要，倘若振捣不足会影响梁体施工质量，而过振则会导致拌合物离析，从而影响混凝土的均匀和稳定性，增加各种裂缝出现的可能。

3、养护方面：

预应力混凝土箱梁浇筑成型之后，必须针对混凝土的结构特点，采取必要的养护措施，这样才能够保证其质量，防止裂缝问题的产生。如果不能及时而有效的对梁体进行养护，梁体表面的水分会迅速蒸发，形成表面裂缝。此外，如果对其梁体的温度控制不到位，梁体内外温差过大也会引发结构裂缝。

4、其他方面：

如设计因素、参数计算、日常维护、应力变化等。

三、预应力混凝土箱梁梁体裂缝的防护措施

在高度重视梁体裂缝的同时，针对可能引发梁体的裂缝的诸多因素，我们将采取以下措施进行防护：

1、加强施工用原材料的质量控制：

（1）在满足设计要求、保证混凝土强度的前提下，尽可能选用低水化热的水泥。与此同时，优化混凝土配合比，选取较低的水泥用量和较小的水胶比，以降低水泥凝结硬化过程中的水化热。

（2）按相关要求对进场原材料进行存放，以免水泥受潮变质、粗细骨料窜料，影响混凝土拌合物的性能。

（3）严格执行原材料进场检验报验程序，避免将未经检测或者不合格的原材料用以混凝土拌和。

2、规范梁体施工工艺：

（1）结合混凝土试拌，确定拌合物拌和时间。一般以两分钟为宜，过长或过短都会影响拌合物的和易性。

（2）结合原材料特别是粗细骨料的含水率，对拌合物的水灰比进行严格控制。与此同时，可以考虑掺入适量的添加剂改善拌合物的性能。

（3）选取合適的时间段进行梁体浇筑，一般多选用一天温度较低的时段。

（4）结合首件方案及施工经验，对混凝土进行合理而均匀的布料。

（5）控制振捣器的移动间距和作用半径，振捣的时间以混凝土停止下沉，表面平坦泛浆为宜。

3、加强成品养护：

梁体浇筑成型后，应在收浆完成后立即进行养护。可以通过覆盖草帘、土工布，洒水或自动喷淋等方式进行养护，在保证梁体表面湿润的同时降低梁体内外温差。

4、加强施工管理：

预应力混凝土箱梁的梁体裂缝，也可能是由于梁体自身的施工设计不到位引起的。这就要求设计人员在梁体结构设计的同时，加强预防裂缝的相关设计。结合施工场地的实际情况，针对裂缝出现的原因，严格控制设计的各个环节，确保设计方案的科学性、可行性和有效性。设计结束之后，还应对图纸进行审查，尤其是预防裂缝方面设计的审查，及时发现问题并加以改进，尽可能防止梁体裂缝的发生。

结束语

综上所述，在我国道路桥梁施工建设中，预应力混凝土土箱梁作为一种重要的结构形式，能够有效的提高道路桥梁的刚度和承载力，积极推动我国道路桥梁的施工建设和道路交通事业的发展。在预应力混凝土箱梁建设过程中，裂缝问题是最为常见的问题，造成裂缝问题的原因也是多方面的，包括施工原材料、施工工艺和成品的养护等。这就要求相关部门在施工的过程中，加强对裂缝形成因素的控制，做好裂缝预防工作，切实提高预应力力混凝土箱梁的质量。