肖鑫濤

中交二航局投資事業(yè)部

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫分析與防治措施

肖鑫濤

中交二航局投資事業(yè)部

城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)正在獲得迅速發(fā)展，面對(duì)新的形勢(shì)，各地交通業(yè)的整體規(guī)模也逐步在擴(kuò)大。在現(xiàn)階段的路橋建設(shè)中，存在較大比例的預(yù)應(yīng)力混凝土建筑物，其中典型就是連續(xù)箱梁的工藝與技術(shù)。然而經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間段后，預(yù)應(yīng)力混凝土的建筑物很可能將會(huì)開(kāi)裂，這種狀況實(shí)質(zhì)上不利于保持橋梁或公路建筑物本身的穩(wěn)定性；在情況嚴(yán)重時(shí)，裂縫現(xiàn)象還將會(huì)縮短路橋可以運(yùn)用的年限。為此針對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)箱梁工藝措施而言，應(yīng)當(dāng)明確建筑裂縫的基本特征與成因；結(jié)合橋梁與公路施工的真實(shí)狀況，探求可行的防治措施。

預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁；裂縫分析；防治措施

1 引言

在現(xiàn)階段的橋梁建筑物中，預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)箱梁應(yīng)當(dāng)屬于常見(jiàn)的技術(shù)類型。相比而言，這類建筑技術(shù)本身具備更好的穩(wěn)定性與整體性，同時(shí)也表現(xiàn)為美觀的外部結(jié)構(gòu)。從基本原理角度來(lái)講，連續(xù)箱梁的工藝技術(shù)并不會(huì)引發(fā)建筑本體的開(kāi)裂現(xiàn)象[1]。然而在實(shí)踐中，某些建筑物存在較大可能出現(xiàn)開(kāi)裂的不良現(xiàn)象，這種狀況在本質(zhì)上縮短了橋梁或公路建筑的年限，同時(shí)也埋下了潛在的安全威脅。為了防控裂縫的出現(xiàn)，針對(duì)連續(xù)箱梁引發(fā)混凝土裂縫的根本原因應(yīng)當(dāng)予以深度探究；在此前提下，綜合運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆揽卮胧﹣?lái)避免開(kāi)裂，保持建筑物本身的完整度。

2 探析裂縫根源

2.1 保護(hù)層劈裂導(dǎo)致的裂縫

從本質(zhì)上講，針對(duì)混凝土施工有必要密切關(guān)注保護(hù)層本身的厚度，對(duì)此應(yīng)當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)防控裂縫出現(xiàn)。通常情況下，針對(duì)箱梁底板都應(yīng)當(dāng)設(shè)置保護(hù)層，對(duì)此如果沒(méi)有設(shè)計(jì)足夠的保護(hù)層厚度，那么二氧化碳或其他物質(zhì)將會(huì)緩慢侵蝕保護(hù)層，以至于鋼筋表層受到了顯著的碳化作用，進(jìn)而減損了混凝土本身的堿性程度。此外，混凝土保護(hù)層如果混入了較多氯化物，則表層氧化膜很可能受到減損。這是由于，混凝土含有特定比例的氧氣與水分；在這種狀況下，氧氣將會(huì)與鐵離子產(chǎn)生較強(qiáng)烈的反應(yīng)，進(jìn)而引發(fā)銹蝕的現(xiàn)象[2]。

2.2 傾斜狀的腹板裂痕

混凝土腹板經(jīng)常表現(xiàn)為傾斜狀的裂痕，這類傾斜裂痕構(gòu)成了常見(jiàn)的裂縫種類。一般來(lái)講，如果支座本身承受了強(qiáng)度較大的剪應(yīng)力，則與之相應(yīng)的裂痕總數(shù)將會(huì)變得更多，這種裂縫很可能表現(xiàn)為兩側(cè)擴(kuò)散的狀態(tài)。依照現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范，針對(duì)豎向預(yù)應(yīng)力并沒(méi)有給出與壓縮損失有關(guān)的公式或其他方法，對(duì)此也并不適合套用縱向彈性壓縮的公式。由此可見(jiàn)，技術(shù)人員通常很難估測(cè)這部分的壓縮損失。由于欠缺精確度較高的計(jì)算方式，以至于技術(shù)人員忽視了某些橋梁部位承受的壓縮損失。

2.3 支座處的彎曲裂縫

混凝土構(gòu)造的連續(xù)箱梁橋存在較大可能出現(xiàn)支座處的開(kāi)裂，這種開(kāi)裂集中體現(xiàn)于彎曲裂縫的狀態(tài)。究其根源，就是由于支座部分承受了較高的彎曲正應(yīng)力。受到內(nèi)在應(yīng)力的強(qiáng)烈影響，受壓區(qū)本身的裂縫就會(huì)迅速拓寬，通常從中心擴(kuò)散至兩側(cè)[3]。在某些情況下，混凝土本身承受的拉應(yīng)力已超出了最大的抗拉極限，進(jìn)而直接導(dǎo)致了彎曲裂縫的出現(xiàn)。對(duì)此如果不加處理，那么逐漸擴(kuò)散的彎曲裂縫就可能深入混凝土腹板。這是因?yàn)?，在拉?yīng)力不停變化的過(guò)程中，與之有關(guān)的負(fù)彎矩還會(huì)改變?cè)鹊姆植紶顟B(tài)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行重新分布。

3 健全相應(yīng)的防治措施

3.1 防控應(yīng)力變形

預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)箱梁建筑物本身包含了較復(fù)雜的應(yīng)力，在建筑物的各個(gè)位置上，建筑物應(yīng)力都是各不相同的。建筑物一旦出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象，那么有必要密切關(guān)注重新分布后的支座應(yīng)力，在此前提下對(duì)于跨中與支座位置上的彎矩值都要予以重新計(jì)算。在縱向的方向上，應(yīng)當(dāng)重新分配鋼筋的彎矩值，通過(guò)這種方式來(lái)防控底板開(kāi)裂或者頂板彎曲的發(fā)生。某些情況下，箱梁變形或者橫向彎曲都可能帶來(lái)附加性的應(yīng)力，對(duì)此有必要設(shè)置橫向隔板或者預(yù)應(yīng)力鋼筋，以此來(lái)防控緩慢的變形。為了從根源上防控縱向開(kāi)裂，有必要設(shè)計(jì)特定尺寸的底板截面，運(yùn)用這種措施來(lái)避免突然增大的徑向荷載[4]。

3.2 設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層

通常情況下，針對(duì)混凝土底板有必要設(shè)置保護(hù)層。然而，一旦遇到混凝土劈裂的現(xiàn)象，那么將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重性較高的后期影響。這是由于，箱梁橋底板應(yīng)當(dāng)具備特定的曲率；對(duì)此如果缺乏足夠的厚度，那么上層鋼筋很有可能將會(huì)承受多余的應(yīng)力。由此可見(jiàn)，對(duì)于底板應(yīng)當(dāng)布置足夠大的受力面，通過(guò)這種方式來(lái)防控混凝土產(chǎn)生劈裂的狀態(tài)。針對(duì)應(yīng)力集中度較高的橫隔板，先要開(kāi)展全方位的有限元分析。在此基礎(chǔ)上，施工人員有必要視情況來(lái)增加防裂鋼筋。

3.3 防止底板出現(xiàn)的裂痕

連續(xù)箱梁橋的橋梁支座應(yīng)當(dāng)布置適當(dāng)?shù)母拱?，?duì)此還需謹(jǐn)慎防止豎向鋼筋遭受的壓縮損失。一般情況下，橋梁本身?yè)p失的鋼筋彈性也是相對(duì)較多的。由此可見(jiàn)，針對(duì)豎向布置的鋼筋都應(yīng)當(dāng)予以適當(dāng)分配，以此來(lái)避免承受過(guò)大的主拉應(yīng)力，同時(shí)也有效阻止了腹板出現(xiàn)傾斜狀的裂痕[5]。此外，針對(duì)常見(jiàn)的底板裂縫，有必要首先算出局部性的齒板壓力，然后針對(duì)間接鋼筋也要進(jìn)行合理搭配，這部分鋼筋涉及到閉合式的橋梁鋼筋。

4 結(jié)束語(yǔ)

相比于傳統(tǒng)模式的路橋施工，連續(xù)箱梁施工具備獨(dú)特的工藝優(yōu)勢(shì)，因而近些年來(lái)逐漸受到了更多企業(yè)的認(rèn)可與接受。然而不應(yīng)當(dāng)忽視，連續(xù)箱梁施工很可能帶來(lái)建筑物的開(kāi)裂；如果不加治理，那么持續(xù)延伸的建筑物裂痕將會(huì)損毀建筑物的整體結(jié)構(gòu)，情況嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)事故。針對(duì)橋體或者公路裂縫，作為施工人員有必要選擇適當(dāng)?shù)拇胧┘右苑揽?，依照因地制宜的基本思路開(kāi)展施工。截至目前，與連續(xù)箱梁裂縫防控有關(guān)的工藝措施正在不斷改進(jìn)，然而并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)完善。未來(lái)在實(shí)踐中，作為技術(shù)人員還需要不斷摸索，綜合運(yùn)用多樣的裂縫防控措施來(lái)消除裂縫的不良影響，在此基礎(chǔ)上全面提升建筑物具備的安全性能。

[1]張偉明.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫分析與防治措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(7):254.

[2]杜斌,趙人達(dá).大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁裂縫成因分析及防治對(duì)策[J].四川建筑科學(xué)研究,2012(3):77～81.

[3]高玉英.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫成因及防治[J].山西建筑,2012(27):313～314.

[4]張建中.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋裂縫的分析與防治[J].山西建筑,2013(19):173～174.

[5]王利恒.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁裂縫防治措施[J].科技風(fēng),2013(23):152.