现浇箱梁的裂缝控制

2023-01-28

1 施工中易产生裂缝的环节

1.1 支架的不均匀沉降

如果连续箱梁支架的地基强度不够, 在箱梁混凝土浇筑初期会由于支架的不均匀下沉而导致箱梁产生裂缝, 其中墩顶除箱梁的横隔板及横隔板两侧的腹板最易产生裂缝, 当翼板纵向分布的钢筋间距不正不当时, 则容易引起翼板的开裂。

1.2 支架拆除中的问题

现浇连续钢筋混凝土箱梁支架拆除工序的控制是一个易为人们所忽视的问题。支架的拆除时间有时是按混凝土标号达到设计标号的90%~100%控制, 并不是按混凝土28d强度来控制拆架。因此, 支架拆除后由于混凝土的徐变使箱梁的挠度增加, 容易使跨中正弯矩区梁底和支承处负弯矩区桥面产生裂缝。施工中连续箱梁的支架应避免突然落架, 否则箱梁中会产生较大的瞬时荷载, 而这种瞬时荷载往往导致过大的施工裂缝产生, 且可能大于设计允许的裂缝。

1.3 混凝土浇注时间控制不合理

箱梁现浇施工中常分两次进行, 箱梁底板浇筑完成后, 由于种种原因相距许多天后再浇筑腹板及顶板。此时底板混凝土已完成了早期快速收缩和徐变, 不再参与后浇混凝土的变形, 新混凝土的早期快速收缩则遇到了老混凝土慢速收缩或不收缩的抵制, 使其变形受到约束, 导致箱梁腹板及顶板中产生裂缝。

1.4 混凝土收缩的影响

钢筋混凝土箱梁采用泵送混凝土, 为满足泵送要求, 一般混凝土的坍落度较大, 水泥用量较多。根据混凝土自由收缩试验表明, 水泥用量越多, 水灰比越大, 骨料的弹性模量越低, 则收缩也越大。此外, 箱梁虽属于薄壁结构, 由水化热引起的温度上升较低, 但是混凝土本身收缩很大, 特别在环境气温变化与收缩共同作用下对于箱梁这种薄壁结构也很不利。

1.5 温度对钢筋混凝土连续箱梁的影响

(1) 水化热:混凝土灌注后在硬化期间, 水泥和水发生水化反应, 并释放出大量的水化热, 使混凝土内部温度不断上升, 混凝土弹性模量不断增大。从受力状况来看, 混凝土内部为压应力, 而其表面却是拉应力, 当这些拉应力超过混凝土的允许拉应力时就会出现裂缝。因此, 如果不注意混凝土内部和表面的温度差, 混凝土表面与大气的温度差, 过早拆除模板, 就很容易发生由于水化热的温度变化梯度大和混凝土收缩共同作用而出现表面裂缝。

(2) 日照温差的影响:由于日照辐射强度、日照时间、地理位置、桥梁方位、地形地貌等随机因素, 使结构表面、内部温差因对流、热辐射和热传导等传热方式形成瞬时不均匀分布, 即结构的温度场。日照温差的影响, 对于宽翼缘板的箱梁桥来说更为明显, 因为箱梁底不受阳光的照射, 温度较低, 而箱梁顶板通常集中吸收阳光的照射, 在24h内, 箱梁的顶板和底板温度差通常可达10℃~15℃, 这将引起很大的温度应力。

2 施工中如何预防裂缝的产生

2.1 施工支架设计

在平坦地段, 可采用满堂支架进行连续箱梁的施工, 支架底部采取整体化处理立柱之间应设置剪力撑。对跨越河沟或需要留有行车道的地段, 则采用跨越式支架此时, 支架中的横梁应具有足够的刚度。

2.2 支架地基处理

为避免支架不均匀沉降, 需要对支架地基进行处理。如果支架处为地基承载力较差的软基地区, 则需先清除淤泥及部分底层土, 并分层回填碾压至承台顶标高;但桥梁跨径不大, 且采用跨越式支架时, 则可以利用桥梁墩台基础的承台作为支架的基础。必要时可考虑采用临时扩大基础, 桩基础或混凝土护筒基础。

2.3 支架的全程预压

为了消除承受施工荷载后支架及基础产生的弹性变形和塑性变形, 支架必须用与箱梁相等的重量进行等荷预压。预压荷载置于支架顶部, 但不宜直接放在箱梁底模上, 以免磨损模板。在加载前后及卸载后, 应定时定点测量支架的沉降情况, 支架预压应采取双控, 即持续预压5d以上及达到稳定状态2d以上。沉降稳定状态标准为24h沉降±1mm。

2.4 正确的拆架时间与方法

对于施工支架的拆架程序一定要予以高度重视。在工期允许的情况下, 拆除时间应尽量延长。重视对连续箱梁桥拆除时间的控制, 既要考虑施工上模板的周转的需要, 又要考虑混凝土的温差不能太大, 其温度应包括表面温度、内部中心温度和外界气温之间的温差。从箱梁施工的实际看, 应该在规定的混凝土强度和容许温差范围内拆除模板, 并且要及时进行保温养护。为了避免造成混凝土内外温差过大, 腹板外模拆除后应有一定的保温时间, 不得立即喷洒冷水进行养护。

拆架一定要先拆翼板、后底板, 并必须从跨中对称地向两端拆除, 纵向对称均衡卸落, 横向应同时一起卸落。

2.5 改进混凝土的施工工艺

(1) 温度控制:对于采用高强混凝土的连续箱梁, 必须注意施工时混凝土的水化热问题。降低水化热最高温度可以减少混凝土内部与表面温差, 因此应使用水化热较低的硅酸盐水泥, 避免使用水化热高的水泥。

(2) 选择合适的添加剂:掺入适当的混凝土添加剂, 可以防止混凝土早期收缩裂缝与徐变, 避免过多的的气孔产生。采用高效缓凝剂使混凝土初凝时间比箱梁浇筑时间更长, 避免混凝土浇筑过程的初凝开裂。

(3) 合理安排混凝土的浇筑时间:应合理安排混凝土施工工序, 尽量使底板、腹板混凝土一次浇筑完成, 并尽快将内模及顶板钢筋制作完成后, 浇筑顶板混凝土。新老混凝土先后浇筑的时间尽量控制在3~5天内, 以防止先浇混凝土的基岩约束作用。浇筑时间应避开日照较足时段, 并采用电子计量设备, 确保混凝土配合比计量准确。

浇筑混凝土应注意避开不利天气因素的影响。由于现浇连续箱梁每次浇筑的混凝土量较大, 往往要连续施工1d~2d, 所以要尽量避开雨、风等不利天气。对大风降温天气要给以足够的重视, 特别是在浇筑箱梁顶板时, 大风会使混凝土收浆压光尚未完成就产生裂缝。因此应做好保温措施。

(4) 振捣:为了改善混凝土强度, 提高其抗裂性, 应加强混凝土的振捣。尤其对于腹板与底板交界处、内横梁及端梁等部位应加强振捣。混凝土可采用两次振捣技术, 以便有效地增加混凝土的密实度, 减少内部微裂和提高混凝土的强度, 提高抗渗性能。一般掌握两次振捣的时间间歇为1h左右, 为了防止破坏混凝土内部结构, 在混凝土的初凝前必须完成第二次振捣。

(5) 加强混凝土的养生:混凝土的养生主要是保持适当的温度和湿度条件。现浇连续箱施工中, 可采用洒水湿润养生, 在拆除箱梁内模、立顶板底模等交叉作业中不得使混凝土的养生中断, 以免导致梁体产生裂纹。为了克服交叉作业给养生带来困难, 可采用薄膜法进行混凝土养生。