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摘要：文章主要阐述了先张法预应力混凝土空心板桥梁空心板梁底裂缝形成的原因及防治措施，供同行参考及借鉴。
关键词：先张法；预应力；混凝土空心板；裂缝成因；防治措施
中图分类号：U445.71 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0157—02
我国桥梁科技的日益发展以及施工装备技术水平的提高，使预应力混凝土桥梁施工技术得到了普及，先张法混凝土空心板桥梁建设也日益的增加，空心板的生产也朝着规模化、工厂化生产了。但在施工过程中，由于各种环节的控制没有严格的到位等其他方面的原因，使得预应力钢筋混凝土桥梁的缺陷也一并暴露出来了，其中危害最大而又最常见的质量缺陷就是裂缝，而混凝土最主要的缺点就是抗拉能力差，容易开裂，很多的工程实践及理论研究结果得出，很多混凝土结构都是带裂缝工作的。有些裂缝在使用中或因各种物理化学因素的作用使裂缝不断产生，发展扩大从而引起混凝土碳化，钢筋保护层剥落，钢筋、钢绞线腐蚀，导致预应力损失，使混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，结构物使用寿命缩短，给人民群众的生命安全带来隐患。
下面笔者就在工作中整理的监理经验浅谈一下在先张法预应力钢筋混凝土空心板桥梁中空心板底板部位出现裂缝的成因和防治，以供桥梁工程技术人员同行参考。
1 设计原因及防治措施
①设计断面不足，宽度尺寸偏大。如一般薄壁式空心板底板宽度设计为1.0～1.2 m，底板厚为0.12 m。而有的年轻设计人员往往是从大学毕业就直接分到设计单位，搞的是纯理论化的设计，往往不考虑工程施工过程当中的可行性和可操作性。例如某省道二级公路大桥中20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板的设计，在施工当中就往往使底板混凝土难以从两边振捣到底板中部。
②设计计算当中的结构计算时漏算或部分没有计算。计算的模型，结构受力假设理论与实际受力不一致，荷载少算或漏算，结构安全系数不够，内力分配筋计算错误，钢筋布置错误或设置偏少也既是相应的钢筋间距过大，结构刚度不足，构造处理欠妥，设计图纸技术交底不清。又例如某省道二级公路大桥高架桥当中的空心板中间部位的箍筋间距为0.2 m有点偏大，而往往同类型空心板桥梁中部箍筋间距一般为0.15 m。又如某省有一座20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板桥梁在经业主请省内知名桥梁专家会诊部分空心板底板纵向裂缝质量缺陷时，专家组都认为该桥设计图纸为八十年代淘汰的设计图纸，到现在还在套用，而我们的交通主管部门一直都在提倡采用新方案、新材料、新技术，我们施工单位所拿到手上的设计图纸却都还没有紧跟时代步伐，与时俱进。这样一来，还让施工单位如何去采用新方案、新材料、新技术，施工单位又如何建设出精品工程、样板工程，我想施工单位也最多只能做出合格的工程了。
当然了，以上两种情况也是极少数现象，现在大多数设计单位还是采用新技术如CAD制图等，也考虑了施工过程当中的可操作性，如果设计当中没考虑到施工的操作性的可能，那么施工单位就肯定也会出现马虎施工、偷工减料、应付了事，与监理发生争执的情况，这样也就会出现质量缺陷。总之，在设计计算时应全面考虑空心板的受力情况，包括施工荷载作用下的受力计算。在梁板配筋时，注意剪力筋的布设，并要做到增加钢筋根数，减小钢筋截面，对薄弱位置应做特殊设计。
2 施工原因及防治措施
①预制台座平整度，强度。先张法预应力钢筋混凝土空心板施工一般为大批量预制生产，那么就要先建预制台座，台座必须保证有一定的强度和平整度，台座表面的质量相应影响空心板底板的质量。
②施工当中钢筋的安放位置。一定要按设计图纸的要求，间距不能偏大也不能不均匀，否则会出现放张后空心板底板混凝土受力不均匀而出现开裂现象。
③空心板底板钢筋的保护层。保护层要严格按照设计图纸的要求设置放好垫块，保护层不能太薄也不能太厚，钢筋混凝土空心板底板钢筋的混凝土保护层过厚或过薄也同样会使底板混凝土在放张后产生不同的内应力，从而使空心板底板出现纵向裂缝的质量缺陷。
④预应力钢绞线的张拉。预应力钢筋混凝土空心板桥梁中预应力的作用是最主要的，因此与预应力张拉工作相联系的预应力钢绞线、工具夹片、工具锚、张拉千斤顶、张拉机具设备、张拉油表，张拉台座的稳固性、抗倾覆性、抗滑移性、张拉台座的强度和刚度等都有关系。预应力钢绞线要采用设计图纸规定的型号规格，必须符合有关技术标准规定。工具夹片和工具锚必须要严格配套使用，否则会使夹片严重刮伤钢绞线从而会引起在张拉时产生断、滑丝现象，使钢绞线的伸长值没有在控制伸长值范围内，这样产生的后果会导致在钢绞线放张时产生的预应力不均匀，相应的使空心板底板的混凝土产生不均匀内应力而出现破坏，产生局部沿钢绞线方向的纵向裂缝。因此预应力钢绞线锚具、夹片和连接器必须符合规范要求且具有可靠的锚固性能。同理，张拉千斤顶，张拉油表要严格按《公路桥涵施工技术规范》要求进行标定，张拉机具也应经常检查并加好液压油。张拉台座张拉端和固定端必须具有一定的刚度，千斤顶的限位尺寸应在把工具夹片敲紧、敲平齐后量得的外露量的基础上加上1～2 mm，以保证钢绞线工具夹片、锚具的回缩量在施工技术规范规定的范围内，且也不会损伤刮坏钢绞线，这样才能使钢绞线的预应力不会产生过大的不均匀损失，从而保证空心板混凝土在钢绞线放张时均匀受力而不致开裂。预应力钢绞线的安装应严格按照设计图纸要求对称安放，且空心板两端钢绞线的失效长度应按图纸要求对称相等设置。预应力钢绞线的张拉一定要对称张拉，以防止局部变形过大，这样才能充分保证发挥预应力钢绞线的作用，安全地实现预应力的张拉作业，使预应力钢绞线受力均匀。预应力钢绞线的放张必须要等空心板混凝土强度达到设计要求的混凝土强度后，如设计没有规定时，不得低于设计混凝土强度等级值的75%且不低于4个昼夜，冬季放张施工则还要视气温情况而定，一般不得低于8个昼夜后才能放张，且放张必须按设计要求的顺序放张，如设计未规定时，应分阶段、对称，相互交错的放张。在放张之前应将限制位移的侧模、翼缘模板或内模拆除，多跟整批预应力筋的放张可采用砂箱法或千斤顶法，用砂箱放张时，放砂速度应均匀一致，用千斤顶放张时，放张宜分数次完成，单根钢绞线放张时，宜先两侧后中间，并不得一次将一根钢绞线放张完，这样才能使空心板底板混凝土在放张时均匀受力，不致产生扭曲、裂变进而引起纵向裂缝。 ⑤预应力混凝土的组成材料和配合比。混凝土的组成材料一般为碎石、砂、水泥、水及外加剂。碎石的压碎值、含泥量、针片状必须符合规范要求，级配良好，在满足钢筋间距要求的条件下，尽可能的选用较大粒径的碎石，但也不可过大。砂应采用含泥量小于1.5%、级配良好、细度模数为2.6～3.2的中、粗砂，砂率应为35%～40%左右。水泥应选用水化热较低，水化速度较慢的矿渣或粉煤灰等低水化热的水泥。外加剂应在试配前做好各项检测，防止对钢绞线及钢筋的锈、腐蚀，而影响混凝土对钢绞线的不均匀握裹力。另外还要防止骨料间产生的碱—集料反应。水应采用干净的经检测合格的水，水灰比应能满足施工浇注的流动性、和易性，水灰比不可过大，否则会使混凝土的强度降低，也会使混凝土的后期收缩增加，从而产生裂缝。在满足施工要求的混凝土的工作性的前提下，应尽可能的采用偏小的水灰比，应在施工现场检测各种砂石材料的含水量后，扣除集料水份，按设计配合比准确地调整好实际施工配合比。另外设计配合比一定要试验工程师精心看懂图纸，理解透彻混凝土配合比设计中各项技术参数的应用范围，真正做到设计出最佳的设计配合比，最优的施工配合比，用来正确的指导空心板混凝土的施工生产。
⑥混凝土的温度变化。由于温度的变化而引起混凝土开裂的情况也是存在的，关键是要防止混凝土在施工、养护当中的温度变化速度。因钢筋、钢绞线和混凝土的热胀系数不一致，因此不能使混凝土空心板在浇注施工和养护中受到骤然升温和降温，否则混凝土会产生裂缝。这就要求对预应力混凝土的养护一定要到位，养生时间按规范要求7～14 d以上，因为预应力混凝土比普通混凝土要“娇贵”些。
⑦预应力混凝土的施工技术情况。预应力混凝土的施工千万要选择有一定经验的桥梁专业队伍施工，不能随便拉支队伍就开始桥梁建设，否则会走很多弯路的。一个专业化施工队伍选的好，各种环节的施工也就能够管理很好，搭接的顺利。例如钢筋加工制作、绑扎，钢绞线安装、张拉，模板的拼装，混凝土的拌和、浇注和振捣成型、养生，预应力的放张，每个环节每道工序都有可能产生使底板纵向开裂的因素，关键是如何避免。混凝土的浇注特别是腹板和底板的振捣成型，振捣的方式、方法、结果如何都要把握好。空心板混凝土的施工可采用先浇底板混凝土再装芯模方法施工，先张法空心板底板的振捣也可采用固定于底板上的附着式平板振捣器，且间距不能超过80～100 cm，腹板可用手提式振动棒，特别要交代操作人员不能漏振，也不要过振，漏振会使底板混凝土不够密实，产生蜂窝、麻面、气孔多等松散表面现象，过振也会使底板混凝土产生离析，使底板也出现蜂窝，这样会使底板混凝土强度不均匀，强度降低，达不到设计要求。在放张时会使空心板底板产生纵向裂缝等其他形式的裂缝，因此混凝土的振捣对空心板混凝土的强度的影响也是重要的。如果振捣方式方法和振捣效果越不理想，那么混凝土的收缩、徐变变形也就越大，空心板底板开裂的情况也就越容易出现。因此应严格控制好混凝土施工当中的浇注、振捣及成型，混凝土的养生也应及时且符合规范要求，使空心板混凝土保持在良好的养生状态，空心板内部也应注意养生。空心板在吊移出预制底座时，混凝土的强度不得低于设计所要求的吊装强度。另外现场施工员、桥梁工程师、试验工程师、质检工程师等技术人员也应技术交底到各班组民工当中并尽职负责、精心施工、管理到位。
3 结 语
总之，预应力混凝土空心板桥梁产生裂缝的原因很多，为了保证空心板满足设计和规范要求，从设计、施工、监理等各个环节都要层层严格把关，设计单位按设计规范和技术标准进行优化设计，施工单位严格按图操作施工，监理单位按监理规范严格监理，要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作，这样才能避免预应力混凝土空心板裂缝的产生，施工单位也才能交出业主满意的桥梁工程。
参考文献：
[1] JTG/TF50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].
[2] JTGD60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].
关键词：先张法；预应力；混凝土空心板；裂缝成因；防治措施
中图分类号：U445.71 文献标识码：A 文章编号：1006—8937（2012）23—0157—02
我国桥梁科技的日益发展以及施工装备技术水平的提高，使预应力混凝土桥梁施工技术得到了普及，先张法混凝土空心板桥梁建设也日益的增加，空心板的生产也朝着规模化、工厂化生产了。但在施工过程中，由于各种环节的控制没有严格的到位等其他方面的原因，使得预应力钢筋混凝土桥梁的缺陷也一并暴露出来了，其中危害最大而又最常见的质量缺陷就是裂缝，而混凝土最主要的缺点就是抗拉能力差，容易开裂，很多的工程实践及理论研究结果得出，很多混凝土结构都是带裂缝工作的。有些裂缝在使用中或因各种物理化学因素的作用使裂缝不断产生，发展扩大从而引起混凝土碳化，钢筋保护层剥落，钢筋、钢绞线腐蚀，导致预应力损失，使混凝土强度和刚度受到削弱，耐久性降低，结构物使用寿命缩短，给人民群众的生命安全带来隐患。
下面笔者就在工作中整理的监理经验浅谈一下在先张法预应力钢筋混凝土空心板桥梁中空心板底板部位出现裂缝的成因和防治，以供桥梁工程技术人员同行参考。
1 设计原因及防治措施
①设计断面不足，宽度尺寸偏大。如一般薄壁式空心板底板宽度设计为1.0～1.2 m，底板厚为0.12 m。而有的年轻设计人员往往是从大学毕业就直接分到设计单位，搞的是纯理论化的设计，往往不考虑工程施工过程当中的可行性和可操作性。例如某省道二级公路大桥中20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板的设计，在施工当中就往往使底板混凝土难以从两边振捣到底板中部。
②设计计算当中的结构计算时漏算或部分没有计算。计算的模型，结构受力假设理论与实际受力不一致，荷载少算或漏算，结构安全系数不够，内力分配筋计算错误，钢筋布置错误或设置偏少也既是相应的钢筋间距过大，结构刚度不足，构造处理欠妥，设计图纸技术交底不清。又例如某省道二级公路大桥高架桥当中的空心板中间部位的箍筋间距为0.2 m有点偏大，而往往同类型空心板桥梁中部箍筋间距一般为0.15 m。又如某省有一座20 m先张法预应力钢筋混凝土空心板桥梁在经业主请省内知名桥梁专家会诊部分空心板底板纵向裂缝质量缺陷时，专家组都认为该桥设计图纸为八十年代淘汰的设计图纸，到现在还在套用，而我们的交通主管部门一直都在提倡采用新方案、新材料、新技术，我们施工单位所拿到手上的设计图纸却都还没有紧跟时代步伐，与时俱进。这样一来，还让施工单位如何去采用新方案、新材料、新技术，施工单位又如何建设出精品工程、样板工程，我想施工单位也最多只能做出合格的工程了。
当然了，以上两种情况也是极少数现象，现在大多数设计单位还是采用新技术如CAD制图等，也考虑了施工过程当中的可操作性，如果设计当中没考虑到施工的操作性的可能，那么施工单位就肯定也会出现马虎施工、偷工减料、应付了事，与监理发生争执的情况，这样也就会出现质量缺陷。总之，在设计计算时应全面考虑空心板的受力情况，包括施工荷载作用下的受力计算。在梁板配筋时，注意剪力筋的布设，并要做到增加钢筋根数，减小钢筋截面，对薄弱位置应做特殊设计。
2 施工原因及防治措施
①预制台座平整度，强度。先张法预应力钢筋混凝土空心板施工一般为大批量预制生产，那么就要先建预制台座，台座必须保证有一定的强度和平整度，台座表面的质量相应影响空心板底板的质量。
②施工当中钢筋的安放位置。一定要按设计图纸的要求，间距不能偏大也不能不均匀，否则会出现放张后空心板底板混凝土受力不均匀而出现开裂现象。
③空心板底板钢筋的保护层。保护层要严格按照设计图纸的要求设置放好垫块，保护层不能太薄也不能太厚，钢筋混凝土空心板底板钢筋的混凝土保护层过厚或过薄也同样会使底板混凝土在放张后产生不同的内应力，从而使空心板底板出现纵向裂缝的质量缺陷。
④预应力钢绞线的张拉。预应力钢筋混凝土空心板桥梁中预应力的作用是最主要的，因此与预应力张拉工作相联系的预应力钢绞线、工具夹片、工具锚、张拉千斤顶、张拉机具设备、张拉油表，张拉台座的稳固性、抗倾覆性、抗滑移性、张拉台座的强度和刚度等都有关系。预应力钢绞线要采用设计图纸规定的型号规格，必须符合有关技术标准规定。工具夹片和工具锚必须要严格配套使用，否则会使夹片严重刮伤钢绞线从而会引起在张拉时产生断、滑丝现象，使钢绞线的伸长值没有在控制伸长值范围内，这样产生的后果会导致在钢绞线放张时产生的预应力不均匀，相应的使空心板底板的混凝土产生不均匀内应力而出现破坏，产生局部沿钢绞线方向的纵向裂缝。因此预应力钢绞线锚具、夹片和连接器必须符合规范要求且具有可靠的锚固性能。同理，张拉千斤顶，张拉油表要严格按《公路桥涵施工技术规范》要求进行标定，张拉机具也应经常检查并加好液压油。张拉台座张拉端和固定端必须具有一定的刚度，千斤顶的限位尺寸应在把工具夹片敲紧、敲平齐后量得的外露量的基础上加上1～2 mm，以保证钢绞线工具夹片、锚具的回缩量在施工技术规范规定的范围内，且也不会损伤刮坏钢绞线，这样才能使钢绞线的预应力不会产生过大的不均匀损失，从而保证空心板混凝土在钢绞线放张时均匀受力而不致开裂。预应力钢绞线的安装应严格按照设计图纸要求对称安放，且空心板两端钢绞线的失效长度应按图纸要求对称相等设置。预应力钢绞线的张拉一定要对称张拉，以防止局部变形过大，这样才能充分保证发挥预应力钢绞线的作用，安全地实现预应力的张拉作业，使预应力钢绞线受力均匀。预应力钢绞线的放张必须要等空心板混凝土强度达到设计要求的混凝土强度后，如设计没有规定时，不得低于设计混凝土强度等级值的75%且不低于4个昼夜，冬季放张施工则还要视气温情况而定，一般不得低于8个昼夜后才能放张，且放张必须按设计要求的顺序放张，如设计未规定时，应分阶段、对称，相互交错的放张。在放张之前应将限制位移的侧模、翼缘模板或内模拆除，多跟整批预应力筋的放张可采用砂箱法或千斤顶法，用砂箱放张时，放砂速度应均匀一致，用千斤顶放张时，放张宜分数次完成，单根钢绞线放张时，宜先两侧后中间，并不得一次将一根钢绞线放张完，这样才能使空心板底板混凝土在放张时均匀受力，不致产生扭曲、裂变进而引起纵向裂缝。 ⑤预应力混凝土的组成材料和配合比。混凝土的组成材料一般为碎石、砂、水泥、水及外加剂。碎石的压碎值、含泥量、针片状必须符合规范要求，级配良好，在满足钢筋间距要求的条件下，尽可能的选用较大粒径的碎石，但也不可过大。砂应采用含泥量小于1.5%、级配良好、细度模数为2.6～3.2的中、粗砂，砂率应为35%～40%左右。水泥应选用水化热较低，水化速度较慢的矿渣或粉煤灰等低水化热的水泥。外加剂应在试配前做好各项检测，防止对钢绞线及钢筋的锈、腐蚀，而影响混凝土对钢绞线的不均匀握裹力。另外还要防止骨料间产生的碱—集料反应。水应采用干净的经检测合格的水，水灰比应能满足施工浇注的流动性、和易性，水灰比不可过大，否则会使混凝土的强度降低，也会使混凝土的后期收缩增加，从而产生裂缝。在满足施工要求的混凝土的工作性的前提下，应尽可能的采用偏小的水灰比，应在施工现场检测各种砂石材料的含水量后，扣除集料水份，按设计配合比准确地调整好实际施工配合比。另外设计配合比一定要试验工程师精心看懂图纸，理解透彻混凝土配合比设计中各项技术参数的应用范围，真正做到设计出最佳的设计配合比，最优的施工配合比，用来正确的指导空心板混凝土的施工生产。
⑥混凝土的温度变化。由于温度的变化而引起混凝土开裂的情况也是存在的，关键是要防止混凝土在施工、养护当中的温度变化速度。因钢筋、钢绞线和混凝土的热胀系数不一致，因此不能使混凝土空心板在浇注施工和养护中受到骤然升温和降温，否则混凝土会产生裂缝。这就要求对预应力混凝土的养护一定要到位，养生时间按规范要求7～14 d以上，因为预应力混凝土比普通混凝土要“娇贵”些。
⑦预应力混凝土的施工技术情况。预应力混凝土的施工千万要选择有一定经验的桥梁专业队伍施工，不能随便拉支队伍就开始桥梁建设，否则会走很多弯路的。一个专业化施工队伍选的好，各种环节的施工也就能够管理很好，搭接的顺利。例如钢筋加工制作、绑扎，钢绞线安装、张拉，模板的拼装，混凝土的拌和、浇注和振捣成型、养生，预应力的放张，每个环节每道工序都有可能产生使底板纵向开裂的因素，关键是如何避免。混凝土的浇注特别是腹板和底板的振捣成型，振捣的方式、方法、结果如何都要把握好。空心板混凝土的施工可采用先浇底板混凝土再装芯模方法施工，先张法空心板底板的振捣也可采用固定于底板上的附着式平板振捣器，且间距不能超过80～100 cm，腹板可用手提式振动棒，特别要交代操作人员不能漏振，也不要过振，漏振会使底板混凝土不够密实，产生蜂窝、麻面、气孔多等松散表面现象，过振也会使底板混凝土产生离析，使底板也出现蜂窝，这样会使底板混凝土强度不均匀，强度降低，达不到设计要求。在放张时会使空心板底板产生纵向裂缝等其他形式的裂缝，因此混凝土的振捣对空心板混凝土的强度的影响也是重要的。如果振捣方式方法和振捣效果越不理想，那么混凝土的收缩、徐变变形也就越大，空心板底板开裂的情况也就越容易出现。因此应严格控制好混凝土施工当中的浇注、振捣及成型，混凝土的养生也应及时且符合规范要求，使空心板混凝土保持在良好的养生状态，空心板内部也应注意养生。空心板在吊移出预制底座时，混凝土的强度不得低于设计所要求的吊装强度。另外现场施工员、桥梁工程师、试验工程师、质检工程师等技术人员也应技术交底到各班组民工当中并尽职负责、精心施工、管理到位。
3 结 语
总之，预应力混凝土空心板桥梁产生裂缝的原因很多，为了保证空心板满足设计和规范要求，从设计、施工、监理等各个环节都要层层严格把关，设计单位按设计规范和技术标准进行优化设计，施工单位严格按图操作施工，监理单位按监理规范严格监理，要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作，这样才能避免预应力混凝土空心板裂缝的产生，施工单位也才能交出业主满意的桥梁工程。
参考文献：
[1] JTG/TF50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].
[2] JTGD60—2004，公路桥涵设计通用规范[S].