预应力混凝土T梁裂缝原因及应对分析

预应力混凝土T梁裂缝原因及应对分析

张奇

重庆市建永工程监理有限公司重庆市401121

摘要：T梁混凝土的施工技术与措施直接关系到桥梁结构的使用性能,若不能很好的了解T梁结构开裂的原因以及掌握应对此类问题所采取的相应施工措施,那么实际生产当中就很难保证施工质量。

关键词：预应力混凝土T梁裂缝防治

简支转连续预应力混凝土T梁，以其截面抵抗矩大、材料用量少、自重轻、施工方便的诸多特点，而被广泛应用到国内外高速公路桥梁建设中。而此种结构形式的桥梁，在施工或使用过程中，由于存在局部设计问题及施工不当，会长生一定的裂缝，从而影响桥梁的正常使用或耐久性，这已成为此类桥型在工程应用中一个不可忽略的问题。本文结合某座在运营期间发现T梁梁体裂缝的多跨预应力混凝土连续T梁桥为例，对其裂缝成因进行了分析，并针对性的提出维修加固方案，为类似工程项目的设计和施工质量控制提供参考。

1、预应力混凝土连续T梁裂缝的成因

1.1荷载裂缝的成因

连续T梁设计时，对桥梁的受力情况考虑不全面，方案设计与实际受力不相符合，或者连续T梁结构的安全系数采用不当，结构刚度不够，难以有效满足施工规范需要。施工阶段没有严格遵循施工工艺流程，结构强度验算被忽视，施工单位任意改变连续T梁的施工顺序。另外，连续T梁通车运营之后，交通量不断增加，车辆超载现象比较严重，桥梁所承受的荷载远远大于设计荷载，再加上自然环境的影响，也容易导致裂缝出现。

1.2温度裂缝的成因

混凝土具有热胀冷缩的特点，内外部温度发生变化，二者温差比较大时会导致混凝土出现变形，并在连续T梁表面产生较大应力。当这种应力不断增大，超过混凝土承受能力时，就会导致裂缝出现。连续T梁在日常运营中受四季的温度影响也会发生变化，进而引起裂缝出现。另外，当外部温度出现较大变化，连续T梁表面温度会快速改变，但内部温度变化较为缓慢，由此也会导致内外部温差增大，最终出现裂缝现象。

1.3冻胀裂缝的成因

冬季气温较低，混凝土连续T梁吸水达到饱和状态。在这种状态下，外界气温低于0℃时，混凝土内部的水会冻结成冰，体积出现膨胀现象。进而在混凝土连续T梁产生应力，使强度降低。当结构强度不能承受应力变化时，就会在混凝土表面出现裂缝。如果施工过程中忽视质量控制，混凝土内部的杂质较多，空隙较大，在冻胀作用影响下，更容易出现裂缝现象。

1.4施工裂缝的成因

混凝土施工材料质量控制被忽视，未能结合连续T梁施工需要严格控制水泥、砂石、外加剂的质量，不合格材料被用于施工。忽视加强施工过程的质量控制，混凝土搅拌和运输时间过长，导致混凝土水分被蒸发，坍落度降低，容易出现裂缝。连续T梁分段浇筑时，忽视连接部位的有效处理和控制，进而在新旧交接部位出现裂缝现象。混凝土拌和时任意加水，或者水泥用量过大，导致混凝土凝固时收缩量不断增大，进而引发裂缝。

1.5其他裂缝的成因

桥梁结构基础处理不到位，结构基础不牢固，出现不均匀沉降现象，进而导致裂缝产生。连续T梁的钢筋保护工作不到位，在氧气、水等的综合作用下，钢筋的铁离子发生锈蚀反应，导致混凝土保护层开裂、剥落，进而出现裂缝。桥梁工程通车运营之后，交通量不断增加，超载车辆数量较多，导致连续T梁内部结构受损，结构刚度下降，安全性降低，进而引起裂缝现象的发生。此外，工程设计不到位，设计荷载考虑不到位，难以适应交通量和荷载不断增加的实际需要，忽视预应力混凝土连续T梁施工过程的质量控制，或者养护维修工作不到位等，也会导致裂缝出现，降低桥梁结构的安全性与稳固性，对车辆通行产生不利影响。

2、预应力混凝土连续T梁裂缝的处治对策

为保证连续T梁的工程质量，促进其作用有效发挥，综合采取有效措施，预防施工裂缝是十分必要的。具体来说，应该根据不同的裂缝类型采取控制对策，并做好设计、施工、养护工作，预防裂缝出现，确保T梁的施工质量。

2.1荷载裂缝的处治对策

做好预应力混凝土连续T梁设计工作，对桥梁实际受力状态进行仔细计算，保证设计值与实际受力状态相符合。采用合理的结构安全系数，科学设置连续T梁的钢筋结构，保证结构刚度合格。桥梁施工应该严格遵循设计图纸和技术规范要求，遵循结构施工顺序，不得任意改变施工顺序。并对桥梁结构进行强度验算，确保强度合格。桥梁通车运营后应该加强交通管制，严格限制超载车辆的通行数量，保证连续T梁处于良好性能和运营状态，有效预防裂缝出现。

2.2温度裂缝的处治对策

加强连续T梁混凝土施工质量控制，尽量缩小温度差，减少应力变化，预防温度裂缝。例如，混凝土结构施工时，应该加强拌和施工质量控制，尽量降低内部和外部混凝土的温差，有效预防混凝土变形现象发生。这样即使受外界约束力的影响而产生应力，但不会超过混凝土的抗拉强度，从而有效避免裂缝出现。大体积混凝土施工时，采取有效降温措施，尽量缩小混凝土内外温差。冬季施工时也要采取适当的保温措施，降低温差，确保施工效果，避免出现裂缝。

2.3冻胀裂缝的处治对策

尽量不在冬季气温低于0℃时施工，如果确实需要开展施工，应该采取相应的保温措施。预防因水结冰混凝土出现体积膨胀现象，确保混凝土强度，从而有效承受应力，实现对冻胀裂缝的有效预防。另外还要严格控制混凝土的浇筑施工质量，尽量减少杂质的数量，降低空隙，提高结构密实度，保证混凝土施工效果，也能有效预防裂缝出现。

2.4施工裂缝的处治对策

重视混凝土运输和浇筑质量控制，做好配合比设计和拌和工作，提高混合料的和易性。重视混合料的运输工作，并覆盖帆布，避免温度迅速降低和水分蒸发，保证混凝土混合料的塌落度合格，为提高连续T梁施工效果奠定基础。连续T梁常用分段浇筑方式施工，要加强连接部位质量控制，做好处理工作，保证连接到位，有效预防施工裂缝。合理进行混凝土拌和，不得任意添加水和水泥，有利于混凝土凝固，实现对混凝土收缩量的有效控制，提高混凝土拌和、浇筑质量，进而确保混凝土施工效果。

2.5其他裂缝的处治对策

连续T梁施工前做好地基勘察工作，全面获取所在地的地质资料，加强地基处理，保证地基稳固可靠，避免不均匀沉降现象发生而导致裂缝出现。重视混凝土保护层的保护工作，避免钢筋外露，实现对钢筋锈蚀现象的有效预防，防止混凝土保护层出现开裂、剥落现象，进而预防裂缝现象发生。同时还要确保连续T梁结构的承载力，防止桥梁结构受损。要提高连续T梁设计水平，确保结构荷载满足要求，有效承受车辆荷载。加强交通管制，限制或减少超载车辆的通行数量，防止桥梁结构受损或刚度下降，保证连续T梁的综合性能良好。重视混凝土拌和、浇筑、振捣等施工环节的质量控制，改善骨料级配，合理掺入外加剂，减少水泥用量，降低混凝土水化热温度。加强连续T梁养护维修工作，对出现的裂缝及时修复和处理，保证结构稳定，满足施工规范要求。

预应力混凝土T梁在施工过程中,易产生裂缝。影响因素有:原材料质量,施工工艺,温度应力等。因此,在预制过程前,一定要制定出施工工艺规程,对所有参与施工的人员进行技术交底,掌握关键工序的技术要点,严格按照国家有关规范、技术标准进行施工加强施工过程主要工序的管理,确保混凝土T梁的预制质量。

参考文献

[1]向敏,冯洋洋,张艳梅.寒冷地区预应力混凝土T梁裂缝形成机理研究[J].铁道工程学报,2016,33(03):65-71.

[2]周先雁,冯新.缓粘结部分预应力混凝土T梁裂缝宽度的试验研究[J].公路交通科技,2011,28(01):56-61.

作者简介：张奇（1981.9.7），男，重庆人，重庆交通大学，总监理工程师，单位：重庆市建永工程监理有限公司，研究方向：监理、桥梁工程（预制箱梁、T梁）。