预应力混凝土箱梁质量通病及解决措施的分析
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【摘要】在我国桥梁施工中，预应力混凝土箱梁施工技术被广泛的应用，施工技术水平也在不断提高，与此同时，预应力混凝土箱梁质量通病也层出不穷，研究预应力混凝土箱梁质量问题，并提出治理措施是当务之急。本文将从以下几个方面来分析预应力混凝土箱梁质量通病及解决措施。
【关键词】预应力混凝土；箱梁质量；通病；解决措施
中图分类号： TU74 文献标识码： A
一、前言
目前，国内混凝土箱梁施工中，存在诸多的质量通病，严重影响了预应力混凝土箱梁施工的质量，因此，研究预应力混凝土箱梁质量通病及解决措施很有意义。
二、箱梁混凝土的施工方法
1、严格按施工配合比拌制混凝土
准确计算原材料的用量，严格控制混凝土的出机含气量和坍落度，同时考虑到坍落度在运输中的损失，按期检查拌合设备。根据施工经验我们在混凝土出机，控制3%～4%的含气量和20～22cm的坍落度，设置出机塌落度应考虑到损失，确保到工地的塌落度为18到20公分左右。现浇混凝土入模温度控制在5℃到30℃，控制箱梁混凝土的芯部温度的温差，减少温度裂纹。可采用送冷和水用冰水等方式降低温度，也可以采用热水和棉被包裹提高混凝土的温度。
2、混凝土浇筑质量控制
混凝土在浇筑时应该采取对称分层，每层厚度应小于30公分，施工人员应该安排2台泵车从梁的两侧同时进行，应保证上下两层混凝土都在凝前浇筑完工，确保施工质量。
在进行泵车布料时，应沿梁长方向延伸布料8m左右，确保水平分层能成型，和下阶段施工。施工时可采取由腹板内膜上孔洞进入腹板振捣或在顶板上沿腹板方向均匀布置角铁，这样能减少箱梁腹板下倒角处易出现振捣不到位现象。为了消除现浇混凝土的塑性裂缝，应及时抹面并用塑料薄膜覆盖，在浇筑施工时，并且应该保证在6h内连续浇筑施工。
三、预应力混凝土箱梁常见裂缝
1、常见裂缝的分类:
（一）纵向弯曲裂缝;
（二）纵向弯曲剪应力裂缝;
（三）预应力筋未能覆盖截面产生的裂缝;
（四）桥墩两侧箱梁腹板和独立支撑处箱梁横隔板中的裂缝;
（五）温度收缩裂缝;
（六）箱梁底板的锚下裂缝。
2、常见裂缝产生原因:针对常用的预应力混凝土连续箱梁而言,裂缝形成的原因主要有以下几点:
（一）主桥总体设计中对箱梁截面尺寸的拟定不合理,其中包括梁高,腹板、底板及顶板厚度尺寸,承托布置及尺寸等。
（二）设计抗弯剪能力不足;
（三）对超静定预应力混凝土连续梁桥设计中的次内力影响估计不足。
（四）未考虑温度应力;
（五）预应力钢束布置不合理;
（六）预应力张拉未达到设计要求。
（七）材料自身强度不足。
（八）施工技术差错或未考虑施工精度误差。
3、防治措施
（一）设计时除按照有关规范进行主应力计算外,还要对各种应力,尤其是局部应力的可能分布状态要有足够的定性分析和进行必要的定量分析,以便优化调整箱梁截面尺寸,合理布置预应力钢束;对预应力钢束锚固端两侧的危险截面应加以验算。
（二）布置适量的普通钢筋,以提高箱梁结构局部区域的抗裂性能,增加构件的局部强度,取用合理的技术经济指标。
（三）精心施工,充分考虑施工中的各种不利因素,对施工方法、材料强度及预应力张拉工艺等需要有可靠的保证,做到符合设计要求。4、对工程中出现的裂缝应作详细调整,进行科学分析。必要时还应进行有关试验和测试,对症下药,采取相应的对策,以确保结构的强度、安全性和耐久性。
四、箱梁底板在沿预应力钢束波纹管位置下出现的纵向裂隙
1、纵向裂缝的现象:采用支架现浇法施工的预应力混凝土箱梁底板,在沿预应力钢束波纹管位置下出现断断续续、长度不等的裂缝,宽度大都在0.2cm以下。
2、原因分析:
（一）形成这一类裂缝的主要原因之一是预应力钢束的保护层厚度偏薄,加上采用的高标号水泥用量偏多,水泥浆含量偏大,导致较大的收缩变形。由于箱梁结构的内约束,包括底板截面的不均匀收缩和波纹管对混凝土收缩的约束作用,导致较大的混凝土收缩应力,超过了当时混凝土的抗拉强度,从而出现了沿波纹管纵向的收缩裂缝。
（二）箱梁底板横向分布钢筋间距偏大;或箱梁底板预应力钢束布置不够合理;
（三）混凝土振捣不密实,养扩展措施不到位;
（四）张拉预应力束时的混凝土龄期偏小。
3、防治措施
（一）改进泵送混的级配,优化降低混凝土收缩变形的材料配合比,其中包括水泥用量、水灰比、外加剂等。
（二）采取技术措施,确保预应力波纹管保护层的厚度,一般不小于5cm。
（三）对底板构造钢筋和底板预应力钢束的间距采取合理布置。
（四）加强对箱梁底板混凝土外表面的养护工作。
（五）适当延长混凝土张拉龄期。
五、芯模上浮
如果个别箱梁混凝土浇筑过程中出现芯模上浮现象，会致使箱梁顶板混凝土出现厚度不足及顶板高程偏高的现象。
1、芯模上浮的原因：箱梁浇筑投料时通常按照从箱梁一端向另一端进行施工，往往造成后浇筑的一端芯模上浮比较严重。腹板钢筋及波纹管较密，振捣人员担心底板露筋，往往采用延长振捣时间的方式进行振捣，造成芯模所受浮力增大，增加了芯模上浮的概率。芯模压顶支撑刚度不够，在施工过程中由于芯模受到的浮力较大，存在弯曲变形现象，严重时压顶槽钢上拱变形。在箱梁浇筑过程中，由于管理人员的监控不到位，施工作业人员随意进行浇筑。
2、芯模上浮的预防措施：控制混凝土浇筑速度，避免浇筑速度过快而产生的较大托力，根据计算设置相应的压顶数量，压顶在箱梁端头部分进行适当加密，压顶材料选用刚度较大的槽钢组成，防止受力较大产生变形。控制好压顶拆除时间，防止压顶拆除过早造成应力释放产生芯模上浮。优化投料方式：先将底板的三分之一段布满混凝土，振捣后再对称浇注两侧腹板，腹板浇注到梁长四分之一时开始从一端浇注顶板混凝土，如此使混凝土浇注成台阶式斜坡状从梁的一端循环前进。混凝土浇筑方向从梁的一端循序进展至另一端，在接近另一端时（一般距梁端4-5米处），改从另一端向反向投料，振捣，并与前浇筑混凝土合拢。优化振捣方式：箱梁混凝土振捣时必须两侧同时进行，振捣待混凝土面泛浆且无明显气泡出现时为止（一般30秒），保证腹板混凝土振捣密实，严禁过振。加强对箱梁浇筑时的监督，做到全程监控，严格要求作业队伍按规定执行。
六、设计时结构计算方面的防治措施
1、准确模拟实际施工状态
计算中应模拟出实际结构可能出现的不利施工状态，以悬臂施工的桥梁为例，模拟为：该节段混凝土浇筑完毕，锚固于该节段的预应力钢筋尚未张拉，挂篮尚未前移。
2、荷载组合时应区分运营前后期
运营前期，此时收缩徐变尚未全部完成就与运营荷载组合。运营后期，此时收缩徐变均已全部完成再和运营荷载组合。有时是运营前期控制，以往习惯只计算运营后期，可能会造成漏算。
3、综合考虑主应力的空间效应
规范中对主应力的计算公式都是针对早期设计的I形梁、T形梁而言的，因为这两种梁式应用平面计算出来的主拉应力是可靠的，能够控制斜裂缝的开展。但是对于箱梁主应力计算并没有明确的公式。对于箱梁，特别是腹板间距较大的箱梁，横向框架效应对主拉应力的影响非常显著。通常做法都是纵向计算采用平面杆系模型，横向计算则按平面框架考虑。建议纵横分算，综合考虑。
4、考虑腹板箍筋双向受力
对于预应力混凝土箱梁，腹板箍筋既要参与纵向抗剪又要承受横向抗弯。 设计中如果把箍筋 100%进行纵向斜截面抗剪计算，强度满足要求，再把箍筋 100%进行横向框架计算也满足要求。看似所有验算都通过了，实则不然。箍筋不能在参与一个方向受力的同时再 100%地在另一个方向发挥作用。
5、预应力损失计算参数应取规范容许值的上限
预应力的有效性实测值，低于设计分析的期望值，规范中预应力损失计算参数取值偏低。设计计算时预应力损失计算参数均应取规范值的上限
七、结束语
在今后预应力混凝土箱梁施工中，要注重对各种质量通病的预防，从意识上充分重视混凝土箱梁施工的重要性，同时，一旦出现施工的质量问题，就要及时的采取相应的措施进行治理。
【参考文献】
[1]金明鹏.预应力梁预制中设置反拱的建议.中国市政工程.2012，98（8）
[2]王爱军.满堂支架现浇预应力混凝土连续箱梁质量监理建设监理.2011.10.