预应力混凝土空心板梁桥底板纵向裂缝的探究
《空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策》
《空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策》【摘要】：底板纵向裂缝是空心板梁的通病之一，本文从设计、施工、运营等方面对引起底板纵向裂缝的原因进行了分析，并结合试验说明了底板纵向裂缝对梁体受力的影响，在此基础上提出了空心板梁底板纵向裂缝的四种加固方案。
关键词：纵向裂缝成因分析加固对策收稿日期：xx-10-15;修回日期：xx-12-20作者简介：赵庆华（1977—），男，河北沧州人，工程师。
1工程概况混凝土空心板梁具有结构简单、施工方便、用材经济、建筑高度低、吊装质量轻，易于实现标准化和工厂化制作，是公路和城市中小跨度桥梁中广泛采用的一种结构形式。
根据笔者近几年的桥梁状态调查结果表明，目前混凝土空心板梁底板普遍存在纵向开裂的现象，这类裂缝既存在于普通钢筋混凝土空心板梁中，也存在于预应力钢筋混凝土空心板梁中（包括先张法和后张法空心板梁）;既存在于边梁中，也存在于中梁中。
部分裂缝在梁体预制完成拆模后即出现，有些裂缝在桥梁正常运营一段时间后产生。
由于空心板梁是以纵向受力为主的受弯构件，当底板出现裂缝后，其产生的原因及对结构的影响就成为了工程建设者和管理者所关注的问题。
本文结合笔者多年从事检测、设计及加固施工的经验，对上述两个问题进行了分析和探讨，以便为同类工程提供参考和借鉴。
2裂缝形态及对结构受力的影响空心板梁底板纵向裂缝一般分布在空心板梁跨中位置附近，多数裂缝贯穿了空心板全长，从支点一直延伸至跨中，直至另一个支点。
但也有部分空心板梁裂缝并不连续，仅在局部开裂，而且跨中纵向开裂多，支点附近开裂少。
从历年的检查结果来看，空心板梁纵向裂缝宽度一般在0.1～0.3mm左右，部分较严重的裂缝宽度超过1.0mm，大多数的裂缝宽度已经超过《公路桥涵养护规范》（jtgh11—xx）对预应力构件纵向裂缝宽度的限值（0.2mm）。
文献［2］指出，底板存在纵向裂缝的梁，其承载能力仍能满足要求，但个别裂缝较严重的梁的挠度、应力值的校验系数呈离散情况，这说明纵向裂缝对空心板梁的纵桥向承载能力影响不大，但较严重的裂缝对梁体的整体性和刚度产生影响。
预应力先张法空心板裂缝产生原因及处理措施
预应力先张法空心板裂缝产生原因及处理措施摘要：预应力混凝土梁板是桥梁工程目前经常采用的结构形式,具有设计简便;施工方便快捷、易于工厂化生产的特点。
但由于混凝土自身的特点,经常会产生各种各样的裂缝,严重的影响了梁板的使用和寿命。
本文通过对梁板裂缝原因的分析,提出了相应的解决方法,为今后的梁板施工提供经验。
关键词：预应力混凝土梁板裂缝1 概述随着交通基础建设得到迅猛发展,兴建了大量的预应力混凝土梁板的桥梁。
在桥梁建造和使用过程中,出现裂缝而影响工程质量事件时有发生。
混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”。
其实,如果采取相应的设计和施工措施,很多裂缝是可以克服和控制的。
为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作剖析,并针对问题提出了相应的处理措施,以方便施工找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的目的。
2 混凝土桥梁裂缝种类、成因实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,并且多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。
混凝土梁板裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:2.1荷载引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
2.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝直接应力裂缝产生的原因有:2.1.1.1设计阶段,结构计算时出现漏误；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。
结构设计时对施工的可能性考虑不周；设计断面不足；预应力钢束及钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。
本合同预应力梁全部采用主筋直线形布置，其主要缺点是支点附近无法平衡的张拉负弯矩会在梁顶出现过高的拉应力，甚至遭致严重开裂。
2.1.1.2施工阶段,不了解预制结构受力特点,随意堆放、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式等。
桥梁工程预应力空心板裂缝原因分析及控制
桥梁工程预应力空心板裂缝原因分析及控制摘要桥梁工程预应力空心板产生裂缝的原因主要有:原材料原因、设备原因、施工工艺原因、混凝土自身应力原因等。
防治裂缝应从原材料质量、混凝土拌和、浇注、养护和芯模等几项措施着手。
关键词预应力空心板;桥梁工程;裂缝1桥梁工程预应力空心板裂缝介绍预应力空心板是桥梁的主要受力构件,对整个工程的质量至关重要。
混凝土表面出现裂缝是桥梁工程的常见问题之一,裂缝分宏观裂缝和微观裂缝两类,混凝土的微观裂缝为混凝土所固有,我们这里所指的裂缝为肉眼可见的宏观裂缝,其宽度在0.05mm以上。
混凝土裂缝在浇筑后第一个24h内产生,这时混凝土最敏感,易产生震动裂缝、收缩裂缝和沉陷裂缝。
早期裂缝一旦发生,就会使混凝土的渗透性的变差,使混凝土暴露于易受损伤环境的表面积增加,从而使混凝土早期老化。
且裂缝的产生使混凝土渗水性增大,严重降低混凝土的强度,从而影响其耐久性,并缩短其使用寿命。
空心板在拆模后,沿连接筋竖向易产生长度为50-150mm,宽度为0.02-0.08mm的裂缝,顶面也出现长度为50-l00mm,宽度为0.02-0.12mm的裂缝。
凿开混凝土裂缝发现,裂缝深度在0-5mm之间,其性质为收缩裂缝或温度裂缝。
此类裂缝虽然不影响空心板的正常使用,但在预应力钢绞线放张后,会导致混凝土顶面抗拉强度降低,使裂缝长度、宽度和深度增长的可能。
2裂缝产生的原因预应力空心板产生裂缝的原因除了混凝土、钢筋存在质量缺陷外,还与结构设计环节、材料性质和配合比、施工等因素有关。
2.1与结构设计有关的因素超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用;地震、台风等特殊荷载作用;构件断面尺寸不足、构造钢筋用量不足或配置位置不当;结构物的沉降差异;次应力作用;对温度应力和混凝土收缩应力估计不足。
一般来说,设计所采取检算的模型,均是符合要求的;但模型与实际总存在一定的差异,如在细部处理上,预应力筋束弯道的圆缓;弯矩为零截面的钢筋配置;检算理想状态安全系数不足等,可能导致局部裂缝。
预应力混凝土空心板梁底板纵向裂缝成因分析与防治措施
预应力混凝土空心板梁底板纵向裂缝成因分析与防治措施作者：马书强来源：《中国新技术新产品》2012年第01期摘要：本文以实例工程为背景，围绕预应力简支空心板梁预制阶段出现底板纵向裂缝的问题，利用大型有限元分析软件ANSYS对其进行了仿真分析研究，分析结果与实际裂缝位置吻合；得出结论是裂缝主要是由于空心板设计时为了节约而采用较低安全系数以及施工环境导致预应力钢束与混凝土的温差较大所引起的。
关键词：预应力；纵向裂缝；混凝土中图分类号：U213.3+4 文献标识码：A引言众所周知，预应力简支空心板梁具有结构简单、施工方便、吊装重量轻、经济等优点，成为公路、城市桥梁中最为常见的结构形式之一。
由于混凝土自身的特性决定其抗拉强度远远低于抗压强度，混凝土结构出现裂缝是常见的。
目前大量预应力混凝土空心板梁均存在底板纵向开裂的现象，裂缝多出现在沿底板布置预应力筋位置或空心板底板最薄弱处(如底板与腹板交接位置)。
宽幅空心板梁为薄壁结构，一旦出现裂缝容易贯穿板厚，对结构的耐久性、受力状态都有不可忽视的影响。
如开裂后梁体扭转刚度明显降低，使得主梁横向连接刚度明显减弱，荷载横向分布系数增大。
影响的程度根据纵向裂缝开展的宽度、深度而各不相同。
本文工程中，预应力空心板梁在预制养生阶段底板出现明显的纵向裂缝，故初步分析认为纵向裂缝很可能与设计、施工质量有关。
1 工程概况1.1 结构形式及病害简介工程结构，装配式先张法预应力混凝土简支变截面空心板梁，跨径为20m，板宽165.8cm，跨中截面：梁高80cm，底板、顶板、腹板厚均为10cm，内室总宽145.8cm。
端部截面：梁高由80cm渐变为90cm，底板厚度渐变为20cm，渐变段长100cm。
横向连接采用小铰缝，边板外侧无翼板。
底板布置三束预应力，预应力钢绞线采用高强度低松驰钢绞线，强度为Ry'=1860Mpa,Ey=1.95×105Mpa。
中板梁截面尺寸如图1所示：预制空心板梁存在多处裂缝，纵向裂缝为最多，纵向缝基本处在预应力束管道位置，最长的有近16m，裂缝宽度主要集中在0.10至0.54mm之间，局部宽度在2mm左右；同时存在横向裂缝和不规则裂缝，横向裂缝处在跨中和支点附近，裂缝宽度从0.05至0.20mm不等。
空心板梁底板纵向裂缝问题的分析
根据 《 初步建 议》 中第 ２条 描述 ： 裂缝 宽度 为 ００ ｍ “ ． ｍ一 ５
０１ｍ ００ ｍ 占 多数 。” ００ ｍｍ 裂 缝 宽 度 ， 据 名 义拉 应 ． ｍ。． ｍ ５ ５ 按 ．５ 依
③在内外温差为 ０Ｉ（ｉｅ １ 。Ｘ 一 ． ４ ８ Ｓ ＝ １ １３， ， ｔ ６ ）Ｓ ＝ ７２ ７ 。Ｙ 一 ． ０ ５ ］ ｍ － ｊ ＂ ９ ２
度 时 对 应 的 内 外 温 差
（） 绞 线 ： ＝ ． ８ 抗 拉 标 准 强 度 ＝ ８ ０ ａ 容 重 ＝ ８ 泊 ２钢 Ｅ ２０ ， Ｅ １６ ＭＰ ， ７．
松 比＝ ．， ０３ 热膨胀系数＝ ． Ｅ ０ ． １ ０ 一 ５ 张拉控制应力 １９ Ｍ 度 差 所 引 起 的 结 论 ， 有 针 对 性 的 提 出 了一 些 预 防措 施 。 并
关键词 ： 空心板： 预应力： 裂缝； 温度差； 预防； 通风
１ 概述 ．
预 应 力 砼 空 心板 桥 具 有 结 构 简 单 、 工 方便 、 材 经 济 、 施 用 建
板 不考虑温差） 荷载组合 ： 。 自重＋ 应 力 ＋ 预 温差 （ 考 虑 顶 底 板 仅 降 温 ） 铺 装 （０ ｍ 混 凝 土计 ） ＋ １ｃ ；
ｔ ｅ １ — 不 考虑 温差 。荷 载 组 合 ： ｉ ６— ｍ 自重＋ 应力 。 预
ｔ ｅ２ — 不 考虑 温 差 和 预 应 力 荷 载 组 合 ： ｉ ６— ｍ 自重。
２ ＭＰ ． 拉 设计 强 度 ＝ ． Ｍ ａ ． ａ抗 ６ ２１ Ｐ ５ 本 次 分 析 的 主 要 思 路 为 模 拟 空 心 板 内 外 温 度 差 ． 应 空 心板 顶 对 图 １ ＮＳ Ｓ空心 板 模 型 Ａ Ｙ
预应力空心板梁裂缝产生原因及对策
预应力空心板梁裂缝产生原因及对策预应力空心板梁裂缝产生原因及对策摘要：空心板因自重轻，制作工艺成熟，造价低，安装方便而在工程中大量使用，同时空心板板底纵缝、铰缝开裂病害普遍存在，本文从设计、施工、养护方面对裂缝产生的原因进行分析，并结合实际对梁板裂缝提出预防和加固措施。
关键词：空心板；裂缝；原因；预防；加固；措施空心板因自重轻，制作工艺成熟，造价低，安装方便而在工程中大量使用，同时空心板板底纵缝、铰缝开裂病害普遍存在，主要的裂缝有板底纵向裂缝、铰缝开裂、板底斜向裂缝、钢筋锈涨裂缝等病害，这些病害的产生对桥梁的运营带来很大安全隐患。
1、空心板梁铰缝开裂，桥梁桥面铺装产生沿桥长通裂缝1.1铰缝开裂的成因该类铰缝开裂主要是施工工艺原因造成的，空心板预制时，腹板外侧表面光滑，凿毛往往凿除不到位，没有凿出毛面，甚至不凿毛，安装后浇筑铰缝砼，施工人员没有意识到铰缝砼的重要作用，采用梁板砼浇筑而不用微膨胀砼，振捣不密实，剪力铰混凝土收缩而产生缝隙或剪力铰混凝土因强度不足而受剪损坏，此时这种病害首先造成板底铰缝渗水，随着时间推移，铰缝开裂造成桥面纵向裂缝，这类纵向裂缝长度往往是全跨通长的。
1.2铰缝开裂的危害空心板梁剪力铰铰缝开裂使相邻两榀空心板横桥向整体性破坏，使荷载横向分布集中，即荷载横向分布系数增大，从而降低桥梁承载能力，裂缝严重时，造成铰缝完全开裂而行成单板受力，再加上超载的影响，很有可能造成断板，对桥梁安全运营带来严重危害。
1.3铰缝开裂砼病害的预防和治理此类病害的预防是在预制空心板时对梁板侧面充分凿毛，浇筑铰缝砼时采用微膨胀砼，振捣密实。
对于运营桥梁，此类病害一般采取凿除桥面铺装砼，在空心板梁顶部植筋，布置双层钢筋网Φ10@100mm，浇筑C40混凝土至顶面，或者浇筑砼至顶面一下4cm ，然后铺筑沥青砼。
2、空心板梁底面纵向裂缝2.1底板纵缝开裂的成因底板纵向裂缝产生的原因主要是设计和施工方面的原因造成的，空心板腹板较薄，钢筋较密，施工浇筑砼时，底板砼从腹板流至底板，并经插入式振捣棒振。
浅析预应力混凝土桥梁纵向裂缝的成因与防治
下 缘 的 纵 向 裂缝 。
Ｔ 气 空
内约束应力是指结构 内部某一构 件单元 ，在非线性 温差作
用下纤维间温度不 同，引起 的应变不 同而受 到约束 引起的
应力 ；外约束应力是 指结构 内部各构 件因温度 不同产 生不
纵 向 裂缝 是 预 应 力 砼 桥 梁 顶 、底 板 及 腹 板 在 施 工 及 使
用过程中常常出现的裂 缝。虽 然纵 向裂 缝对构件 的承载力
及 刚 度影 响不 是 很 大 ，但 是 纵 向 裂 缝 出 现 以后 如 果 不 及 时
式中 Ｎ 一 预应力筋有效预应力 ； ｐ
ｆ 上 拱 度 与抛 物 线 的 失 高之 和 ； ＿ －
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Ｉ之材 ・ Ｊ
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２ １年 第 ２ ０１ 期
第３ ７卷 总 第 １ ０ ６期
２ １ ４ 月 ０ｌ 年
浅 析 预 应 力 混 凝 土 桥 梁 纵 向裂 缝 的 成 因 与 防 治
孙 瑜
应变 、砼的纵向应变 和横向应变 ，特 别是预应 力筋位 置砼 的上表面和下表 面 ，进 行全过 程测试 ，结果 表 明，在试验 梁的张拉过程中，底 板下表 面横 向拉应 变是上 表面横 向拉 应变的两倍左右 ，而 理论横 向拉 应变仅 仅是 实测底板 上表 面横 向拉应 变的 ５ ％ ，说 明局部效应十分明显。 ０
拉 置 哼 ｌ
鲞 ！十 ＿
（） ８ （） ｂ 图 １ 由水 化 热 和 冷却 引起 的 纵 向裂 缝
同变形受到约束 或结构外 部为超 静定 约束 ，无 法实现 自由 变形引起的应力 。经理论 计算发 现，温差主拉 应力等值 线
预应力混凝土空心板桥纵向裂缝原因分析
因为混凝土收缩而产生的。 在环境温度 、 湿度 、 载等 因素 的作 荷
用下 ， 这些微观裂缝就可能发展为 肉眼可见 的宏观裂缝 。因此 可 以说微裂缝的形成是宏观裂缝产生 的充分条件 ， 微裂 的扩展 程度就是材料破损程度的标 志。 １ ． 钢筋 、 ．２ ２ 预应力材料 由于混凝土质量较差或保护层厚度不足 ， 混凝土保护层受
表 面氧化膜破坏 ， 钢筋 中铁离子与侵入到混凝 土中的氧气和水
分发生锈蚀 反应 ，其锈蚀 物氢氧化铁体积 比原来 增长约２～ ４
倍， 从而对周围混凝 土产生膨胀应力 ， 导致混凝土保护层开裂、
浆质量较难保证 等等 。
１ ． 深狭缝形 式对 整体性能 的影 响 ：３ １
大桥的湿接缝设计采 用深狭缝形式 ， 深铰与窄缝通过 填充 混凝土 ， 传递弯矩作用 较弱 ， 其受力形式基 本符合横 向铰 接板 （ 法的假定。深狭 缝空心板 ， 梁） 其主要的优点是接缝狭 窄 ， 其截
能发生 。由此可见深狭缝 的设计对桥面受力有着不 利的影 响 ， 这也是大桥桥面出现纵 向裂缝 的原 因之一 。
１２ 材 料 方 面 的 原 因 ．
如前所述 ， 导致预应力混凝土空心板梁底产生纵向裂缝的原 因是多方面的， 涉及设 计计算 、 设计的构造配筋 、 施工工艺 、 气候
条件、 ｌ Ｅ 常养护等各个方面 。 下面以某大桥为例 ， 计、 、 从设 材料 施
预应力 混凝土空 心板 桥梁底产 生纵 向裂缝 的原 因是 多方 面 的， 涉及设计计算 、 设计 的构造配筋 、 施工工艺 、 气候条件 、 日 常养护等各个方面 ， 用一个综合考虑各种 因素 的统一模型来分 析 预应 力混凝土空 心板梁桥梁底纵 向开裂 的原 因及 各种 因素 的影 响程度是极其 困难 的。 本文主要对 预应力混凝土空心板梁
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预应力混凝土空心板梁桥底板纵向裂缝的探究
发表时间：2018-10-12T17:18:16.370Z 来源：《防护工程》2018年第11期作者：罗桂锋[导读] 本文简要阐述了预应力混凝土空心板的构造概况，采用空间体单元模拟的空心板上部结构，并对其结果进行分析研究，希望有效控制梁体纵向裂缝。
罗桂锋
梅州市宏达路桥监理有限公司广东梅州 514000
摘要:空心板梁桥具有结构简单、受力明确、自重较小、用料节省和施工方便、可批量化工厂预制等许多优点,在桥梁中得到了广泛应用。
本文简要阐述了预应力混凝土空心板的构造概况，采用空间体单元模拟的空心板上部结构，并对其结果进行分析研究，希望有效控制梁体纵向裂缝。
关键词:桥梁底板;空心板;纵向裂缝
引言
随着我国经济和交通运输的快速发展,预应力空心板桥因其跨越能力较大、施工方便、可大批量工厂化集中预制等诸多优点, 在桥梁建设中应用非常广泛。
但由于运营年限的增长,早期建成的空心板梁桥主要因设计、施工等原因而引起诸多结构性病害, 其中比较典型的是预应力混凝土空心板梁底板的纵向裂缝，这些纵向裂缝大部分贯通整个桥跨，影响了桥上行车的舒适性和安全性,而且也降低了桥梁结构的承载力与耐久性。
1 预应力混凝土空心板梁桥底板纵向裂缝
在梁板预制、施工及桥梁养护检查中发现，我国目前已建成的宽跨比较大的现浇钢筋混凝土空心板梁桥普遍发生了梁底纵向开裂的问题，特别是在上世纪80~90 年代建成的桥梁，问题更为严重。
在现浇空心板梁宽跨比较大时，其横向受力特点较为明显且复杂，设计人员在对该种结构设计时往往重视其纵向的受力特性而忽视了其横向受力。
调查发现，纵向裂缝多出现在空心板底板中线附近或位于底板预应力筋附近。
底板出现的纵向裂缝一般具有如下几个特征: （1）裂缝主要出现在底板相对薄弱的位置，沿着底板预应力筋及板中线均有出现。
（2）底板纵向裂缝引起底板主筋锈蚀，凿开开裂底板混凝土一般可以发现主筋锈蚀的情况。
（3）对于纵向开裂比较严重的底板裂缝一般都贯穿整个底板，而且裂缝周围有时会出现渗漏水、钢筋锈迹以及混凝土析白等现象。
2 空心板构造
计算对象为13m空心板梁，横向共计16片梁。
预应力混凝土空心板的预制板、铰缝和整体化现浇混凝土强度等级均为C40，空心板的封头混凝土强度等级为C25。
横向构造如图1所示。
中板构造如图2所示。
边板构造如图3所示。
通过检测发现该桥上部结构普遍存在沿板孔底部薄弱截面处纵向裂缝，裂缝间距约670 mm（与板孔间距相符合），裂缝宽度0.05～0.25 mm，部分裂缝渗水。
该裂缝的宽度已超过《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对钢筋混凝土构件的裂缝宽度不应超过0.20 mm 的规定，对桥梁的正常使用及结构的耐久性造成不利影响，需及时对该桥上部结构板进行加固处理。