預應力砼連續(xù)箱梁裂縫產(chǎn)生的原因分析
作者:楊立華
預應力砼連續(xù)梁以其結(jié)構(gòu)整體性好、大跨度，減少橋面伸縮縫個數(shù)使行車變得舒適，而在高速公路和城市快速路工程中得到廣泛應用。現(xiàn)在預應力砼連續(xù)箱梁一般均按照全預應力結(jié)構(gòu)設(shè)計（即為預應力A類構(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應力砼連續(xù)梁橋談一下預應力砼連續(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標馬克特大橋為3孔（30米+40米+30米）一聯(lián)的預應力砼變截面連續(xù)箱梁，頂板砼澆注5天后，頂板砼強度為46.5Mpa，是設(shè)計強度50Mpa的93%，我們拆除翼板模板和腹板模板，發(fā)現(xiàn)9、10號墩墩頂兩側(cè)均有垂直于梁體的裂縫，裂縫呈上寬下窄形式，裂縫開始于翼板懸臂處（第一次澆注砼的終點），終于腹板高度的1/3~1/4處。以上裂縫很有規(guī)律性，說明產(chǎn)生原因相同：
① 地基不均勻沉降造成，9、10號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完成，而遠墩處均為經(jīng)過換填處理的軟土地基，砼澆注12小時后發(fā)現(xiàn)地基還在一直下沉，而此時墩頂處已不再下沉，因此遠墩處砼下沉對墩頂砼產(chǎn)生拉應力，導致墩頂兩側(cè)砼開裂。
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號墩處梁體最高（梁高2.3米），跨中1.5米高，澆注砼時只顧及由最低點向最高點澆注的原則，因此用兩臺泵車同時在兩個中墩初開始澆注砼，而9、10號墩處支架下沉瞬時完成，其它部位卻一直在下沉，導致砼開裂。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。
施工前必須及早對地基（特別是南方軟土地基）進行處理，可采用換填法和周圍挖排水溝用井點法降水使地基固結(jié)，減少后期下沉量；支架安裝后必須對支架和基礎(chǔ)進行預壓，消除支架非彈性變形。澆注砼時必須遵循現(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，裂縫深度較小（只有5mm），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)計上一般要求在4d內(nèi)澆注頂板砼，實際上不可能）。
此時，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。一般來講，設(shè)計上考慮結(jié)構(gòu)總體受力較多，對構(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，我認為在設(shè)計時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，而又無法釋放集中應力的中橫梁附近）；施工時盡量縮短兩次澆注砼的時間差；加強砼的養(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標東興特大橋為等截面連續(xù)箱梁，梁長120米（35米+50米+35米），一般懸臂長度為2.5米，翼緣厚度為15cm，懸臂端部厚度為50cm。頂板砼澆注30小時后，發(fā)現(xiàn)翼板懸臂端部出現(xiàn)縱向裂縫，裂縫長度不等，最長的有1.7米。砼澆注6天后開始拆除翼板支架（砼強度已經(jīng)達到設(shè)計強度92%），發(fā)現(xiàn)裂縫長度和寬度均有發(fā)展趨勢。
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,這應該是裂縫產(chǎn)生的主要原因；從設(shè)計角度考慮，我認為頂板橫向鋼筋配置不足，14標與13標箱梁翼板懸臂長度相同14標箱梁頂板橫向鋼筋比13標多，14標施工時同樣存在翼板下沉量大于主梁支架下沉量的問題，而14標未產(chǎn)生同樣的裂縫。對于這種裂縫，筆者認為在提高施工水平的同時，設(shè)計者在設(shè)計過程中對懸臂較大的梁應考慮配置橫向預應力，尤其在城市橋梁設(shè)計中，考慮到結(jié)構(gòu)美觀，在梁高較小的情況下，給頂板配置預應力會減小懸臂翼板的厚度使之與纖巧的主梁相適應。
預應力連續(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種裂縫形式進行簡單分析，供同行參考。只要橋梁設(shè)計者和建設(shè)者共同努力，相信裂縫問題是可以解決的。
