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摘 要：在连续刚构桥梁施工过程中，悬臂节段的混凝土浇筑是非常重要的施工环节，做好该环节的施工，对桥梁整体质量控制有重要意义。连续刚构桥梁悬臂节段施工时，常常出现施工裂缝，这对桥梁的结构安全性及使用寿命影响很大。本文对连续刚构桥悬臂浇筑过程中裂缝的产生进行理论分析，详细的阐述了裂缝产生原因及条件，最后提出了裂缝防治的有效措施，希望为相关工程提供一些有价值的参考。
关键词：桥梁工程；连续刚构；悬臂浇筑；裂缝
0.引言
连续刚构桥梁悬臂的施工方法主要是采用挂篮作为施工平台沿着桥梁的跨径方向进行逐段施工，然而在混凝土浇筑过程中，受温度应力的影响，容易出现收缩裂缝，这对桥梁工程的结构安全和使用寿命不利。为此，研究裂缝产生原因以及相应控制策略的制定意义重大。
1.连续刚构桥悬臂浇筑概述
连续刚构桥梁的受力特点主要由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩大大减小，桥梁的跨越能力增强。正是因为跨越能力大的特点，连续刚构桥在一些地形复杂的地方应用价值尤为突出。
悬臂浇筑主要采用挂篮作为施工平台进行节段施工，具体施工工艺为：墩顶节段施工>挂篮安装>悬臂节段钢筋加工安装、混凝土浇筑>混凝土达到强度后预应力张拉>移动挂篮>下一节段施工>合拢段施工>各桥跨间结构体系转换。通常悬臂节段施工周期在8-12d左右，作业过程因为基本上在挂篮中进行，可以降低施工过程对下方行车或船只的影响，而且浇筑过程中还可以调整施工误差，使得施工的精度更高。因其优势明显在桥梁施工中该施工方法应用非常普遍。
但是需要注意的是，在施工过程中，由于各节段施工存在一定的时间差异，混凝土经常会因为施工时间不同而产生收缩应力，尤其是在昼夜温差较大的地区，这种收缩应力更加普遍，一旦收缩应力超过临界值，就会出现收缩裂缝问题。
悬臂浇筑中的收缩裂缝一般出现在混凝土的连接处，并且沿着节段不断延伸，其它的连接处也会出现裂缝，并且裂缝的延展方向是沿着后续浇筑的方向，这是由于混凝土浇筑周期不同造成的。为了进一步得出裂缝产生的原因，下面进行一些理论分析。
2.温度应力计算概述
混凝土自身收缩产生的应力同温差应力的形式大致相同，为了方便进行整体性分析，可以将混凝土收缩变形换算成“当量温差”这一数值，这样就可以将混凝土连续浇筑过程中的收缩变形的具体值计算出来，从而得出临界值的大小，以便进行合理的控制。当桥梁结构物的承受能力发生变化时，材料的热胀冷缩会使结构出现变形，因此结构温度约束力可以用以下公式来表示：
从公式（1）来看，影响温度约束力与温差、线性膨胀以及弹性模量有关，但是却与结构的尺寸没有关系。
3.混凝土收缩变形
混凝土浇筑完成后，在自身硬化过程中，往往会由于自身水泥水化反应出现自身收缩、塑性收缩以及失水收缩等变形问题，并且混凝土收缩变形通常与水灰比、水泥细料、环境温度、养护方法等有直接的联系。尤其是一些干旱地区，受环境温度的影响比较明显，因此有必要深入探讨在干旱的气候条件下桥梁连续刚构混凝土裂缝产生过程中的收缩变形的基本规律。
在具体的操作上，可以使用温度及应变传感器作为测量工具，将其埋入到混凝土中，这样可以得出随着浇筑时间的延长，混凝土收缩量与时间的曲线。曲线一般呈现先上升、后平稳、再上升的情况，根据前面对温度应力的分析，在混凝土水泥水化硬化过程中，就可以将混凝土的硬化过程的收缩变形换算成温度差T这一数值，并且在收缩变形的测定上，T还有另一种特殊的含义，即“收缩当量温差”，具体的换算关系可以表示为：
换算公式（2）中的为混凝土的收缩当量温差；而则表示的是不同混凝土浇筑时期的收缩变形具体值；主要表示的是混凝土的线性膨胀系数。
在混凝土的凝固过程中，如果接触面上收缩应力的差值要比混凝土的抗拉强度高，就很有可能在应力峰值的位置出现微型裂缝的情况，这使得第一次开裂出现。而随着第一次开裂的出现，收缩应力的值会逐渐提升，此外随着变形的不断增加，进而会演变为第二次开裂的情况。综合相关的研究以及试验探究，混凝土的抗拉强度随着混凝土施工周期的变化具体可以使用以下公式进行表述：
公式（3）中：表示的是不同施工时间长短混凝土的抗拉强度大小；为混凝土在浇筑28d后的抗拉强度具体值；主要为混凝土浇筑时间，单位为d。
由于混凝土裂缝主要产生在应力峰值区域，因此可以将统一浇筑时间段的混凝土应力峰值与使用公式（3）中计算得出的抗拉强度进行对比，由此可以得出在施工到何种时间可能出现列裂缝的问题。
根据实际施工经验，一般在混凝土施工2d后期温差应力在峰值的状态，到第3d后，混凝土收缩应力会大于混凝土的开裂强度。同时考虑到混凝土本身具有离散型的特点，因此在浇筑后3d是混凝土最容易出现收缩裂缝的时期，此时会出现第一次裂缝问题，而后应力会立即出现重新分布的情况，并且如果控制不当，则很有可能出现第二次开裂的情况。
4.连续刚构桥悬臂浇筑裂缝的控制策略
根据前面的论述可以得出，在混凝土浇筑完成后的头3d是最可能出现收缩裂缝的问题，尤其是第3d，如果出现第一次裂缝，会使得裂缝数量逐渐增多，这对桥梁的安全性及使用寿命造成巨大影响。
为了有效控制裂缝，首先可以采取增加截面内的钢筋数量
的方式控制裂缝产生。裂缝防治理论主要为弹性理论，将一定数量的钢筋加入到混凝土中，可以使原先出现混凝土裂缝的截面收缩力进行分担，并且随着钢筋数量的增加，混凝土中的应力也会逐渐呈下降的趋势，这可以从根本上消除收缩裂缝的问题。，其次在施工过程中应该控制各种影响裂缝产生的因素，具体包括水泥质量、水灰配比、温差以及风速等等，确保混凝土浇筑质量能够提升。最后，在混凝土浇筑完成后，要求施工人员应切实做好浇筑区域的养护工作，在夏天天气炎热的施工环境中，一定要做好洒水工作，养护工作一般要持续4周，充分避免混凝土应龄期不同产生收缩差异的情况，提高桥梁工程的施工质量。
5.结语
总之，在连续刚构桥的的施工中，悬臂浇筑时一定要做好施工裂缝的控制工作，以使桥梁的整体性能及使用寿命提升。文章主要分析了连续刚构桥使用悬臂浇筑施工时出现裂缝的具体原因，并且进行了相应的理论分析，明确了裂缝产生的主要原因与不同龄期的混凝土收缩差异有直接联系。在裂缝控制措施上，指出通过调整配筋比、水灰比以及科学养护可以达到裂缝的有效预防，提高施工质量。
参考文献
[1]黄克超. 连续刚构桥悬臂浇筑施工裂缝原因分析[J]. 工程质量,2008,05:37-40.
[2]黄克超. 连续刚构桥悬臂浇筑施工裂缝分析[J]. 青海交通科技,2010,S1:117-121.
[3]黄克超. 连续刚构桥悬臂浇筑施工裂缝原因分析[A]. 中国公路学会.第五届全国公路科技创新高层论坛论文集[下卷][C].中国公路学会:,2010:6.
论文作者:胡汉钢
论文发表刊物:《防护工程》2017年第1期
论文发表时间:2017/5/12
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 悬臂论文; 应力论文; 桥梁论文; 过程中论文; 温差论文; 《防护工程》2017年第1期论文;