高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)混凝土裂縫的預(yù)防和施工控制

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1、老莊河特大橋預(yù)應(yīng)力混凝土裂縫的預(yù)防和施工控制中鐵四局黃延高速公路項(xiàng)目經(jīng)理部二○○五年六月十五日一、工程概況黃延高速公路老莊河特大橋位于陜北黃土高原南部洛川縣境內(nèi)，橋址處溝壑縱橫，地形崎嶇。該橋橋跨布置為95m+4×170m+95m，為預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)橋，最高墩身105m。老莊河特大橋由左右分離的兩個(gè)單箱單室截面組成，主梁跟部高度9m，每個(gè)T形剛構(gòu)由22個(gè)對(duì)稱懸灌塊段，塊段長(zhǎng)度從3.0m～4.0m逐漸調(diào)整，梁段高度從9m～3.2m逐漸變化。箱梁底板寬6.5m，頂板寬12m，翼緣板懸臂長(zhǎng)2.75m；箱梁端部設(shè)內(nèi)橫隔板

2、外，其余部位均不設(shè)內(nèi)橫隔板。箱梁分別設(shè)縱向、橫向、豎向三向預(yù)應(yīng)力，縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線束有22φj15.24和25φj15.24兩種，最大長(zhǎng)度將近170m。1、材料原因造成的裂縫⑴對(duì)原材料質(zhì)量控制不嚴(yán)格，排除配合比因素外，混凝土用粗細(xì)集料含泥量過(guò)大，集料顆粒級(jí)配不良，使混凝土內(nèi)部不均勻密實(shí)，存在微間隙，易造成混凝土收縮的增大，誘導(dǎo)裂紋甚至裂縫的產(chǎn)生。⑵骨料粒徑越細(xì)、針片含量越大，水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)、早強(qiáng)越高等均是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)砼產(chǎn)生裂紋的因素，但正常情況下，不會(huì)因?yàn)槠渲械囊粌身?xiàng)導(dǎo)致裂縫。⑶混凝土外加劑、摻和料選擇不當(dāng)、或摻量不當(dāng)

3、，選用早強(qiáng)型減水劑或礦渣硅酸鹽水泥、快硬水泥，也會(huì)相應(yīng)增加導(dǎo)致裂紋幾率。二、高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)混凝土裂縫成因2、混凝土配合比設(shè)計(jì)原因產(chǎn)生的裂縫⑴設(shè)計(jì)中水泥等級(jí)或品種選用不當(dāng)。⑵配合比中水灰比(水膠比)過(guò)大，單方水泥用量越大、用水量越高，表現(xiàn)為水泥漿體積越大、坍落度越大，收縮越大。⑶配合比設(shè)計(jì)中砂率、水灰比選擇不當(dāng)造成混凝土和易性偏差，導(dǎo)致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加收縮值。⑷配合比設(shè)計(jì)中混凝土膨脹劑摻量選擇不當(dāng)。3、施工及現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)原因⑴混凝土澆筑的勻質(zhì)性可減少裂縫的產(chǎn)生，特別是泵送工藝的應(yīng)用，為保證特大橋梁部重點(diǎn)部位混

4、凝土質(zhì)量，一方面考慮施工速度等原因外，另一主要原因是盡量保證澆筑混凝土的勻質(zhì)性。在現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土?xí)r，如振搗或插入不當(dāng)，漏振、過(guò)振或振搗棒抽撤過(guò)快，均會(huì)影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，誘導(dǎo)裂縫的產(chǎn)生。⑵大體積混凝土澆注，對(duì)水化熱計(jì)算誤差、現(xiàn)場(chǎng)混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內(nèi)部溫度過(guò)高或內(nèi)外溫差過(guò)大，混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。⑶高空澆注混凝土，風(fēng)速過(guò)大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。⑷對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。⑸現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。⑹現(xiàn)場(chǎng)模板拆除不當(dāng)或拆模過(guò)早引起拆模裂縫。⑺

5、現(xiàn)場(chǎng)預(yù)應(yīng)力張拉不當(dāng)(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。⑶高空澆注混凝土，風(fēng)速過(guò)大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。⑷對(duì)大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產(chǎn)生表面收縮裂縫。⑸現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。4、結(jié)構(gòu)應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫⑴塊段之間橫向裂縫塊段之間的橫向裂紋，一般是由于塊段接茬混凝土的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度偏低，或掛籃下沉量過(guò)大造成的，或塊段接茬不平順造成的，表現(xiàn)如下：①塊段接茬混凝土的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度偏低，是由于混凝土表面鑿毛不徹底，或新澆筑混凝土水分向老混凝土過(guò)多擴(kuò)散水分，產(chǎn)生干裂裂縫。②在混凝土澆筑過(guò)程中，掛籃下沉量過(guò)大，

6、對(duì)已初凝混凝土造成擾動(dòng)，降低接茬混凝土強(qiáng)度，產(chǎn)生裂縫。③塊段接茬不平順，形成錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，形成應(yīng)力集中部位，產(chǎn)生裂縫。⑵在1/4跨度附近斜向裂縫這種裂縫一般是由于剪應(yīng)力過(guò)大，主拉應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度而造成的，有時(shí)也與構(gòu)造鋼筋的布置有關(guān)。當(dāng)荷載增大時(shí)，裂縫會(huì)逐漸向受壓區(qū)發(fā)展。在開(kāi)裂嚴(yán)重的情況下，裂縫可能沿腹板貫通。⑶腹板下彎束位置貫通裂縫這種裂紋一般是由于預(yù)應(yīng)力或截面尺寸設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致混凝土壓應(yīng)力過(guò)大，腹板的抗剪強(qiáng)度偏低造成，有也與施工質(zhì)量有關(guān)。⑷縱向預(yù)應(yīng)力錨下位置縱向貫通裂縫這種裂紋一般是由于預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)噸位過(guò)大或截面尺寸

7、不合理，錨下混凝土應(yīng)力過(guò)于集中造成的，有時(shí)也與施工質(zhì)量有關(guān)。⑸底板縱向預(yù)應(yīng)力齒板位置的腹板斜向裂縫這種裂紋一般是由于設(shè)計(jì)不合理造成，底板縱向預(yù)應(yīng)力與腹板預(yù)應(yīng)力布置時(shí)，形成集中力后的混凝土受拉區(qū)應(yīng)力疊加，形成斜向裂縫。⑹合攏段橫向收縮裂縫這種裂縫一般是由于混凝土在邊界混凝土約束條件下，混凝土在空氣中水化收縮，形成沿塊段接茬處的收縮裂紋。以下為幾種常見(jiàn)裂紋圖片：1/4跨主拉應(yīng)力引起的裂縫腹板下彎束貫通放射裂縫1、材料選擇和混凝土配合比設(shè)計(jì)方面原因產(chǎn)生的裂縫的預(yù)防和施工控制⑴根據(jù)結(jié)構(gòu)的要求選擇合適的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及水泥品種、等級(jí)

8、，盡量避免采用早強(qiáng)高水化快的水泥。所選用秦嶺牌P.O52.5R水泥物化數(shù)據(jù)為：C3S含量平均為48％～52％，C3A含量平均為6％～7％,C2S含量平均為21％～27％,其主要礦物成分含量適宜配制連續(xù)剛構(gòu)梁部的混凝土。⑵選用級(jí)配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量符合規(guī)范要求,所選用集料的堿活性檢測(cè)試件膨脹率為0