关于预应力连续箱梁裂缝形成原因的讨论

在解释预应力连续箱梁裂缝形成原因之前，先来看一组图片：

一、 工程概况

某大桥主桥结构布跨型式为 (60+100+60) m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，分左右双幅，单幅箱梁采用单箱单室截面，纵、横、竖三向预应力体系，为全预应力构件。桥宽16.25米，根部梁高5.8米，跨中及端部梁高2.5米，箱梁高度按1.8次抛物线变化，除墩顶0号块设两个厚0.7米的横隔板及边跨端部设厚1.5米的端横梁外，在跨中设置了两道0.2米厚的横隔板以增加箱梁的抗扭性能。箱梁顶宽16.25米，底宽8.25米，翼板悬臂4.0米，箱梁顶板设单向2％横坡，底板横桥向为水平。

箱梁0号块长度为4米，顶底板厚度分别为0.5米和1.2米，腹板厚度为0.9米，距墩中心2米处至跨中箱梁顶板均为0.3米，底板厚度从0.75米至0.32米按1.8次抛物线变化，腹板厚度9号块以前为0.7米，12号块以后为0.5米，10～11号块由0.7米直线变公至0.5米。

箱梁采取挂篮悬臂浇筑施工,各单“T”箱梁除悬臂箱梁外，分为13对梁段，箱梁纵向分段长度为8×3+5×4米；0、1号块总长10米，在墩旁挂篮上现浇施工，箱梁两个“T”同时对称悬臂浇筑。主桥共设置两个边跨合拢段和一个中跨合拢段，合拢段长度均为2米，边跨现浇段长度为8.84米,主桥中跨合拢段采用吊架现浇施工,边跨合拢段及现浇段在支架上现浇施工,浇筑前应对支架进行预压,预压重量不小于箱梁的恒载,最大悬浇2#块重量为144.2吨。挂篮采用型钢组拼而成的菱形稳定结构，菱形挂篮由承重系统、吊挂系统、锚固系统、行走系统、模板系统和张拉操作平台组成，承重系统承载挂篮，模板及节段全部施工荷重；吊挂系统起传递荷载和调整节段模板标高的作用；锚固系统用于挂篮抗倾覆；通过行走系统实现挂篮在节段完成后的空篮前移。挂篮设计总重量为50吨。

挂篮设计参数

1）设计荷载：钢筋混凝土自重26kN/m3，混凝土侧压力60kPa，混凝土与模板吸附力100kPa，施工机具及人群荷载2.5kPa。

2）箱梁混凝土超灌系数1.03。

3）动力系数采用1.2。

4）行走时抗倾覆稳定系数≥2；浇筑时抗倾覆稳定系数≥2。

5）杆件容许最大挠度值≤L/750，挂篮允许最大变形（包括吊带变形的总和）≤20mm。

6）挂篮总重量(含施工荷载)/悬臂浇筑箱梁节段重量在0.3～0.5之间，特殊情况下也不应超过0.7。

7）水平限位系统安全系数≥2；自锚固定系统安全系数≥2；斜位水平限位系统安全系数≥2。

二、连续箱梁的施工方法：

上部连续箱梁现浇采用悬臂平衡法施工，利用挂篮对称逐节段完成单“T”浇注工作。两岸同步进行，逐跨向中间合拢延伸，最后完成合拢形成连续梁。通常称之为“对称——单悬臂——连续施工法”。主要工艺流程为：临时支墩灌筑及其墩顶布置→墩旁托架安装→GPZ系列盆式橡胶支座的安装→0#块横板安装、钢筋安装、预应力孔道设置→箱梁0#块砼灌筑→预应力筋张拉→完成0#块顶临时锚固张拉→挂篮安装→箱梁块段横板安装→箱梁节段钢筋绑扎、预应力安放、预应力筋孔道设置等→节段砼灌筑→预应力筋张拉→挂篮前移→逐跨合拢伸至最后大合拢等。箱梁悬浇从2012年10月开始，至今右幅均完成至6#块，左幅完成至3#块。

三、裂纹形成及调查

该桥在2013年4月10日施工至28#墩右幅4#块小桩号时，我项目部人员在拆除模板后第3天发现腹板内侧出现斜向不规则裂纹，随后我项目部立刻停止对大桥的施工，分析原因并派专人跟踪观测此裂纹，发现裂纹稳定无发展。然后实施了纵向预应力张拉，张拉后裂纹亦无变化，我部判断此裂纹为局部浅层不规则发纹，于是进行正常施工。在之后的施工过程中， 27#墩3#块大桩号左侧、27#墩4#块大桩号右侧、28#墩右侧5#块大桩号左右侧、28#墩5#块小桩号右侧、28#墩6#块大桩号右侧、28#墩6#块小桩号右侧等均在模板脱落后3天左右又出现类似裂纹，随组织专家进行现场分析。经对裂纹的宽度和深度进行检测，结果为裂纹宽度为0.15mm-0.45mm,通过凿开裂缝观测，深度约为6cm。分析认为：裂纹有一定的规律性，一是出现在拆除内模后3天左右；二是位置都在节块中间部位，基本在波纹管位置附近；三是在张拉纵向预应力之后裂缝无进一步发展。从而排除是由于结构受力而产生的裂纹。

只是举个例子，希望大家能够积极参与讨论预应力连续箱梁的裂缝的成因及应对措施。

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