連續(xù)剛構橋常見裂縫的起因和預防課件

連續(xù)剛構橋常見裂縫的

起因和預防

（施工方面）湖北滬蓉西高速公路大跨徑連續(xù)剛構橋施工工作會主講人：蔡國宏職稱：教授級高工單位：交通部公路科學研究院目錄一、混凝土的強度特征二、混凝土構件分類三、引起混凝土構件開裂的主要原因四、橋墩（或塔墩）靠承臺區(qū)段的豎向裂縫五、連續(xù)剛構和連續(xù)箱梁橋的裂縫1、零號塊的裂縫2、箱梁節(jié)段間施工接縫處腹板豎向裂縫3、箱梁腹板斜裂縫4、箱梁跨中腹板豎向裂縫和與其相連的底板水平裂縫5、箱梁翼板和底板縱向裂縫6、箱梁頂板和底板縱向裂縫7、箱梁底板保護層劈裂破壞8、錨下混凝土開裂和錨墊板變形9、齒板及其附近的裂縫六、現(xiàn)場澆注鋼筋混凝土和預應力混凝土連續(xù)箱梁橋常見裂縫或事故七、建議

一、混凝土的強度特征1、抗壓強度高——《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》所列混凝土強度等級范圍為C15~C80。有一種活性粉末混凝土抗壓強度可從200Mpa到800Mpa。2、抗拉強度低——只為抗壓強度的12—6%（1/8.3—1/16.7），抗壓強度愈高，此項百分比愈低。因此，單純靠提高混凝土強度等級來防止開裂，效果并不理想。

二、混凝土構件分類1、素混凝土構件2、鋼筋混凝土構件3、預應力混凝土構件三、引起混凝土構件開裂的主要原因1、荷載——包括自重、車輛荷載、人群荷載、施工設施荷載、風荷載、地震荷載、流水壓力、冰壓力、水浮力、土側壓力、預加應力。2、變形——包括收縮、徐變、水化熱、環(huán)境溫度變化、強迫位移（如基礎或支座變位）。構件間或同一構件不同部位間的約束作用、支座摩阻作用。

據(jù)調查資料，工程實踐中結構物開裂的原因，由“變形”因素或以“變形”為主因素引起的裂縫約占80%，由“荷載”因素引起的裂縫約占20%。對于超靜定結構，如連續(xù)剛構、連續(xù)梁、拱、桁架，由“變形”因素引起的拉應力遠超過靜定結構，如簡支梁。但過去人們對“變形”因素的重視程度遠不如“荷載”因素。施工階段出現(xiàn)的裂縫，更是與“變形”因素緊密相關。

四、橋墩（或塔墩）靠承臺區(qū)段的豎向裂縫

開裂現(xiàn)象：一般出現(xiàn)在第一、二澆注節(jié)段，豎向裂縫有一條或多條不符。開裂原因：承臺與橋墩（或塔柱）澆筑混凝土的齡期相差較大（20-30天或更長），承臺混凝土的收縮先期基本完成，而橋墩（或塔柱）混凝土澆注后，其混凝土收縮和水化熱降溫引起的收縮相互迭加，形成頗大的收縮量，這種收縮受到承臺接觸面（約束面）的約束，在墩身內產(chǎn)生拉應力，導致開裂。按理最大的約束應力在約束邊即橋墩與承臺交接處，但通常豎向裂縫下端距約束邊尚有一點距離，逐漸向上發(fā)展。這是因為橋墩混凝土在約束邊處受到承臺的“嵌固”作用，推遲或限制該處開裂，這種現(xiàn)象稱為“模箍作用”。

防裂措施：1、降低橋墩混凝土的收縮值和水化熱值，配制低收縮、低水化熱混凝土。一般采用降低水泥用量、摻加粉煤灰和精礦粉來實現(xiàn)。2、最大限度降低橋墩混凝土與承臺混凝土的齡期差。要求承臺澆注完成后5天即澆注橋墩，外地已有成功實例。

五、連續(xù)剛構和連續(xù)箱梁橋的裂縫開裂現(xiàn)象：零號塊高度大、體積大，一般分二次或多次澆注，其腹板上半段和頂板是最后澆注的，拆模時可在腹板上半段發(fā)現(xiàn)豎向裂縫，在頂板發(fā)現(xiàn)與之對應的水平縫（圖2）。有的零號塊還在底板和橫隔板門洞附近出現(xiàn)裂縫。

1、零號塊的裂縫開裂原因：零號塊分二次或多次澆注，第一次澆注的混凝土已完成大部分收縮并降溫，第二次澆注的混凝土的收縮和水化熱降溫引起的收縮，會受到第一層已澆混凝土的約束，因而開裂。其原因和承臺上方橋墩開裂類似，有的稱為“基巖約束效應”。

1、零號塊的裂縫防裂措施：（1）采用低收縮低水化熱混凝土。下大力改進配方，降低水泥用量，摻加粉煤灰和礦粉等。（2）盡可能采用連續(xù)一次澆注，萬一不得不采用二次澆注，也要盡可能縮短兩次澆注的間隔時間。（3）加強養(yǎng)護。（4）采用冷卻水管控制水化熱溫度。

1、零號塊的裂縫2、箱梁節(jié)段間施工接縫處腹板豎向裂縫圖3圖4開裂現(xiàn)象：豎向裂縫處于兩施工節(jié)段之間，嚴重的縫寬1-2mm甚至更寬（圖3）。

開裂原因：（1）懸臂澆注移動支架的整體剛度不夠，澆注過程中變形大，吊帶調節(jié)不靈；（2）混凝土澆注程序不對：先澆注后端（緊靠前一澆注節(jié)段），然后逐步向前端澆注，前端的荷載引起懸臂支架變形，導致后端混凝土裂開（圖4）。2、箱梁節(jié)段間施工接縫處腹板豎向裂縫預防措施：（1）支架必須具備足夠剛度和強度，必須采用相當于實際荷載的荷載預壓，除強度滿足需要外，其最大撓度應小于或等于2.0cm。（2）支架吊帶應便于調節(jié)，當發(fā)現(xiàn)前端撓度較大時，可給予調回。精軋螺紋鋼容易產(chǎn)生脆性破壞，是施工中的不安全因素。（3）采用正確的混凝土澆注順序，即先澆注前端，從前到后逐步澆注，當全節(jié)段混凝土接近澆完時，才澆注節(jié)段接縫處混凝土。（4）萬一施工中出現(xiàn)節(jié)縫開裂現(xiàn)象，必須向上級報告，停下來尋找原因，擬定整改措施，而不應隱瞞實情，用水泥砂漿一抹了之。

2、箱梁節(jié)段間施工接縫處腹板豎向裂縫3、箱梁腹板斜裂縫開裂現(xiàn)象：主跨和邊跨都會出現(xiàn)，多發(fā)生在跨徑1/4至端部范圍，也有與水平縫相連發(fā)展到接近跨中的，一般呈25~50度傾斜（下圖）。

開裂原因：腹板內實際主拉應力超過混凝土極限拉應力。（1）設計方面原因：未算出主拉應力最大部位；主拉應力容許值取用偏高（85年“橋規(guī)”所定混凝土軸心抗拉強度設計值偏高，C50為2.45Mpa；2004年“橋規(guī)”改為1.83Mpa）；腹板設計過薄。（2）施工方面原因：豎向預應力張拉不足；豎向預應力鋼筋管道壓漿不密實；豎向預應力筋錨頭銹蝕；腹板節(jié)段間裂縫使斷面削弱導致主拉應力值等急劇增加。

3、箱梁腹板斜裂縫改進措施：張拉豎向預應力采用測力扳手，嚴格控制張拉到位，采用二次張拉，防止預應力損失，對預應力管道采用真空壓漿技術，嚴格監(jiān)控飽滿度，封錨前認真清理錨頭槽孔，最好能涂抹阻銹劑，并采用低收縮混凝土澆注密實。

3、箱梁腹板斜裂縫4、箱梁皂跨中腹黨板豎向凡裂縫和求與其相噴連的底扶板水平節(jié)裂縫開裂現(xiàn)秧象：跨中窮區(qū)域繩腹板鼻下方譽豎向化開裂別、底社板水形平開總裂，傲二者御相連兵形成欲“└┘”形裂賢縫，有勿的橋在井建成后月若干年胡才出現(xiàn)旦這種裂胡縫（下判圖）?？缰忻蹞隙任橹鹉昴懺黾于?，超牧過設齊計中猶考慮獎徐變惠因素紗的撓種度值繩，有芽的橋蛙在撓醫(yī)度逐概年遞揀增趨脫勢放巧緩后準，又粥出現(xiàn)毀遞增住加快拜狀況撐。開裂原堪因：在恒載尚、活載傍諸因素亦作用下太，中跨嗚跨中為著正彎矩含區(qū)，下類緣受拉桿，通過鵝在下緣示張拉預導應力筋其束產(chǎn)生俗的壓應浙力來抵真消上述陽拉應力分，并使竿下緣保露持必要穿的壓應昏力儲備色，來防島止開裂冷。當該冊項壓應涼力不足行以抵消不拉應力半時，箱循梁下緣蘇就會出藝現(xiàn)裂縫鋤。具體換原因有叢：（1）底治板縱中向預狂應力認束張涂拉不劉足，論或預億應力丘損失榮過大研；（2）實窯際的唐混凝同土收低縮、疏徐變堪超過蠅設計與值，強收縮橡、徐艇變引夾起的澡預應警力損耽失；（3）橋紅梁實碗際截替面尺神寸和處重量鳴超過筋設計澇值，踐導致喉徐變頓影響賣增加次；（4）徐冒變發(fā)勁展導吊致箱蒜梁撓蔑度增趨加，襖跨中尚開裂曠，結眼構剛扭度降秩低（動跨中地開裂棋嚴重盡后會坑使其窩類似尸“塑鋪性鉸擋”）狹，進后一步既導致錄箱梁徐撓度灶增加橋；（5）預應截力管道稿壓漿不庸足，封它錨質量智不好，續(xù)會引起國錨頭和奇預應力仰筋銹蝕恰，導致烏預應力恩損失。預防措航施：（1）縱向禽預應力商張拉必蔬須足夠匹，防止做預應力秤損失；（2）設滲計時屋充分純考慮壘混凝腎土徐銳變因尖素；（3）采柔用真斧空壓聲漿技莊術，符嚴格部控制象飽滿辟度，浪確保豆壓漿判飽滿胳；（4）精聚心操自作封舊錨工渠藝，謀封錨慰前認旺真清任理錨懷頭槽魄孔，舌涂抹獲阻銹蘿劑，補用環(huán)撤氧砂羅漿涂任抹錨活頭，曠并采它用低攀收縮范混凝芽土澆幫注密辨實；（5）設葡置備憲用管瘦道和煙備用異束。5、箱掉梁翼粉板和愁底板去縱向撫裂縫開裂任現(xiàn)象源：翼板順映橫向預鴿應力鋼羨筋孔道晴位置開坡裂（圖7-1）。開裂原綁因：翼板嫂處于返懸臂畫箱梁錘橋的歉受拉訪區(qū)，舉其拉魔應力鵲靠施館加縱零向預徐應力薯予以盼抵消濱，在熱箱梁舒逐段醉澆注杯過程礙中，鴿當前葡端張水拉預瞞應力盲時，詠預壓俊應力際在箱虛梁內災是按綿一定矩斜角被（約45度）傳杜布的，莫在前幾沙段的邊脂緣即翼飯板部位腳會出現(xiàn)胳壓應力固死角（泄圖7-幻玉2）。當懲在這些猾壓應力紛死角區(qū)嶺域（或專預壓應遷力儲備搖很低區(qū)絨域）張麗拉橫向圖預應力委時，在壞橫向預適應力鋼吹筋周圍約產(chǎn)生的戰(zhàn)拉應力產(chǎn)與上述撕拉應力扣疊加，日引起翼辟板開裂溜。圖7-1圖7-2預防獄措施訪：（1）在縱傷向預應輛力張拉砍節(jié)段后石第三節(jié)蜘段才能祥張拉橫施向預應活力筋；（2）分二警次張拉凈橫向預嗎應力筋涂。6、箱地梁頂肢板和域底板左縱向膀裂縫開裂現(xiàn)萄象：頂板跨原中或跨沖中至加紫腋終點刊下方開夏裂（圖8-舒1）。開裂原置因：未設橫敬向預應耕力筋；戴橫向預緒應力筋值未在板氧跨跨中范下彎，姑因而在戲跨中截著面產(chǎn)生開正彎矩竄，促使俗其開裂霞（圖8-尸1）；縱僑向預應解力筋張柜拉過大添；混凝蚊土收縮脈、水化涂熱和表箱面溫度惡下降。預防措血施：正確設會計橫向英預應力副筋，使拐其在跨貪中下彎糞，正確牙施工；云嚴格控寨制頂板富縱向預鼓應力筋侮張拉值聚；采用返低收縮拉、低水檢化熱混竄凝土。圖8-1（1）頂板縱駛向裂縫6、箱梁棉頂板和急底板縱腐向裂縫開裂方現(xiàn)象疤：底板順墓縱向預效應力筋襲（管道微位置）木開裂（粥圖8-1）。開裂原艘因：底板預凳應力筋政束管道齡下方設艙計尺寸謊偏小，閥或實際偶施工的復尺寸小龍于設計藏值；底俘板橫向蛙鋼筋偏番小偏稀護；混凝廣土收縮宏、水化而熱降溫評。預防惹措施快：底板縱茄向預應留力管道村下方應怨有足夠存尺寸；竄底板內適應布設踐足夠的豆防收縮表鋼筋；砌采用低鮮收縮、勵低水化川熱混凝闊土。圖8-1（2）底扭板縱綁向裂迎縫6、箱梁仍頂板和委底板縱其向裂縫開裂行現(xiàn)象葉：合龍礎段頂傘、底旺板各斷有數(shù)座條縱僵向裂紗縫，產(chǎn)一般震不向鉗相鄰肢節(jié)段煉擴散吩（圖8-癢2）。開裂秋原因煩：合龍珍段混自凝土牧與相枯鄰節(jié)叉段混民凝土朋之間亮的收識縮差芝和水燈化熱弓降溫燥。預防措亡施：合龍批段更息應采抬用低辣收縮烈、低兼水化譜熱混磁凝土蚊；加蔬強養(yǎng)根生，吳克服閱板的稀下方詠不便狹澆水振養(yǎng)生歡的困犯難。（3）箱梁溝合龍段雁頂、底昏板縱向挽裂縫圖8-27、箱周梁底智板保版護層塌劈裂澇破壞損壞策現(xiàn)象芹和原嬸因：箱梁所底板刑在縱塑向呈顫曲線枕形，誦其縱災向預彼應力射筋也秩呈曲股線布案設，微張拉具時會撲產(chǎn)生青向下盾的徑筍向分濫力，堂當?shù)自獍逦磳以O置頃足夠大數(shù)量黨抵抗猶此徑機向分歷力的扯防崩膝鋼筋卡時，哄便會億產(chǎn)生墾劈裂插，造繼成嚴長重事碗故（今圖9）。圖9預防響措施袖：（1）在底堪板中布釘置縱向禮預應力侍筋主束貢的同時繭，為保伐證底板俗上下層值的縱橫威向構造衫鋼筋構雹成整體計骨架，慚應布置牢“平衡患鋼筋”傅（形鋼臉筋或棟稱防腐崩鋼膀筋）炕將上盛、下故層橫耳向鋼乎筋連端成整吧體。（2）底板脾中預應事力孔道靠下方的鳴混凝土鏡保護層烈應有足傅夠厚度瘦。（3）待蘭混凝尊土達收到設溉計要我求后翠才張覽拉縱拆向預龍應力曲。7、箱梁錄底板保折護層劈寄裂破壞8、錨下赴混凝土逢開裂和躬錨墊板座變形開裂霞現(xiàn)象全：錨墊板席周圍混械凝土開即裂，錨斯墊板內淹凹。開裂原品因：混凝仙土強桌度不非夠，梯錨下漫配置扛局部沿加強屋鋼筋歐不夠旅。預防梳措施撿：混凝匪土達拘到設南計要釀求的列張拉絕強度今后再陡行張冬拉，問仔細洲審查飲錨下緞配筋夕圖，叼若不挑足則撞予以餃加強野，并擴嚴格君按設愈計圖想施工鄰。9、齒船板及淡其附卻近的凳裂縫開裂現(xiàn)混象：齒板連尾部蠅及與裳之相降連的蠅頂板軟底板瀉出現(xiàn)尿裂縫輛，甚沉至出筍現(xiàn)齒旁板尾納部混抱凝土濫崩落楊。（筐圖10鞋-2）開裂眉原因氧：張拉預枕應力筋旬束時，評彎道內面筋束對嗚混凝土承產(chǎn)生徑壟向沖切廈力，預槐應力筋塌束彎道切結束段浮的混凝謠土太薄鑰，鋼筋到配置不籠足，導竿致混凝榆土沖壞賤。預防措弄施：齒板尾練部應有足簽夠的尺妨寸，并扇配置足夠須的抗沖沒切力和省拉力的鋼誕筋。（1）齒板背尾部裂擱縫9、齒肺板及糞其附掃近的踐裂縫開裂現(xiàn)乎象：頂板誦或底謠板錨扣前出光現(xiàn)順完縱向蜻預應室力筋亭束方范向的瓦裂縫船，錨學后出亡現(xiàn)水踏平向喉或斜插向裂塔縫（樓圖10音-1）。開裂原鋪因：錨前掉混凝場土雖解縱向準受壓你，但享橫向順受拉拋；錨尺后混堅凝土塌受拉黎，且鋤錨側散混凝油土受束剪；權設計廈中將卵齒板渠設于貧頂板贈或底勝板而聚未緊套貼腹史板；川錨前紛和錨品后未輸設抵題抗局閃部拉忌應力抽和剪枯切力姨的鋼玩筋。（2）齒感板前芒和齒碧板后據(jù)的裂咸縫預防舒措施裂：齒板應港緊貼腹啄板設置判，以改鋼善其受香力狀況搞；齒板育、齒板色前和齒殲板后應干配置足清以抵抗罩局部拉鞋應力和死剪切力涼的鋼筋挪。六、現(xiàn)膛場澆注鴿鋼筋混菠凝土和芹預應力罵混凝土享連續(xù)箱間梁橋常學見裂縫興或事故1、由域支架液問題菜引起對的（1）現(xiàn)硬象和療原因最：①支架澤強度和糧穩(wěn)定不杜足，導傲致支架聽坍垮的臭重大事番故；②支架雨變形過景大（支輔架整體碑剛度不稍足，或拌對軟地再基未做歐處理致鵲使支架決沉降）可，導致栽連續(xù)梁賴澆注混臟凝土后腥，跨中已下方和山墩頂上懶方梁體搭開裂，龍梁體變腫形。嚴舌重者需稠整孔拆壤除重建螞。（2）預防吧措施：①支架零設計必搜須充分害滿足預蝦定荷載侍作用下型的強度霞和穩(wěn)定總性，支滅架安裝番必須完俯整，絕灘不采用彩有銹蝕老缺損或凡變形缺邊損的桿貫件，絕宋不漏裝緣瑞前后左呆右方向話的斜撐召桿件。②支架飼的地基頓處理應祖規(guī)范，次地基處旋理完畢躺后應做首地基承墊載力試臣驗，確蘭保支架餃沉降在牽允許范廚圍內。③支三架安往裝完約畢后賺必須鳥按梁烤身重果量的1.2倍進行酷預壓，躺消除支帆架變形堅，經(jīng)總約監(jiān)理工才程師認酬可后方民可施工浪。④拆葵架順疾序：何先翼筋板后頁底板谷，從誦跨中轎對稱兄往兩慈邊拆笨，跨面度大引于20m時，支諷架拆除刪宜分兩西階段，眼先從跨肢中對稱擾往兩端永松一次板架，再墓對稱從爆跨中往些兩端拆跟，多跨槽連續(xù)箱堂梁應同逆時從跨襖中對稱概拆架。2、由艘混凝揉土收打縮和漫收縮攔差引桂起的（1）現(xiàn)象懇和原因媽：①三頓跨連冶續(xù)梁港若整瓜體澆豎注或某澆注島區(qū)段刪過長歡，在釀支架