鋼筋溷凝土空心橋板裂縫成因及防治措施

1、鋼筋混凝土空心橋板裂縫成因及防治措施 陳國祥 河南省商丘市水利科技推廣中心 郵編 476000 摘要:裝配式鋼筋混凝土空心板橋是我國目前建造在干、支溝上的主要農(nóng)用橋梁結(jié)構(gòu)形式之一。本文從提高工程內(nèi)在質(zhì)量，改善施工方法入手，對空心橋板裂縫的形成原因進行了詳細的分析和計算，對已產(chǎn)生的裂縫和防止裂縫的產(chǎn)生提出了切實可行的防治措施。關(guān)鍵詞 農(nóng)用 空心板 裂縫 防治 措施上世紀八十年代以來，我市在干、支溝上建造農(nóng)用橋梁多以鋼筋混凝土空心板橋為主。該橋型下部采用雙柱式鋼筋混凝土灌注樁排架，上部為鋼筋混凝土空心板裝配式結(jié)構(gòu),使用情況良好，形成了定形設(shè)計。但標準低，跨度小，孔數(shù)多，對河道行洪不利。隨著經(jīng)濟的發(fā)

2、展和防洪的需要，目前橋梁單孔跨度已由原來的5.0米提高到10米，但從臨近市區(qū)使用情況看，大多在板底部出現(xiàn)不同程度的橫向裂縫。2011年春夏，我市在東沙河（梁園區(qū)段）治理工程中，從提高工程內(nèi)在質(zhì)量，改善施工方法入手，較好地解決了這一問題。東沙河（梁園區(qū)段）治理工程共建造17座橋梁，圖紙由商丘市水利建筑勘測設(shè)計院提供，設(shè)計荷載標準為公路二級（折減），板寬1.0米，板高0.5米，路面凈寬7.0米（其橫斷面見圖1）。其中帥先施工的一座出現(xiàn)裂縫。裂縫集中出現(xiàn)在空心板的底面跨中附近2.0-4.0m范圍內(nèi)。數(shù)量一般為10-20條不等，縫的長度多占板寬的1/3-1/2,個別形成錯位形或間斷式裂縫貫穿全板寬。經(jīng)

3、用裂縫刻度儀量測，裂縫寬度多在0.1-0.2mm,最大不超過0.3mm（見圖3）；深度在10-20mm,間距在 圖1 橋孔橫斷面圖（單位：mm）140-200mm，平均間距180mm,并具有如下特征： EQ oac(,1)不是所有橋板都發(fā)現(xiàn)裂縫,在該橋共4孔28塊橋板中,有14塊發(fā)現(xiàn)裂縫,占50%； EQ oac(,2)橋板安裝前未發(fā)現(xiàn)裂縫,而是在安裝時或安裝后至路面混凝土鋪裝層澆筑前這段時間內(nèi)先后發(fā)現(xiàn)的； EQ oac(,3)雖然裂縫,但對混凝土通過取試塊試壓、回彈儀及超聲波檢測儀檢測,其強度均滿足設(shè)計要求； EQ oac(,4)縫寬都在規(guī)定的范圍內(nèi)（SL-T191-2008規(guī)定：二類環(huán)境時

4、結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土縫寬圖3 橋板底部裂縫開展形態(tài)限值為0.3mm；結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土保護層厚度大于50mm時可增大0.05mm）。顯然,這種裂縫不影響橋的使用,但會使人們產(chǎn)生不安全感,且一旦加深加寬,伴隨著混凝土的碳化，容易銹蝕鋼筋，減少工程使用壽命。 一般講，普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件帶縫工作是正常的，經(jīng)濟的,也是安全的。但如果設(shè)計上要求抗裂再出現(xiàn)裂縫的話，就應(yīng)另當別論。因此,針對上述情況,從板的設(shè)計、預(yù)制、安裝等方面查找原因，采取有效措施,盡量避免裂縫發(fā)生。 1、運行期強度和抗裂驗算?？招臉虬澹ㄔO(shè)計尺寸和配筋見圖3）圖3 空心橋板設(shè)計尺寸和配筋圖和其他裝配式橋板一樣,為簡支梁結(jié)構(gòu),屬受彎構(gòu)件?；炷?/p>

5、保護層厚度也符合要求，考慮C40混凝土路面鋪裝層與空心板的共同作用而計入板的計算厚度，實際配筋率為1.3%（規(guī)范規(guī)定不得小于0.15%），橋板之間有橫向連接結(jié)構(gòu)（見圖4），據(jù)此驗算其強度和抗裂度均滿足要求，因而空心橋板結(jié)構(gòu)在使用時不存在產(chǎn)生裂縫的必然性。 圖4.a.板間連接結(jié)構(gòu)圖 圖4.b.板間鉸縫連接結(jié)構(gòu)圖圖4 橋板橫向連接圖 2、靜載荷試驗。為安全起見，商丘市水利建筑工程質(zhì)量檢測站對該橋在設(shè)計荷載（未計入沖擊系數(shù)）作用下橋板跨中底面混凝土應(yīng)力、撓度和裂縫開展寬度等方面進行了靜載荷試驗。試驗結(jié)果表明： EQ oac(,1)、橋板結(jié)構(gòu)跨中底面混凝土處于受壓狀態(tài)，因而在兩裂縫之間不可能再出現(xiàn)新的

6、裂縫； EQ oac(,2)、跨中撓度實測值與理論值基本相符，卸載后恢復(fù)原狀態(tài)； EQ oac(,3)、板底最大裂縫開展寬度由加荷前的0.2mm增加到0.3mm,卸載后恢復(fù)原狀態(tài)。結(jié)論：在設(shè)計荷載作用下，結(jié)構(gòu)處于彈性工作狀態(tài)。 3、施工期強度和抗裂驗算。橋板在未澆筑路面混凝土鋪裝層,形成整體結(jié)構(gòu)前，長度和重量相對較大，而剛度相對較小，因此驗算分四種情況:第一種是起重機按設(shè)計吊點吊起橋板在空中運動，橋板除受自身重力外，還受動荷載影響；第二種是橋板安裝就位后只受自身重力影響，但其支承點距離和吊點相比增大；第三種是平板汽車將橋板從預(yù)制場運至施工現(xiàn)場，除第一孔外，輪胎式起重機就必須通過已安裝就位的橋板

7、才能進入下一孔工作位置。安裝好的橋板到路面混凝土鋪筑前尚未形成整體, 吊車的兩側(cè)車輪分別行駛在已安裝好的兩塊橋板上(吊車的自重視其起重力的大小，一般為單塊板重的3-4倍)；第四種是吊車到達工作位置后，四個支腿中兩個支腿支撐在排架梁上，另兩個支腿則支撐在四塊橋板上（每個支腿下方橫向墊有2米長方木）。經(jīng)計算，第一、二種情況強度和抗裂度滿足要求，第三、四種最不利情況當屬前者，最不利位置是吊車重軸行駛在橋板跨中，重軸重量分別由兩塊橋板承擔。此時每塊橋板除承受自身重量外，還需承擔吊車重軸重量的一半（偶然荷載集中力），計算簡圖如圖5所示。計算得跨中偶然荷載組合最大彎矩=4.1*10Nmm。驗算得強度安全系

8、數(shù)為1.7，大于規(guī)定值1.0，可見強度足以滿足要求。取混凝土軸心抗拉強度標準值,截面抵抗矩塑性系數(shù)=1.45，混凝土拉應(yīng)力限制系數(shù)=0.85，按材料力學公式計算得換算截面受拉邊緣彈性抵抗矩=3*10mm。根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，水工鋼筋混凝土受彎構(gòu)件抗裂按驗算。計算結(jié)果得抗裂安全系數(shù)為0.231.0（規(guī)范規(guī)定值），不滿足要求。圖5 簡支梁計算簡圖裂縫成因分析。混凝土是由水泥、粗細骨料和水等組成的非勻質(zhì)脆性材料。由于各種材料物理力學性能不盡相同,在水泥遇水硬化、固結(jié)過程中,其變形也不同,就會產(chǎn)生初始應(yīng)力,形成內(nèi)部粗細骨料之間出現(xiàn)肉眼看不見、不規(guī)則的微細裂縫，這是導致混凝土抗拉和抗壓力學性能差別較大的根

9、本所在，也是導致空心板裂縫不一致的主要內(nèi)在原因；混凝土的內(nèi)在質(zhì)量與外部施工條件密切相關(guān),外部施工因素的影響程度不同,所產(chǎn)生的結(jié)果也不同，這是空心板裂縫不一致的主要外在原因。檢查橋板整個施工過程,主要原因有下列幾點。 （1)、混凝土內(nèi)在質(zhì)量方面。 EQ oac(,1)振搗方式不當。不正確的振搗方式如欠振或過振，會造成混凝土內(nèi)部不密實或混凝土砂漿大量向低處流淌，致使混凝土不均勻沉降收縮而影響內(nèi)在質(zhì)量； EQ oac(,2)現(xiàn)場養(yǎng)護不好?？招陌鍧矒v后未能用草袋等物及時覆蓋和保濕養(yǎng)護，其后灑水養(yǎng)護又不及時，可能影響橋板強度。 (2)、施工方法方面。吊裝時未考慮到空心板的承載能力和施工荷載的大小，吊裝機

10、械直接上橋作業(yè)是導致空心板開裂的外在誘因。處理措施。 （1）提高混凝土內(nèi)在質(zhì)量方面。 EQ oac(,1)嚴格按照設(shè)計混凝土配合比施工。在混凝土的選料、配料、拌和、澆搗等方面，切實按照現(xiàn)行施工規(guī)范要求進行。 EQ oac(,2)加強混凝土空心板的養(yǎng)護?；炷脸跄笏儆貌荽采w，并經(jīng)常灑水養(yǎng)護；同時向板空心內(nèi)充水，使空心板內(nèi)外各個部位在規(guī)定的養(yǎng)護時間內(nèi)都能經(jīng)常保持濕潤。 （2）施工方法方面。 EQ oac(,1)嚴格控制橋板的安裝時間，不足28天齡期不得吊裝。 EQ oac(,2)運輸時應(yīng)緩慢行駛，避免強烈震動；橋板吊裝時，要保證輕起穩(wěn)放；禁止野蠻施工。 EQ oac(,3)對發(fā)現(xiàn)的裂縫逐一鑿開，用纖維混凝土按照有關(guān)規(guī)定進行修補。 EQ oac(,4)起重機械應(yīng)利用施工圍堰或臨時便橋作為工作平臺吊裝作業(yè)，施工期間橋上嚴禁通車行人；起重機械必須上橋作業(yè)的，應(yīng)至少在每一塊需要承受活荷載的橋板下牢固地設(shè)立三個支撐，每個支撐均應(yīng)具有獨立承擔板上最大活荷載的能力，以使橋板成為臨時多跨連續(xù)梁；當?shù)踯囍葻o法支在多跨連續(xù)梁上時，應(yīng)在支腿所在板下設(shè)立支撐。板下支撐不得撤銷，直到橋面混凝土鋪裝層達到設(shè)計強度。 6、結(jié)束語。東沙河（梁園區(qū)段）治理工程