谈先张法预应力混凝土空心板梁纵向裂缝分析及处治

谈先张法预应力混凝土空心板梁纵向裂缝分析及处治

王欣智

王欣智（新乡市公路管理局河南新乡453000）〖HJ*2/9〗

【摘要】本文从设计和施工的角度，对先张法预应力混凝土空心板梁的纵向裂缝进行了分析，并对处治措施提出了建议。

【关键词】先张法预应力混凝土空心板梁；纵向裂缝；病害分析

【Abstract】Thisarticlestartedfromperspectiveofdesignandconstructionofthefirst-tensionedprestressedconcretehollowslabbeamlongitudinalcrackswereanalyzed,andTreatmentofmeasureswereproposed.

【Keywords】First-tensionedprestressedconcretehollowslabbeam;Longitudinalcrack;Diseaseanaly

0．前言。预应力空心板的主要受力方向是纵桥向。在施工和使用过程中，由于预应力及外载荷的作用，空心板会产生纵桥向的弯矩等内力，如果产生的应力超过混凝土的抗拉强度，就会发生板顶或者板底的横向裂缝。而纵向裂缝的产生，就有些不常规，让人不知所措：首先，它产生的原因不明；其次，纵向裂缝对结构的危害及影响有多大还不得而知。本文结合工程实际对先张法预应力混凝土空心板纵向裂缝的产生原因及危害，进行分析和探讨并提出处置措施。

1．裂缝情况及对结构的影响

裂缝常产生于空心板板底的中部，多数裂缝贯穿了空心板全长，从支点一直延伸至跨中，直至另一支点。但是也有部分空心板裂缝并不连续，仅在局部开裂，并且跨中纵向开裂多，支点附近开裂少；也有的空心板发生多道纵向裂缝，相互交织。有的甚至将混凝土切割破碎，混凝土碎块掉落，露出预应力钢绞线。多数裂缝宽度在0.12~0.30mm左右，部分较严重的裂缝宽度达1.3mm，大多数的裂缝已经超过《公路桥梁涵养护规范》（JTGH11-2004）对预应力构件纵向裂缝宽度的规定值（0.2mm）。裂缝深度均已发展到预应力筋位置，部分裂缝深度已经贯穿底板，发生漏水等情况。

通过检测证实，纵向开裂的桥其承载能力仍能够满足设计要求，但是个别裂缝较严重的桥的挠度、应力值的校验系数呈离散情况。这说明纵向裂缝对大梁的桥体的纵桥向承载能力影响不大，但较严重的裂缝会对梁体的整体性和刚度产生影响。裂缝的存在也会使混凝土受到损害，并且使钢筋暴露在环境中，增加钢筋受腐蚀的机率，从而会降低构件的使用寿命。

2．有关设计、施工方面的问题

2．1空心板结构设计情况。

预应力空心板的设计载荷等标准为汽车-超20级。钢绞线采用ASTMA416-90a标准270级低松弛钢绞线。如13m空心板横截面尺寸为：空心板宽度为1m，高55cm，中心挖空部分的截面为35cm高的扁圆。16m空心板横截面尺寸为：空心板宽度为1m，高70cm，中心挖空部分的截面为50cm的圆。空心板的顶板厚度为10cm，底板厚度也是10cm。混凝土标号为C50。据了解，本设计是在某设计单位的就有通用图的基础上优化改进而成的。为了防止芯模上浮级施工误差导致顶板过薄，将其厚度由原来的8cm调至10cm，但是横截面外轮廓尺寸基本没有改变，因此，底板厚度由原来的12cm减少为10cm。与原设计相比，另一显著变化是为了保证空心板通过截面验算或增加安全储备的目的，把空心板的混凝土标号提高了。

2．2空心板的施工情况。

发生开裂的空心板的预制施工及存放、吊装过程，均依照规范要求进行，并无特殊之处，只是出梁时间多为夏季，在预制施工中，有两件事得到关注。

一是空心板底板混凝土的施工质量偏差。经检测，虽然空心板混凝土质量合格，没有明显的浇筑施工质量缺陷，但是部分梁底板的混凝土看起来没有其他桥梁上的底板平整光洁，似乎由振捣不充分所致。经了解，由于采用C50混凝土，为了增加和易性，加快工期，添加了引气剂、早强剂等添加剂。施工季节多为夏季，施工中发现混凝土的坍落度损失很快。

二是夏季预制空心板的预拱度明显比其他季节预制的板要高。以16m板为例，根据现场监理提供的情况，高温时期的梁放张后预拱度达到3cm左右，远高于设计提供的预拱度。而秋季预制的梁预应力束放张后，预拱度约为1cm，但是查看预应力束张拉等施工记录，并无其他明显差别。

3．裂缝原因分析

由以上情况可以看出，空心板纵向裂缝的发生有设计和施工两方面的原因。多个工地，不同施工单位预制的空心板出现同样的问题，这说明设计存在缺陷；同时，仅仅部分空心板开裂，并且发生裂缝的情况有的较轻，有的对结构会造成明显的影响，这说明施工质量存在较大的离散性，与施工控制不严有关。

采用C50混凝土，当然能够提高空心板的承载能力和安全设备，但是却给混凝土浇筑施工带来困难。在夏季混凝土浇筑施工时，添加了各种外加剂的高标号混凝土的坍落度损失较快，导致空心板的底板混凝土不密实，导致空心板混凝土施工质量离散性大。

减少底板的厚度，对空心板梁的整体承载能力并不降低。但是，从局部受力分析，它的确降低了底板的抗裂能力。

空心板纵向开裂，与施加预应力的大小也有关系。夏季预应力束张拉时，钢绞线在暴晒下温度可达60℃左右，但混凝土浇注时，按照施工规范要求温度不能过高，在温度差的作用下，钢绞线收缩产生超过设计值的张拉力，导致空心板预拱度增加，空心板底板受力也增大，易于发生开裂。

另外施工过程中，由于先张法预应力束放张时，钢束的回缩会给混凝土施加强大的预压力，在横向可产生劈裂横向拉应力。如果预应力放张过早，混凝土强度尚低，会产生纵向开裂。另外预应力放张过快，梁体内部应变无法很快达到平衡，发生应变滞后，也会导致横向拉应力超限而开裂。另一方面，如果施工未按照规范要求对称均衡地放张，也会在截面横向产生弯矩，应力迭加超过限值后发生开裂。

至于边板开裂较多，是因为边板截面不对称，放张后截面上横向弯矩比中板截面大，而尺寸于中板相近，所以边板是薄弱环节，纵向开裂就会较多。

4.结论与建议

为避免此类型空心板的结构产生裂缝，首先应优化设计。虽然结构的设计通过常规的受力验算，能够满足规范要求，但仍需要增加结构应对施工偏差的容错性，减少发生质量问题的机率。

在施工方面，应改进混泥土施工工艺，保证混凝土的浇注质量。并且规范预应力放张工序的施工操作，严格按照规范要求，在混泥土强度达到要求后，对称、均衡、缓慢的放张，避免产生过大的横向拉应力，减少裂缝的发生机率。

对于已经出现的裂缝，鉴于对空心板的整体受力性能影响不大，应视其严重程度进行适当的处理，主要目的是封闭裂缝，减少构件受侵蚀的机会，消除裂缝对空心板使用寿命的影响。对于开裂较少的，可以采取注浆封闭措施。混泥土裂缝严重的，可清楚碎渣，注浆封闭裂缝后，再贴碳纤维予以补强，或者换板，消除后患。

参考文献

［1］〖ZK(#〗JTJD60-2004公路桥涵设计通用规范［M］

［2］JTGH11-2004公路桥涵养护规范［S］

［3］JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范［S］

［文章编号］1006-7619（2009）09-04-795