特大桥预应力混凝土裂缝的预防和施工控制（PPT22）

老庄庄河河特特大大桥桥预预应应力力混混凝凝土土裂缝缝的的预预防防和和施施工工控控制制中铁铁四四局局黄黄延延高高速速公公路路项项目目经经理理部部二○○○○五五年年六六月月十十五五日日一、工程概况况黄延高速公路路老庄河特大大桥位于陕北北黄土高原南南部洛川县境境内，桥址处处沟壑纵横，，地形崎岖。。该桥桥跨布布置为95m+4××170m+95m，为预应力混混凝土变截面面连续刚构桥桥，最高墩身身105m。老庄河特大大桥由左右分分离的两个单单箱单室截面面组成，主梁梁跟部高度9m，每个T形刚构由22个对称悬灌块块段，块段长长度从3.0m～4.0m逐渐调整，梁梁段高度从9m～3.2m逐渐变化。箱箱梁底板宽6.5m，顶板宽12m，翼缘板悬臂臂长2.75m；箱梁端部设设内横隔板外外，其余部位位均不设内横横隔板。箱梁梁分别设纵向向、横向、竖竖向三向预应应力，纵向预预应力钢绞线线束有22φj15.24和25φj15.24两种，最大长长度将近170m。1、材料原因造造成的裂缝⑴对原材料料质量控制不不严格，排除除配合比因素素外，混凝土土用粗细集料料含泥量过大大，集料颗粒粒级配不良，，使混凝土内内部不均匀密密实，存在微微间隙，易造造成混凝土收收缩的增大，，诱导裂纹甚甚至裂缝的产产生。⑵骨料粒径径越细、针片片含量越大，，水泥等级越越高、细度越越细、早强越越高等均是导导致结构砼产产生裂纹的因因素，但正常常情况下，不不会因为其中中的一两项导导致裂缝。⑶混凝土外外加剂、掺和和料选择不当当、或掺量不不当，选用早早强型减水剂剂或矿渣硅酸酸盐水泥、快快硬水泥，也也会相应增加加导致裂纹几几率。二、高墩大跨跨连续刚构混混凝土裂缝成成因2、混凝土配合合比设计原因因产生的裂缝缝⑴设计中水水泥等级或品品种选用不当当。⑵配合比中中水灰比(水胶比)过大，单方水水泥用量越大大、用水量越越高，表现为为水泥浆体积积越大、坍落落度越大，收收缩越大。⑶配合比设设计中砂率、、水灰比选择择不当造成混混凝土和易性性偏差，导致致混凝土离析析、泌水、保保水性不良，，增加收缩值值。⑷配合比设设计中混凝土土膨胀剂掺量量选择不当。。3、施工及现场场养护原因⑴混凝土浇浇筑的匀质性性可减少裂缝缝的产生，特特别是泵送工工艺的应用，，为保证特大大桥梁部重点点部位混凝土土质量，一方方面考虑施工工速度等原因因外，另一主主要原因是尽尽量保证浇筑筑混凝土的匀匀质性。在现现场浇筑混凝凝土时，如振振捣或插入不不当，漏振、、过振或振捣捣棒抽撤过快快，均会影响响混凝土的密密实性和均匀匀性，诱导裂裂缝的产生。。⑵大体积混混凝土浇注，，对水化热计计算误差、现现场混凝土降降温及保温工工作不到位，，引起混凝土土内部温度过过高或内外温温差过大，混混凝土产生温温度裂缝。⑶高空浇注注混凝土，风风速过大、烈烈日暴晒，混混凝土收缩值值大。⑷对大体积积混凝土工程程，缺少两次次抹面，易产产生表面收缩缩裂缝。⑸现场养护护措施不到位位，混凝土早早期脱水，引引起收缩裂缝缝。⑹现场模板拆除除不当或拆模模过早引起拆拆模裂缝。⑺现场预应应力张拉不当当(超张、偏心)，引起混凝土土张拉裂缝。。⑶高空浇注注混凝土，风风速过大、烈烈日暴晒，混混凝土收缩值值大。⑷对大体积积混凝土工程程，缺少两次次抹面，易产产生表面收缩缩裂缝。⑸现场养护护措施不到位位，混凝土早早期脱水，引引起收缩裂缝缝。4、结构应力力产生的裂裂缝⑴块段之之间横向裂裂缝块段之间的的横向裂纹纹，一般是是由于块段段接茬混凝凝土的联结结强度偏低低，或挂篮篮下沉量过过大造成的的，或块段段接茬不平平顺造成的的，表现如如下：①块段接接茬混凝土土的联结强强度偏低，，是由于混混凝土表面面凿毛不彻彻底，或新新浇筑混凝凝土水分向向老混凝土土过多扩散散水分，产产生干裂裂裂缝。②在混凝凝土浇筑过过程中，挂挂篮下沉量量过大，对对已初凝混混凝土造成成扰动，降降低接茬混混凝土强度度，产生裂裂缝。③块段接接茬不平顺顺，形成错错台现象，，形成应力力集中部位位，产生裂裂缝。⑵在1/4跨度附近斜斜向裂缝这种裂缝一一般是由于于剪应力过过大，主拉拉应力超过过混凝土的的抗拉强度度而造成的的，有时也也与构造钢钢筋的布置置有关。当当荷载增大大时，裂缝缝会逐渐向向受压区发发展。在开开裂严重的的情况下，，裂缝可能能沿腹板贯贯通。⑶腹板下下弯束位置置贯通裂缝缝这种裂纹一一般是由于于预应力或或截面尺寸寸设计不合合理，导致致混凝土压压应力过大大，腹板的的抗剪强度度偏低造成成，有也与与施工质量量有关。⑷纵向预应力力锚下位置置纵向贯通通裂缝这种裂纹一一般是由于于预应力设设计吨位过过大或截面面尺寸不合合理，锚下下混凝土应应力过于集集中造成的的，有时也也与施工质质量有关。。⑸底板纵向预预应力齿板板位置的腹腹板斜向裂裂缝这种裂纹一一般是由于于设计不合合理造成，，底板纵向向预应力与与腹板预应应力布置时时，形成集集中力后的的混凝土受受拉区应力力叠加，形形成斜向裂裂缝。⑹合拢段横向向收缩裂缝缝这种裂缝一一般是由于于混凝土在在边界混凝凝土约束条条件下，混混凝土在空空气中水化化收缩，形形成沿块段段接茬处的的收缩裂纹纹。以下为几种种常见裂纹纹图片：1/4跨主拉应力力引起的裂裂缝腹板下弯束束贯通放射射裂缝1、材料选择择和混凝土土配合比设设计方面原原因产生的的裂缝的预预防和施工工控制⑴根据结结构的要求求选择合适适的混凝土土强度等级级及水泥品品种、等级级，尽量避避免采用早早强高水化化快的水泥泥。所选用用秦岭牌P.O52.5R水泥物化数数据为：C3S含量平均为为48％～52％，C3A含量平均为为6％～7％,C2S含量平均为为21％～27％,其主要矿物物成分含量量适宜配制制连续刚构构梁部的混混凝土。⑵选用级级配优良的的砂、石原原材料，含含泥量符合合规范要求求,所选用集料料的碱活性性检测试件件膨胀率为为0.08％，为非活活性集料。。三、老庄庄河特大大桥裂纹纹预防与与施工控控制⑶积极极采用掺掺合料和和混凝土土外加剂剂。掺合合料和外外加剂目目标已作作为混凝凝土的第第五、六六大组份份，可以以明显地地起到降降低水泥泥用量、、降低水水化热、、改善混混凝土的的工作性性能和降降低混凝凝土成本本的作用用，但要要坚决避避免使用用早强型型外加剂剂。⑷配合比设设计人员应深深入施工现场场，依据施工工现场的浇捣捣工艺、操作作水平、构件件截面等情况况，针对现场场的砂、石原原材料质量情情况及时调整整施工配合比比，协助现场场搞好构件的的养护工作。。杜绝含泥量量、风化石、、山皮等含量量超标的地材材进场；为保保证水泥活性性稳定，在有有限的场地中中力争增加库库房面积以增增长水泥库存存时间；尤其其从生产源头头加强外加剂剂的质量控制制，保证外加加剂的有效减减水成分必须须为萘系与氨氨基磺酸盐复复合物、缓凝凝成分必须为为三聚磷酸钠钠与聚乙烯醇醇、引气成分分必须为松香香热聚物，防防止混入其它它廉价替代品品增加质量隐隐患。⑸正确掌握好昆昆凝土补偿收收缩技术的运运用方法。对对膨胀剂应充充发考虑到不不同品种、不不同掺量所起起到的不同膨膨胀效果。应应通过大量的的试验确定膨膨胀剂的最佳佳掺量。⑹对配合比比试配完毕的的混凝土进行行抗裂性试验验，如下图图：⑺混凝土弹性模模量的早期发发展见下图：2、施工及现场场养护原因产产生的裂缝的的预防和施工工控制⑴浇捣工作作：浇捣时，，振捣捧要快快插慢拔，根根据不同的混混凝土坍落度度正确掌握振振捣时间，避避免过振或漏漏振，应提倡倡采用二次振振捣、二次抹抹面技术，以以排除泌水、、混凝土内部部的水分和气气泡。⑵混凝土养养护：在混凝凝土裂缝的防防治工作中，，对新浇混凝凝土的早期养养护工作尤为为重要。以保保证混凝土在在早期尽可能能少产生收缩缩。主要是控控制好构件的的湿润养护，，对于大体积积混凝土，有有条件时宜采采用蓄水或流流水养护。养养护时间为14—28天。⑶混凝土的降降温和保温工工作：对于厚厚大体积混凝凝土，施工时时应充分考虑虑水泥水化热热问题。采取取必要的降温温措施(埋设散热孔、、通水排热等等)，避免水化热热高峰的集中中出现、降低低峰值。浇捣捣成型后，应应采取必要的的蓄水保温措措施，表面覆覆盖薄膜、湿湿麻袋等进行行养护，以防防止由于混凝凝土内外温差差过大而引起起的温度裂缝缝。老庄河特特大桥箱梁0号块均属大体体积混凝土，，0号块部分施工工主要集中在在冬季，通过过冬季施工措措施保证混凝凝土浇筑温度度及养护条件件，养护期间间外部温度控控制在5℃以上，通过模模拟0号块结构尺寸寸实测混凝土土水化热产生生的内部温度度过高(达到75℃)，见图3所示。内外温温差太大，易易造成裂纹，，需采取内部部降温方法，，在征得设计计部门同意后后增加4层循环水冷却却系统，保证证混凝土内外外温差控制在在23℃以内，7日后混凝土的的强度及弹性性模量达到设设计标准后方方可不再养护护。⑶混凝土的的降温和保温温工作：对于于厚大体积混混凝土，施工工时应充分考考虑水泥水化化热问题。采采取必要的降降温措施(埋设散热孔、、通水排热等等)，避免水化热热高峰的集中中出现、降低低峰值。浇捣捣成型后，应应采取必要的的蓄水保温措措施，表面覆覆盖薄膜、湿湿麻袋等进行行养护，以防防止由于混凝凝土内外温差差过大而引起起的温度裂缝缝。老庄河特特大桥箱梁0号块均属大体体积混凝土，，0号块部分施工工主要集中在在冬季，通过过冬季施工措措施保证混凝凝土浇筑温度度及养护条件件，养护期间间外部温度控控制在5℃以上，通过模模拟0号块结构尺寸寸实测混凝土土水化热产生生的内部温度度过高(达到75℃)，见附图所示示。内外温差差太大，易造造成裂纹，需需采取内部降降温方法，在在征得设计部部门同意后增增加4层循环水冷却却系统，保证证混凝土内外外温差控制在在23℃以内，7日后混凝土的的强度及弹性性模量达到设设计标准后方方可不再养护护。实测混凝土最最高温升（体体积为1.2*1.2*1.2m3）⑷避免在雨中或或大风中浇灌灌混凝土⑸夏季应注注意混凝土的的浇捣温度，，采用低温人人模、低温养养护，必要时时经试验可采采用冰块，以以降低混凝土土原材料的温温度。尽量降降低混凝土的的入模温度，，以期降低混混凝土水化速速率且使水化化能够均匀进进行。3、结构应力产产生的裂缝的的预防和施工工控制⑴块段之间间横向裂纹的的预防和施工工控制①对于块段段接茬混凝土土联结强度偏偏低造成的裂裂缝，首先，，在混凝土达达到规定强度度后进行接茬茬混凝土表面面凿毛，清除除浮浆和松散散层，增加联联结性能；其其次，在浇筑筑新混凝土前前，向已浇筑筑混凝土洒水水湿润，减少少接茬面混凝凝土的干湿变变化，使接茬茬处混凝土具具有保持较好好的保湿性。。②对对挂篮篮下沉沉量过过大造造成的的裂缝缝，首首先，，在挂挂篮的的设计计阶段段，提提高挂挂篮刚刚度，，减小小下挠挠度，，老庄庄河特特大桥桥挂篮篮在175t的设计计荷载载下，，最大大下挠挠度为为17mm，能够够满足足裂缝缝控制制要求求；其其次，，在挂挂篮的的使用用阶段段，挂挂篮的的节点点和支支撑部部位要要求受受力简简单、、明确确，不不得在在混凝凝土浇浇筑过过程中中发生生突然然的沉沉降。。③块块段段接接茬茬不不平平顺顺造造成成的的裂裂缝缝，，在在混混凝凝土土表表抹抹面面时时，，确确保保接接茬茬平平顺顺。。⑵在在1/4跨度度附附近近斜斜裂裂缝缝的的预预防防和和施施工工控控制制由于于连连续续的的混混凝凝土土结结构构存存在在次次内内力力的的再再分分配配问问题题，，施施工工过过程程中中的的影影响响因因素素很很多多，，在在裂裂缝缝出出现现后后要要准准确确找找出出原原因因比比较较困困难难。。在在设设计计时时首首先先合合理理确确定定中中、、边边跨跨比比，，加加强强1/4跨度度处处的的剪剪应应力力和和主主拉拉应应力力检检算算，，适适当当增增加加箍箍筋筋的的配配置置，，对对连连续续结结构构的的竖竖向向预预应应力力筋筋，，要要充充分分考考虑虑有有效效预预应应力力的的作作用用效效果果。。⑶施施工工时时，，在在腹腹板板的的下下弯弯束束端端头头增增加加闭闭合合箍箍筋筋，，增增加加混混凝凝土土的的抗抗剪剪能能力力；；混混凝凝土土的的张张拉拉强强度度要要求求达达到到设设计计强强度度，，同同时时要要求求混混凝凝土土在在张张拉拉时时，，混混凝凝土土的的弹弹性性模模量量达达到到设设计计规规范范要要求求；；在在确确定定下下弯弯束束张张拉拉顺顺序序，，由由常常规规的的先先纵纵向向、、后后竖竖向向、、最最后后横横向向的的顺顺序序，，变变为为先先竖竖向向、、后后纵纵向向、、最最后后横横向向的的顺顺序序，，张张拉拉下下弯弯束束前前，，预预先先提提供供部部分分抗抗剪剪力力。。⑷纵纵向向预预应应力力锚锚下下位位置置纵纵向向贯贯通通裂裂纹纹的的预预防防和和施施工工控控制制设计计时时，，在在布布置置锚锚下下螺螺旋旋钢钢筋筋的的同同时时，，增增加加了了锚锚下下钢钢筋筋网网片片。。施施工工时时，，准准确确安安装装锚锚下下螺螺旋旋钢钢筋筋和和锚锚下下钢钢筋筋网网片片，，同同时时，，锚锚下下混混凝凝土土要要求求振振捣捣密密实实。。⑸底底板板纵纵向向预预应应力力齿齿板板位位置置的的腹腹板板斜斜向向裂裂缝缝预预防防和和施施工工控控制制在设设计计腹腹板板下下弯弯束束的的锚锚固固端端和和底底板板纵纵向向预预应应力力锚锚固固端端布布置置时时，，避避免免集集中中力力后后的的混混凝凝土土受受拉拉区区应应力力叠叠加加，，形形成成斜斜向向裂裂缝缝，，同同时时，，增增大大了了齿齿板板钢钢筋筋的的直直径径，，加加强强底底板板纵纵向向预预应应力力的的锚锚固固性性能能。。⑹合拢段横横向收缩缩裂缝预预防和施施工控制制合拢段横横向裂缝缝是一种