连续刚构桥常见裂缝的起因和预防课件

连续刚构桥常见裂缝的

起因和预防

（施工方面）湖北沪蓉西高速公路大跨径连续刚构桥施工工作会主讲人：蔡国宏职称：教授级高工单位：交通部公路科学研究院目录一、混凝土的强度特征二、混凝土构件分类三、引起混凝土构件开裂的主要原因四、桥墩（或塔墩）靠承台区段的竖向裂缝五、连续刚构和连续箱梁桥的裂缝1、零号块的裂缝2、箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝3、箱梁腹板斜裂缝4、箱梁跨中腹板竖向裂缝和与其相连的底板水平裂缝5、箱梁翼板和底板纵向裂缝6、箱梁顶板和底板纵向裂缝7、箱梁底板保护层劈裂破坏8、锚下混凝土开裂和锚垫板变形9、齿板及其附近的裂缝六、现场浇注钢筋混凝土和预应力混凝土连续箱梁桥常见裂缝或事故七、建议

一、混凝土的强度特征1、抗压强度高——《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》所列混凝土强度等级范围为C15~C80。有一种活性粉末混凝土抗压强度可从200Mpa到800Mpa。2、抗拉强度低——只为抗压强度的12—6%（1/8.3—1/16.7），抗压强度愈高，此项百分比愈低。因此，单纯靠提高混凝土强度等级来防止开裂，效果并不理想。

二、混凝土构件分类1、素混凝土构件2、钢筋混凝土构件3、预应力混凝土构件三、引起混凝土构件开裂的主要原因1、荷载——包括自重、车辆荷载、人群荷载、施工设施荷载、风荷载、地震荷载、流水压力、冰压力、水浮力、土侧压力、预加应力。2、变形——包括收缩、徐变、水化热、环境温度变化、强迫位移（如基础或支座变位）。构件间或同一构件不同部位间的约束作用、支座摩阻作用。

据调查资料，工程实践中结构物开裂的原因，由“变形”因素或以“变形”为主因素引起的裂缝约占80%，由“荷载”因素引起的裂缝约占20%。对于超静定结构，如连续刚构、连续梁、拱、桁架，由“变形”因素引起的拉应力远超过静定结构，如简支梁。但过去人们对“变形”因素的重视程度远不如“荷载”因素。施工阶段出现的裂缝，更是与“变形”因素紧密相关。

四、桥墩（或塔墩）靠承台区段的竖向裂缝

开裂现象：一般出现在第一、二浇注节段，竖向裂缝有一条或多条不符。开裂原因：承台与桥墩（或塔柱）浇筑混凝土的龄期相差较大（20-30天或更长），承台混凝土的收缩先期基本完成，而桥墩（或塔柱）混凝土浇注后，其混凝土收缩和水化热降温引起的收缩相互迭加，形成颇大的收缩量，这种收缩受到承台接触面（约束面）的约束，在墩身内产生拉应力，导致开裂。按理最大的约束应力在约束边即桥墩与承台交接处，但通常竖向裂缝下端距约束边尚有一点距离，逐渐向上发展。这是因为桥墩混凝土在约束边处受到承台的“嵌固”作用，推迟或限制该处开裂，这种现象称为“模箍作用”。

防裂措施：1、降低桥墩混凝土的收缩值和水化热值，配制低收缩、低水化热混凝土。一般采用降低水泥用量、掺加粉煤灰和精矿粉来实现。2、最大限度降低桥墩混凝土与承台混凝土的龄期差。要求承台浇注完成后5天即浇注桥墩，外地已有成功实例。

五、连续刚构和连续箱梁桥的裂缝开裂现象：零号块高度大、体积大，一般分二次或多次浇注，其腹板上半段和顶板是最后浇注的，拆模时可在腹板上半段发现竖向裂缝，在顶板发现与之对应的水平缝（图2）。有的零号块还在底板和横隔板门洞附近出现裂缝。

1、零号块的裂缝开裂原因：零号块分二次或多次浇注，第一次浇注的混凝土已完成大部分收缩并降温，第二次浇注的混凝土的收缩和水化热降温引起的收缩，会受到第一层已浇混凝土的约束，因而开裂。其原因和承台上方桥墩开裂类似，有的称为“基岩约束效应”。

1、零号块的裂缝防裂措施：（1）采用低收缩低水化热混凝土。下大力改进配方，降低水泥用量，掺加粉煤灰和矿粉等。（2）尽可能采用连续一次浇注，万一不得不采用二次浇注，也要尽可能缩短两次浇注的间隔时间。（3）加强养护。（4）采用冷却水管控制水化热温度。

1、零号块的裂缝2、箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝图3图4开裂现象：竖向裂缝处于两施工节段之间，严重的缝宽1-2mm甚至更宽（图3）。

开裂原因：（1）悬臂浇注移动支架的整体刚度不够，浇注过程中变形大，吊带调节不灵；（2）混凝土浇注程序不对：先浇注后端（紧靠前一浇注节段），然后逐步向前端浇注，前端的荷载引起悬臂支架变形，导致后端混凝土裂开（图4）。2、箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝预防措施：（1）支架必须具备足够刚度和强度，必须采用相当于实际荷载的荷载预压，除强度满足需要外，其最大挠度应小于或等于2.0cm。（2）支架吊带应便于调节，当发现前端挠度较大时，可给予调回。精轧螺纹钢容易产生脆性破坏，是施工中的不安全因素。（3）采用正确的混凝土浇注顺序，即先浇注前端，从前到后逐步浇注，当全节段混凝土接近浇完时，才浇注节段接缝处混凝土。（4）万一施工中出现节缝开裂现象，必须向上级报告，停下来寻找原因，拟定整改措施，而不应隐瞒实情，用水泥砂浆一抹了之。

2、箱梁节段间施工接缝处腹板竖向裂缝3、箱梁腹板斜裂缝开裂现象：主跨和边跨都会出现，多发生在跨径1/4至端部范围，也有与水平缝相连发展到接近跨中的，一般呈25~50度倾斜（下图）。

开裂原因：腹板内实际主拉应力超过混凝土极限拉应力。（1）设计方面原因：未算出主拉应力最大部位；主拉应力容许值取用偏高（85年“桥规”所定混凝土轴心抗拉强度设计值偏高，C50为2.45Mpa；2004年“桥规”改为1.83Mpa）；腹板设计过薄。（2）施工方面原因：竖向预应力张拉不足；竖向预应力钢筋管道压浆不密实；竖向预应力筋锚头锈蚀；腹板节段间裂缝使断面削弱导致主拉应力值等急剧增加。

3、箱梁腹板斜裂缝改进措施：张拉竖向预应力采用测力扳手，严格控制张拉到位，采用二次张拉，防止预应力损失，对预应力管道采用真空压浆技术，严格监控饱满度，封锚前认真清理锚头槽孔，最好能涂抹阻锈剂，并采用低收缩混凝土浇注密实。

3、箱梁腹板斜裂缝4、箱梁皂跨中腹党板竖向凡裂缝和求与其相喷连的底扶板水平节裂缝开裂现秧象：跨中穷区域绳腹板鼻下方誉竖向化开裂别、底社板水形平开总裂，傲二者御相连兵形成欲“└┘”形裂贤缝，有勿的桥在井建成后月若干年胡才出现旦这种裂胡缝（下判图）。跨中蜜挠度伍逐年胆增加趋，超牧过设齐计中犹考虑奖徐变惠因素纱的挠种度值绳，有芽的桥蛙在挠医度逐概年递拣增趋脱势放巧缓后准，又粥出现毁递增住加快拜状况撑。开裂原堪因：在恒载尚、活载傍诸因素亦作用下太，中跨呜跨中为著正弯矩含区，下类缘受拉杆，通过鹅在下缘示张拉预导应力筋其束产生俗的压应浙力来抵真消上述阳拉应力分，并使竿下缘保露持必要穿的压应昏力储备色，来防岛止开裂冷。当该册项压应凉力不足行以抵消不拉应力半时，箱循梁下缘苏就会出艺现裂缝锄。具体换原因有丛：（1）底治板纵中向预狂应力认束张涂拉不刘足，论或预亿应力丘损失荣过大研；（2）实窑际的唐混凝同土收低缩、疏徐变堪超过蝇设计与值，强收缩橡、徐艇变引夹起的澡预应警力损耽失；（3）桥红梁实碗际截替面尺神寸和处重量鸣超过筋设计涝值，践导致喉徐变顿影响卖增加次；（4）徐冒变发劲展导吊致箱蒜梁挠蔑度增趋加，袄跨中尚开裂旷，结眼构刚扭度降秩低（动跨中地开裂棋严重尽后会坑使其窝类似尸“塑铺性铰挡”）狭，进后一步既导致录箱梁徐挠度灶增加桥；（5）预应截力管道稿压浆不庸足，封它锚质量智不好，续会引起国锚头和奇预应力仰筋锈蚀恰，导致乌预应力恩损失。预防措航施：（1）纵向禽预应力商张拉必蔬须足够匹，防止做预应力秤损失；（2）设渗计时屋充分纯考虑垒混凝肾土徐锐变因尖素；（3）采柔用真斧空压声浆技庄术，符严格部控制象饱满辟度，浪确保豆压浆判饱满胳；（4）精聚心操自作封旧锚工渠艺，谋封锚慰前认旺真清任理锚怀头槽魄孔，舌涂抹获阻锈萝剂，补用环撤氧砂罗浆涂任抹锚活头，旷并采它用低攀收缩范混凝芽土浇帮注密辨实；（5）设葡置备宪用管瘦道和烟备用异束。5、箱掉梁翼粉板和愁底板去纵向抚裂缝开裂任现象源：翼板顺映横向预鸽应力钢羡筋孔道晴位置开坡裂（图7-1）。开裂原绑因：翼板嫂处于返悬臂画箱梁锤桥的歉受拉访区，举其拉魔应力鹊靠施馆加纵零向预徐应力薯予以盼抵消滨，在热箱梁舒逐段醉浇注杯过程碍中，鸽当前葡端张水拉预瞒应力盲时，咏预压俊应力际在箱虚梁内灾是按绵一定矩斜角被（约45度）传杜布的，莫在前几沙段的边脂缘即翼饭板部位脚会出现胳压应力固死角（泄图7-幻玉2）。当惩在这些猾压应力纷死角区岭域（或专预压应迁力储备摇很低区绒域）张丽拉横向图预应力委时，在坏横向预适应力钢吹筋周围约产生的战拉应力产与上述撕拉应力扣叠加，日引起翼辟板开裂溜。图7-1图7-2预防狱措施访：（1）在纵伤向预应辆力张拉砍节段后石第三节蜘段才能祥张拉横施向预应活力筋；（2）分二警次张拉净横向预吗应力筋涂。6、箱地梁顶肢板和域底板左纵向膀裂缝开裂现萄象：顶板跨原中或跨冲中至加紫腋终点刊下方开夏裂（图8-舒1）。开裂原置因：未设横敬向预应耕力筋；戴横向预绪应力筋值未在板氧跨跨中范下弯，姑因而在戏跨中截著面产生开正弯矩窜，促使俗其开裂霞（图8-尸1）；纵侨向预应解力筋张柜拉过大添；混凝蚊土收缩脉、水化涂热和表箱面温度恶下降。预防措血施：正确设会计横向英预应力副筋，使拐其在跨贪中下弯粪，正确牙施工；云严格控寨制顶板富纵向预鼓应力筋侮张拉值聚；采用返低收缩拉、低水检化热混窜凝土。图8-1（1）顶板纵驶向裂缝6、箱梁棉顶板和急底板纵腐向裂缝开裂方现象疤：底板顺墓纵向预效应力筋袭（管道微位置）木开裂（粥图8-1）。开裂原艘因：底板预凳应力筋政束管道龄下方设舱计尺寸谎偏小，阀或实际偶施工的复尺寸小龙于设计藏值；底俘板横向蛙钢筋偏番小偏稀护；混凝广土收缩宏、水化而热降温评。预防惹措施快：底板纵茄向预应留力管道村下方应怨有足够存尺寸；窜底板内适应布设践足够的豆防收缩表钢筋；砌采用低鲜收缩、励低水化川热混凝阔土。图8-1（2）底扭板纵绑向裂迎缝6、箱梁仍顶板和委底板纵其向裂缝开裂行现象叶：合龙础段顶伞、底旺板各断有数座条纵僵向裂纱缝，产一般震不向钳相邻肢节段炼扩散吩（图8-痒2）。开裂秋原因烦：合龙珍段混自凝土牧与相枯邻节叉段混民凝土朋之间亮的收识缩差芝和水灯化热弓降温燥。预防措亡施：合龙批段更息应采抬用低辣收缩烈、低兼水化谱热混磁凝土蚊；加蔬强养根生，吴克服阅板的稀下方咏不便狭浇水振养生欢的困犯难。（3）箱梁沟合龙段雁顶、底昏板纵向挽裂缝图8-27、箱周梁底智板保版护层塌劈裂涝破坏损坏策现象芹和原婶因：箱梁所底板刑在纵塑向呈颤曲线枕形，诵其纵灾向预彼应力射筋也秩呈曲股线布案设，微张拉具时会扑产生青向下盾的径笋向分滥力，堂当底遭板未屡设置顷足够大数量党抵抗犹此径机向分历力的扯防崩膝钢筋卡时，哄便会亿产生垦劈裂插，造继成严长重事碗故（今图9）。图9预防响措施袖：（1）在底堪板中布钉置纵向礼预应力侍筋主束贡的同时茧，为保伐证底板俗上下层值的纵横威向构造衫钢筋构雹成整体计骨架，惭应布置牢“平衡患钢筋”傅（形钢脸筋或栋称防腐崩钢膀筋）炕将上盛、下故层横耳向钢乎筋连端成整吧体。（2）底板脾中预应事力孔道靠下方的鸣混凝土镜保护层烈应有足傅够厚度瘦。（3）待兰混凝尊土达收到设溉计要我求后翠才张览拉纵拆向预龙应力曲。7、箱梁录底板保折护层劈寄裂破坏8、锚下赴混凝土逢开裂和躬锚垫板座变形开裂霞现象全：锚垫板席周围混械凝土开即裂，锚斯垫板内淹凹。开裂原品因：混凝仙土强桌度不非够，梯锚下漫配置扛局部沿加强屋钢筋欧不够旅。预防梳措施捡：混凝匪土达拘到设南计要酿求的列张拉绝强度今后再陡行张冬拉，问仔细洲审查饮锚下缎配筋夕图，叼若不挑足则撞予以饺加强野，并扩严格君按设愈计图想施工邻。9、齿船板及淡其附却近的凳裂缝开裂现混象：齿板连尾部蝇及与裳之相降连的蝇顶板软底板泻出现尿裂缝辆，甚沉至出笋现齿旁板尾纳部混抱凝土滥崩落杨。（筐图10鞋-2）开裂眉原因氧：张拉预枕应力筋旬束时，评弯道内面筋束对呜混凝土承产生径垄向冲切厦力，预槐应力筋塌束弯道切结束段浮的混凝谣土太薄钥，钢筋到配置不笼足，导竿致混凝榆土冲坏贱。预防措弄施：齿板尾练部应有足签够的尺妨寸，并扇配置足够须的抗冲没切力和省拉力的钢诞筋。（1）齿板背尾部裂搁缝9、齿肺板及粪其附扫近的践裂缝开裂现乎象：顶板诵或底谣板锚扣前出光现顺完纵向蜻预应室力筋亭束方范向的瓦裂缝船，锚学后出亡现水踏平向喉或斜插向裂塔缝（楼图10音-1）。开裂原铺因：锚前掉混凝场土虽解纵向准受压你，但享横向顺受拉抛；锚尺后混坚凝土塌受拉黎，且锄锚侧散混凝油土受束剪；权设计厦中将卵齿板渠设于贫顶板赠或底胜板而聚未紧套贴腹史板；川锚前纷和锚品后未输设抵题抗局闪部拉忌应力抽和剪枯切力姨的钢玩筋。（2）齿感板前芒和齿碧板后据的裂咸缝预防舒措施裂：齿板应港紧贴腹啄板设置判，以改钢善其受香力状况搞；齿板育、齿板色前和齿歼板后应干配置足清以抵抗罩局部拉鞋应力和死剪切力凉的钢筋挪。六、现膛场浇注鸽钢筋混菠凝土和芹预应力骂混凝土享连续箱间梁桥常学见裂缝兴或事故1、由域支架液问题菜引起对的（1）现硬象和疗原因最：①支架泽强度和粮稳定不杜足，导傲致支架听坍垮的臭重大事番故；②支架雨变形过景大（支辅架整体碑刚度不稍足，或拌对软地再基未做欧处理致鹊使支架决沉降）可，导致栽连续梁赖浇注混脏凝土后腥，跨中已下方和山墩顶上懒方梁体搭开裂，龙梁体变肿形。严舌重者需稠整孔拆壤除重建蚂。（2）预防吧措施：①支架零设计必搜须充分害满足预虾定荷载侍作用下型的强度霞和稳定总性，支灭架安装番必须完俯整，绝滩不采用彩有锈蚀老缺损或凡变形缺边损的杆贯件，绝宋不漏装缘瑞前后左呆右方向话的斜撑召杆件。②支架饲的地基顿处理应祖规范，次地基处旋理完毕躺后应做首地基承垫载力试臣验，确兰保支架饺沉降在牵允许范厨围内。③支三架安往装完约毕后赚必须鸟按梁烤身重果量的1.2倍进行酷预压，躺消除支帆架变形坚，经总约监理工才程师认酬可后方民可施工浪。④拆葵架顺疾序：何先翼筋板后页底板谷，从诵跨中轿对称兄往两慈边拆笨，跨面度大引于20m时，支讽架拆除删宜分两西阶段，眼先从跨肢中对称扰往两端永松一次板架，再墓对称从爆跨中往些两端拆跟，多跨槽连续箱堂梁应同逆时从跨袄中对称概拆架。2、由艘混凝揉土收打缩和漫收缩拦差引桂起的（1）现象恳和原因妈：①三顿跨连冶续梁港若整瓜体浇竖注或某浇注岛区段删过长欢，在酿支架