摘要：预应力混凝土箱梁桥因其具有较大的抗弯抗扭刚度、较好的整体性和连续性而被广泛采用，但许多预应力混凝土箱梁桥腹板在施工或使用阶段普遍出现了各种不同性质的裂缝。腹板裂缝不仅会削弱桥梁结构的强度和刚度，还会加速钢筋的锈蚀，对结构的耐久性、承载力都构成很大的威胁。预应力混凝土箱桥腹板裂缝问题已越来越引起人们的关注。
关键词：预应力混凝土；箱梁；桥腹板裂缝
1 裂缝成因分析
1.1预应力混凝土箱梁桥腹板裂缝的内部成因
（1）由于设计不合理而产生的裂缝
有些设计者过于追求桥梁的美观及跨径，忽视对箱梁细部构造的考虑，使得箱梁截面日趋纤薄，横隔板日渐减少，底板腹板偏薄，齿板局部承压面积不足。有些项目的设计过多的进行了结构优化，造成腹板厚度过薄，预应力筋和钢筋布置缺乏合理的保护层和间距数量的要求。施工制造的误差，造成箱梁两侧腹板厚度不均匀，这必使较薄一侧的腹板首先开裂；不可避免的偏载及两侧腹板混凝土内部不均匀缺陷等因素所造成的两侧腹板受力不均匀。箱梁两侧腹板设计时是将两侧腹板假定均厚然后简化成工形来设计和计算抗裂性的，箱梁两侧腹板厚薄不均会导致受力不均，也会产生裂缝。
（2）薄厚构件的链接
把一薄一厚的混凝土部件相连接是一件很危险的事，这是因为和厚部件相比较，薄部件比较容易受到温度以及混凝土收缩的影响，这样薄部件就比较容易发生开裂，那么，对具有薄腹板的箱梁来说，薄底板就会产生十分严重的横向裂缝。另外，较大的厚度差别会引起箱梁中比较大的约束力，这样就会导致腹板中水平裂缝的产生。
（3）水泥的水热化作用
混泥土在进行搅拌、运输、凝结以及硬化时，这一过程水泥和水发生化学反应而释放出大量的热，之后温度又要下降，在这中间总共产生了两次升温与降温的过程。内部温度升高，但是板面温度由于外界气候因素而下降，升温时混凝土的内部体积发生膨胀产生压应力，降温又使混凝土的表面进行收缩产生拉应力，一旦混凝土的拉应力和压应力超过了混凝土的抗拉和抗压极限强度，梁板的表面就会产生裂缝。
2 预应力混凝土箱梁桥腹板裂缝的外部成因
2.1混凝土的局部应力过大
预应力的钢筋锚垫板下会产生十分强大的局部应力，这样周围的混凝土就比较容易有细微的裂缝产生，虽然这个裂缝的危害不大，但是如果锚垫板下的混凝土不密实就会导致大的裂缝。
2.2混凝土的配合比例不合理
在对混凝土的配合比例进行设计时，施工人员会比较保守，就使得水泥的用量超过最高限度，特别是现在对新的混凝土进行评定标准提高以后，水泥的用量比以前增加了大约有5%，这样，因为水泥用量的增加导致了混凝土凝结收缩量的增大，就导致了表面裂缝的产生。
2.3砂、石的含泥量过大
在施工时，砂、石的含泥量可能会超过极限，这样就降低了它们与水泥的胶结力，从而降低了混凝土的强度以及抗渗性，于是就导致了网状裂缝的产生。
2.4水灰比过大
在混凝土的拌制过程中，有的拌和设备计量对用水量的控制不准确并且随意性较大，由于水灰比过大就造成了离析现象，导致粗骨料沉于下部，而多余的水分则上升，这样就造成了混凝土下部分强度大，顶板强度低的不均匀现象，那么，对于混凝土强度低的区域就比较容易发生裂缝现象，而且底板浮浆过多发生收缩现象明显，所以顶板的横向裂缝比较严重。
3 防治裂缝的对策
3.1 总体布置
（1）一般来说，预应力混凝土的连续刚构箱梁桥的主跨度不会超过200米。（2）对于预应力混凝土连续刚构箱梁桥来说，它的一联跨数不会超过5跨。（3）预应力混凝土连续刚构箱梁桥边中跨的比在0.53到0.62之间才是合理的。（4）预应力混凝土连续刚构箱梁桥的桥墩的高度应大于等于跨度的五分之一，并且要大于等于20米。（5）在条件允许下，桥面的纵向应该设置纵坡，并且纵坡要大于等于0.5%凸形竖曲线，桥面不能够设置凹曲线。
3.2 构造设计
（1）箱梁的梁高
为了把梁体的抗剪能力提高，把主梁的应力状态改善，对于箱梁来说要足够的高。要把根部箱梁的高度控制在主跨跨度的十六分之一到十八分之一之间，对于梁高变化的抛物线次数要控制在1.8到2.0的范围之内，并且当跨径大时要取小值，相反，跨径小时就应该取大值。
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（2）箱梁腹板
对于箱梁腹板来说，它的最小厚度要大于等于40厘米，箱梁腹板和顶底板之间承托的最小边长要大于50厘米。
（3）箱梁根部0#块
对于箱梁根部0#块来说，要对它进行空间应力分析，对各种应力的分布状态要十分仔细地分析，对于改善0#块局部受力可采取消除局部应力集中或者在拉应力区域设置一定数量的普通钢筋的措施来进行。
（4）桥墩的抗推刚度
首先确定体系刚度满足规范的要求，然后在这个条件下，对桥墩的抗推刚度尽可能的减小，从而把混凝土的收缩徐变以及温度等因素对结构受力的不利影响降到最低。
3.3 预应力体系设计
3.3.1预应力体系的设计
（1）纵向预应力体系
在对纵向预应力体系进行设计时，要按照真空灌浆工艺的要求来对它进行设计。设计时还应当的配置纵向腹板弯束，这样就可以对箱梁腹板的主拉应力状况进行改变。
（2）竖向预应力体系
在条件允许的情况下，应该把竖向预应力作为安全储备，不对它进行主拉应力的计算。
3.3.2预应力体系的施工
（1）混凝土的强度能达到设计要求的强度，并且要在混凝土的龄期达到七天之后，才能进行钢束的张拉。在对钢束张拉时，要实行张拉力以及伸长量的双控。
（2）要进行现场张拉工艺的试验，这样才能对预应力钢束张拉的初应力、超张拉值、各次的张拉吨位以及持荷时间等指标进行确定。
（3）在预应力钢束张拉完毕后，要严禁碰撞锚头和钢束，那么对于钢绞线来说，它的多余的长度要用砂轮机进行切除，绝对不能使用烧焊切除。
（4）在对锚具进行定货时要采用成套定货的方法，不能把承包商自己研制的任何一种构件用作成套锚具的替代品，对于锚具的所有的构件必须要实行严格的质量检验。
（5）在进行预应力孔道灌浆时，采用的是真空辅助压浆技术，对它的饱满度进行严格的控制，从而保证了压浆的饱满；在采取真空辅助压浆的工艺时，要进行现场试验并且要制定操作流程。
（6）在对预应力钢束进行封锚前，要对锚头槽孔进行仔细地清理，涂抹上阻锈剂并用低收缩混凝土进行浇注密实。
3.4材料选择和混凝土配合比设计方面
根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强高的水泥。选用级配优良的砂、石原材料，含泥量应符合规范要求。积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充发考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原材料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。
3.5现场操作方面
浇捣工作：浇捣时，振捣捧要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水、混凝土内部的水分和气泡。混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩，主要是控制好构件的湿润养护。对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护，养护时间为14～28天。
结束语
总之，预应力混凝土箱梁腹板裂缝的原因比较复杂。从裂缝成因理论分析看，裂缝产生有两个原因：腹板斜裂缝主要由腹板下弯束产生的径向力和腹板的横向拉应力引起。而在施工过程中，材料、环境温度、混凝土拆模时间过早、临时堆载超载、预应力束张拉应力过大都会导致腹板裂缝。因此，要根据腹板裂缝的原因进行认真研究、区别对待，只有这样才能采用合理的方法进行预防，才能保证桥梁结构的安全性。
参考文献：
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[3]邓昌宁.在役预应力混凝土连续箱梁长期性能监测技术研究[J].北方交通，2013，（11）：38-41.
论文作者:陈兴,杨槟玮
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/10
标签：腹板论文; 混凝土论文; 预应力论文; 裂缝论文; 应力论文; 强度论文; 水泥论文; 《基层建设》2017年第36期论文;