由于建筑高度不大，整體性較好等特點(diǎn)，現(xiàn)澆混凝土工藝施工的鋼筋混凝土連續(xù)板在高速公路的上跨線橋梁中得到了廣泛應(yīng)用。但是，一些已建的鋼筋混凝土連續(xù)板橋，在使用中發(fā)現(xiàn)板體有過(guò)寬的裂縫，甚至有的在施工過(guò)程中就產(chǎn)生了裂縫，影響了橋梁的使用性能與耐久性。
1、混凝土裂縫的成因及控制
裂縫是
橋梁施工中最常見(jiàn)而又難以控制的通病，裂縫的發(fā)生影響了預(yù)制梁的質(zhì)量，甚至危及
橋梁安全。尤其是大跨徑空心板梁，設(shè)計(jì)時(shí)為減小梁體自重而加大挖空率，常為薄壁箱型截面，裂縫的發(fā)展對(duì)構(gòu)件安全更為不利。裂縫的成因眾多，可能發(fā)生的范圍較廣。通過(guò)對(duì)先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板各種裂縫分析和研究，認(rèn)為
材料質(zhì)量和施工工藝是形成裂縫的主要因素。
1.1混凝土的質(zhì)量
配合比是混凝土澆筑時(shí)的主要控制指標(biāo)，應(yīng)對(duì)最大水灰比、含砂率及混凝土塌落度等進(jìn)行控制，其值應(yīng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)比較確定。水灰比過(guò)大易造成離析，骨料下沉，水分泌出，導(dǎo)致頂?shù)装寮?jí)配相差大，頂板浮漿而發(fā)生收縮裂縫，冬季施工更易出現(xiàn)。水灰比過(guò)小，偏于保守，而實(shí)際上，水泥用量過(guò)大同樣也易造成梁體各部位混凝土的干縮裂縫。
1.2混凝土的澆筑及養(yǎng)生對(duì)裂縫的影響
?。?）混凝土的拌制及澆筑應(yīng)在5—32℃之間進(jìn)行，否則，混凝土因收縮和硬化而出現(xiàn)裂縫。
（2）加強(qiáng)混凝土振搗，尤其應(yīng)保證梁端混凝土振搗密實(shí)，因混凝土振搗工序控制不當(dāng)導(dǎo)致的裂縫是施工中最常見(jiàn)的。頂板混凝土不密實(shí)，在反拱、溫差等綜合影響下易引起頂板有規(guī)則的橫向裂縫。底板和腹板混凝土振搗不密實(shí)，易引起底板或腹板的蜂窩和麻面，影響外觀，也常引起表面不規(guī)則的細(xì)微裂縫。如果底板較薄，預(yù)應(yīng)力度過(guò)大，預(yù)應(yīng)力筋松張后，梁端頂?shù)装逅芩矔r(shí)壓力較大，易引起梁端底板產(chǎn)生縱向裂縫。為此，設(shè)計(jì)時(shí)不能忽略梁端承壓和抗剪要求，對(duì)梁端3m范圍的底板應(yīng)進(jìn)行加厚及防裂配筋設(shè)計(jì)，梁端混凝土宜采用高標(biāo)號(hào)小石子混凝土，利于振搗密實(shí)。
?。?）氣囊上浮造成的不利影響是較嚴(yán)重的，也是較常見(jiàn)的。大跨徑空心板頂板和腹板較薄，氣囊上浮幅度較大時(shí)很容易造成頂板厚度不夠和露筋，影響頂板的受力安全。同時(shí)，頂板減薄后易產(chǎn)生混凝土收縮裂縫。為了有效控制氣囊上浮，應(yīng)適當(dāng)加密和加粗橡膠氣囊定位鋼筋，在跨中局部應(yīng)采用Φ12鋼筋加強(qiáng)。同時(shí)，注意在澆筑至拆模的全過(guò)程中，應(yīng)保持橡膠芯模氣壓恒定，一旦漏氣，易造成頂板和腹板的裂縫，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致頂板混凝土塌落，整片梁報(bào)廢。
1.3梁體溫度變化不一致引起的裂縫
冬季先張法預(yù)應(yīng)力混凝土空心板在較高溫度下蒸養(yǎng)，一旦取消蒸養(yǎng)，梁體暴露于寒冷空氣中，梁體頂部溫度急劇下降，而下部溫度變化較緩慢。梁體上下部溫差將引起板梁兩端向上翹曲，而底板受預(yù)加應(yīng)力的約束，在翹曲和預(yù)加應(yīng)力的共同作用下，導(dǎo)致頂板出現(xiàn)收縮裂縫。這種裂縫一般發(fā)生在頂板橫向全寬，并可從兩側(cè)腹板頂部向下局部延伸，但一般不貫通頂板和腹板全厚度。為控制此類裂縫的發(fā)生，可在頂板或腹板適當(dāng)增加縱向非預(yù)應(yīng)力鋼筋，以增加混凝土收縮時(shí)的抗拉能力，也可以采取其他相應(yīng)措施，減小頂?shù)装鍦夭?，減弱混凝土收縮和翹曲變形。
1.4溫度變化過(guò)快引起的裂縫
降溫速度過(guò)快造成梁體混凝土收縮，梁體內(nèi)部產(chǎn)生收縮應(yīng)力。升溫過(guò)快易引起混凝土膨脹裂縫，頂板和腹板設(shè)計(jì)厚度較薄，配筋量較小時(shí)，難以抵抗收縮或膨脹變形而出現(xiàn)裂縫。為防止出現(xiàn)此類裂縫，除應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行工序控制外，可通過(guò)增加防裂鋼筋，控制升降溫速度等方式來(lái)減少裂縫出現(xiàn)也可以通過(guò)提前放張預(yù)應(yīng)力束，對(duì)梁體施加預(yù)應(yīng)力來(lái)防止膨脹裂縫的出現(xiàn)。
2、工程概況
2.1裂縫概況
某橋鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)板的跨徑為20m+4×25m+20m，板高1.2m，截面挖空?qǐng)A孔直徑為80cm，見(jiàn)圖1所示。連續(xù)板采用40號(hào)混凝土，主筋為鋼筋束筋（3Φ28）。板跨中截面計(jì)有25束，共75根直徑28mm的鋼筋。連續(xù)板施工完畢，尚未投入營(yíng)運(yùn)，在正彎矩區(qū)域的底板和腹板發(fā)生了較為嚴(yán)重的裂縫。重點(diǎn)檢查了該橋
右幅第4、5、6跨連續(xù)板的腹板和底板部分，從現(xiàn)場(chǎng)檢查情況來(lái)看，開(kāi)裂較嚴(yán)重的是次中跨和中跨，即跨徑為25m的鋼筋混凝土連續(xù)板。第4跨即中跨，整跨在板L/4—3L/4范圍內(nèi)共有49道底板橫橋向裂縫，并有4條順橋向裂縫與橫橋向裂縫連通。共有7條橫橋向裂縫貫穿底板，其中有4條裂縫已經(jīng)沿腹板向上發(fā)展。最大裂縫寬度達(dá)0.22mm。裂縫間距一般在20—30cm。第5跨即次中跨，共有5條橫橋向裂縫貫穿底板，并向腹板延伸。在距5號(hào)墩支點(diǎn)9.5m處開(kāi)始有并列3條貫穿底板的裂縫，間距大約為40cm。在號(hào)墩支點(diǎn)內(nèi)側(cè)附近發(fā)現(xiàn)有數(shù)條裂縫。最大裂縫寬度為0.2mm。裂縫間距一般為20—30cm。第6跨即邊跨，連續(xù)板的底面表面共有3條橫橋向裂縫。最大裂縫寬度為0.2mm。裂縫間距一般為30—40cm。由現(xiàn)場(chǎng)裂縫檢查來(lái)看，在該橋施工后期，鋼筋混凝土連續(xù)板就出現(xiàn)較多、較寬的表面混凝土裂縫。而且其發(fā)生的部位及裂縫的形態(tài)明顯為受力裂縫。
2.2裂縫成因分析
除本文所述的這座鋼筋混凝土連續(xù)板橋外，還調(diào)查了設(shè)計(jì)圖紙完全相同的另一座鋼筋混凝土連續(xù)板橋?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)20m跨徑的鋼筋混凝土板很少有可見(jiàn)裂
縫，但25m跨徑的跨中區(qū)段都有正彎矩裂縫，但裂縫數(shù)量、裂縫寬度有所不同，上述的這座橋開(kāi)裂較為嚴(yán)重。
?。?）從設(shè)計(jì)對(duì)裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析。按照設(shè)計(jì)圖紙，鋼筋混凝土連續(xù)板在施工階段是否可能受力開(kāi)裂，是連續(xù)板裂縫分析的首要問(wèn)題。根據(jù)橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論，開(kāi)裂與否主要取決于鋼筋混凝土連續(xù)板截面的抗裂彎矩。
當(dāng)截面作用彎矩值大于混凝土截面抗裂彎矩時(shí)，截面即會(huì)開(kāi)裂?，F(xiàn)行橋規(guī)建議的鋼筋混凝土梁截面抗裂彎矩的計(jì)算公式為：
Mf=W0xrRbL r=S0W0r
式中：γ為受拉區(qū)混凝土塑性系數(shù)；S0為換算截面重心軸以下或以上的面積對(duì)重心軸的面積矩；W0x為對(duì)構(gòu)件受拉邊緣（使用荷載作用時(shí)）的換算截面抵抗矩；為混凝土抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。
由上式可見(jiàn)，鋼筋混凝土抗裂彎矩僅與混凝土抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度、截面配筋及截面有關(guān)，而與外荷載無(wú)關(guān)。按設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑馁Y料，該連續(xù)板采用40號(hào)混凝土，其彈性模量為3.3×104MPa，抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度2.6MPa，容重25kN/m3。而實(shí)際混凝土強(qiáng)度經(jīng)過(guò)超聲—回彈、取芯等現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法證明已達(dá)到施工規(guī)范要求。按設(shè)計(jì)圖紙以及滿堂支架上現(xiàn)澆全橋鋼筋混凝土連續(xù)板施工工藝，計(jì)算該鋼筋混凝土連續(xù)板各跨跨中截面上由自重（包括二期恒載）產(chǎn)生的彎矩，均小于抗裂彎矩。所以，僅在自重作用下，連續(xù)板設(shè)計(jì)上是不會(huì)產(chǎn)生彎曲裂縫的。
?。?）施工溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)有一定的影響。溫度變化包括年溫差和日照溫差引起的溫度變化。其中年溫差變化相對(duì)緩慢，對(duì)橋梁上部結(jié)構(gòu)影響不大，而日照溫差則往往是形成裂縫的主要原因之一。橋面板受太陽(yáng)曝曬后，溫度明顯高于
其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導(dǎo)致局部拉應(yīng)力較大。
圖1連續(xù)板結(jié)構(gòu)圖
因而溫度（日照溫差）作用不可排除。按現(xiàn)行橋規(guī)的溫度模式計(jì)算各跨中截面由日照溫差產(chǎn)生的彎矩，并與結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩進(jìn)行疊加，所得到中跨、次中跨跨中截面的彎矩均超過(guò)了抗裂彎矩。
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，連續(xù)板普遍存在沿裂縫滲出的水跡，在底板上特別明顯。個(gè)別接縫處仍在繼續(xù)往外滲水，這些積水是連續(xù)板澆注混凝土后滯留在板挖空部分中的養(yǎng)生水。連續(xù)板底部泄水孔堵塞，沒(méi)有及時(shí)排除孔內(nèi)養(yǎng)生水，現(xiàn)場(chǎng)捅開(kāi)泄水孔，有大量積水流出，故考慮孔內(nèi)積水為孔高的一半進(jìn)行計(jì)算。孔內(nèi)養(yǎng)生積水產(chǎn)生的彎矩加劇了混凝土連續(xù)板的開(kāi)裂。因而，該鋼筋混凝土連續(xù)板在無(wú)營(yíng)運(yùn)情況下會(huì)在中跨、次中跨跨中區(qū)段開(kāi)裂，并且這種受力裂縫主要產(chǎn)生在連續(xù)板施工后期。
3、結(jié)論
混凝土橋梁在施工階段產(chǎn)生的裂縫，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)、施工等方面的實(shí)際情況，以及裂縫發(fā)生的部位、形態(tài)，進(jìn)行深入的結(jié)構(gòu)分析，才能較好地判斷裂縫產(chǎn)生的原因?，F(xiàn)澆的混凝土連續(xù)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)施工階段進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算與設(shè)計(jì)。對(duì)于混凝土連續(xù)梁板，一定要使泄水孔通暢，盡快排出養(yǎng)生水。鋼筋混凝土連續(xù)板，最好不要采用粗鋼筋的束筋布置形式，以避免施工階段產(chǎn)生過(guò)大裂縫?？鐝匠^(guò)20m用鋼筋混凝土連續(xù)板，應(yīng)進(jìn)一步從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度上研究是否可行。
