浅谈桥梁预应力T梁裂缝成因

浅谈桥梁预应力T梁裂缝成因

作者：李海军

来源：《建筑与装饰》2019年第24期

摘 要 本文结合工程实例，通过6个方面对后张法预应力混凝土T梁裂缝的产生原因进行了分析，得出了控制裂缝的结论及建议。 关键词 桥梁预应力T梁;裂缝;成因分析 引言

后张法预应力混凝土T梁因其截面抵抗矩大，材料用量少，施工简便，工艺成熟，在公路建设中得到了广泛应用。在施工和使用过程中，由于存在局部设计问题及施工不当，会产生一定的裂缝，从而影响桥梁的正常使用，降低了桥梁的耐久性和使用寿命，增加了桥梁的后期维修成本。这个问题已经引起了施工、设计等相关施工参与单位的高度重视。为了降低或者消除预应力T梁裂缝，施工参与者们投入了大量的人力、物力、财力，取得了一定的研究成果，但是一直未能消除此类通病。本文结合某高速公路第五合同段相关实例，对后张法预应力T梁出现的裂缝进行分析，目的是为了类似工程施工提供参考。 1 工程概况

某高速公路第五合同段起始里程为K36+600，终点里程为K44+850，全长8.25公里。主要工程量是10座大桥，桥梁下部结构采用双柱式桥墩，上部结构均为30m装配式后张法预应力混凝土T梁，采用先简支后连续施工方法，总计预制T梁1655片，全线数量最多，是本合同段的重点工程，也是控制性工程。

T梁预制采用预制场集中预制，共设置4个预制场，每个预制场配置了智能张拉压浆设备1套，养护采用自动喷淋系统，设置了3个劳务外协队，为了保证预制场混凝土供应，设置了3座混凝土拌和站。 2 裂缝产生原因分析 2.1 裂缝简述

由于种种不利因素影响，个别T梁出现了裂缝。根据现场情况，将裂缝归纳为三种，具体情况简述如下：

第1种，混凝土浇筑完成后3天开始出现竖向裂缝，两侧对称，自翼板延伸至马蹄处，位置在梁板的中间、1/4、3/4处，有时1条，有时多条，通过取芯验证为贯穿裂缝。第2种，混

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凝土浇筑完成后3到4天左右，在T梁腹板变截面处，即距离梁端约1米左右，出现竖向对称裂缝，长度不大于1米，该段腹板厚度0.6米。第3种，T梁预制架设完成后，T梁底板出现纵向裂缝，裂缝集中分布在跨中附近，30米T梁底板7.5～22.5米之间范围内，裂缝基本在波纹管下方，有时1道，有时2道，不规律出现。 2.2 裂缝产生原因分析

根据现场出现的裂缝情况，施工、监理、设计、检测咨询、业主等单位的专家到现场进行会诊，分析裂缝产生的原因，并提出来很多宝贵的意见及建议，现将裂缝产生的原因汇总如下：

（1）预应力控制不精确。预应力控制不精确有两种情况，一种是张拉力不够;另一种是预应力筋定位不准确造成预应力损失，同时产生侧向拉力。如果T梁在预应力施工完成后，仍然出现竖向裂缝，主要原因就是张拉力不够所致。在施工中由于张拉工艺、设备、人员等因素影响，致使预应力筋张拉力偏低，在T梁使用过程中就会慢慢出现竖向裂缝。若第1、2种裂缝出现在预应力施工以后，那么预应力控制不准将是主要原因。预应力筋定位不准确往往产生纵向裂缝，第3种裂缝产生的原因之一就是预应力筋定位不准引起的。

（2）原材料质量。原材料质量是产生裂缝的另一个主要原因。首先是砂子、石子的含泥量不能超标，一旦超标将产生不规则裂缝。其次是水泥，项目部早先使用的是早强水泥，使用早强水泥势必在早期产生大量的水化热，在混凝土强度较低时，极易产生裂缝，这也是第1、2种裂缝产生的原因之一。再次是水，在使用前一定要到具備资质的相关部门进行检查，确认合格后方可使用，同时也要控制不同时期（河水受雨季影响比较大）水中的含泥量，不同的水质有可能影响混凝土的早期强度。再就是外加剂，外加剂和水泥的适配性很关键，直接影响T梁混凝土的早期强度。最后是压浆材料，每批压浆料在使用前必须进行相关试验，合格后才能使用。现在使用的压浆料都是成品，加水搅拌即可使用，由于现在生产厂家水平参差不齐，质量不稳定，压浆料内含有膨胀剂成分，一旦使用不当，将对T梁混凝土造成损伤，产生纵向裂缝，这也是第3种裂缝产生的主要原因。

（3）施工工艺。养生是混凝土施工非常重要的施工工艺，养生不到位也是产生裂缝的重要原因之一。由于养生不到位，造成混凝土强度上升较慢，内外温差较大，产生温度应力，混凝土强度不能抵抗温度应力时就会产生裂缝，这种裂缝通常是在构件的中间、1/4或者端头腹板较厚的不利位置，这也是第1、2种裂缝产生的主要原因。

混凝土浇筑也是施工中的关键，混凝土浇筑顺序是否合理也会影响到裂缝的产生。施工中要采用斜向分段、水平分层、一次浇筑完成，避免施工缝，每层浇筑厚度不超过30cm，从梁的一端向另一端推进，在距另一端5～7m时采用从端头向中间合拢的办法浇筑，经过认真振捣保证混凝土密实。如果梁体上出现施工冷缝或者局部振捣不密实，将会极大提高产生裂缝的概率。

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（4）制梁台座和模板的设计。制梁台座的设计一定要合理，特别要充分考虑地基的不均匀沉降，这也是T梁在预制中产生裂缝的主要原因之一。特殊地段设置梁场，如填方地段、河滩、软基、距离主要行车道较近等，一定要进行加强设计，保证制梁台座不产生沉降。在保证了预制台座的强度和刚度以后，还需注意台座顶面使用的材料（应使用5mm以上厚度的钢板），不注意平整度和光滑度，造成台座顶面摩阻力增大，阻碍混凝土的收缩，也会造成T梁竖向裂缝，这也是造成第1种裂缝的原因之一。

T梁模板均采用定型钢模板，由于生产厂家的水平不一，模板质量差异很大。较差模板周转次数较少就会产生变形，甚至新模板设计就有问题，模板拆除时较困难，由于混凝土早期强度不高，或者受到工期制约，拆除模板较早时，若拆除不当，就会在翼板和腹板、横隔板和腹板结合处出现受力裂缝。

（5）二期预应力（负弯矩）加载。由于该工程上部采用先简支后连续施工方法，就产生了二期预应力加载的工序，该阶段产生裂缝主要是T梁架设和二期预应力加载完成以后，直到运营过程中还呈发展趋势。主要表现形式：产生在T梁腹板两侧，主要是竖向裂缝，少则1～2条，多则数条，裂缝走向以腹板中下部向下或向上延伸发展，大多在梁跨1/3～2/3段，深度大多贯穿腹板厚度。产生主要原因：张拉顺序存在偏拉受力问题，主要涉及两个方面，一是单片梁的负弯矩张拉顺序，二是众梁之间依次张拉顺序。在施工中这两个方面都是呈过大的偏心受力状态，这使梁体本身受到“内伤”，内力也受到影响。再者就是二期预应力管道的对接，难以保证水平和竖直向在一条轴线上，偏差大的达到10～20cm，致使有效应力受到较大的损失。

（6）设计原因。设计原因主要有两个方面，其一由于提倡节能降耗，降低了T梁的含筋率，减少了T梁腹板的纵向钢筋数量，但是未考虑到将纵向的圆钢优化为螺纹钢筋，增加钢筋对混凝土的约束力，不利于预防混凝土竖向裂缝的产生，第1种裂缝也是受其影响。其二预应力钢绞线按着设计布置和张拉，不能达到同步对称的要求。由于梁板设计较窄，左右侧对称设置的钢绞线不能同时张拉，就造成了梁体受力不均衡，这种情况易造成梁体侧弯，受拉侧易产生裂缝。 3 结论及建议 3.1 结论

第1种裂缝产生的主要原因是养护不到位，造成梁体内外的温差过大产生的，次要原因是台座顶面不平整、不光滑，摩阻力增大;原材料水泥使用了早强水泥;设计方面纵向钢筋采用的圆钢，降低了对混凝土的约束力。

第2种裂缝产生的主要原因是养护不到位，造成梁体内外的温差过大产生的，次要原因是原材料水泥使用了早强水泥;设计方面纵向钢筋采用的圆钢，降低了对混凝土的约束力。

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第3种裂缝产生的主要原因是压浆材料不合格，次要原因是预应力筋定位不准确。 其他原因虽然未涉及，但在预应力施工中要引起高度重视，加强控制。 3.2 建议

（1）优化施工工艺。建议采用智能张拉压浆设备控制预应力精度和压浆密实度，确保预应力的有效性，减少预应力的损失。智能张拉压浆设备提高了张拉力和压浆的可控性，减少了人员因素的干扰，能够最大限度地保证预应力施工质量。

建议采用喷淋系统取代传统的覆盖洒水养生系统，T梁两侧有翼板，很难做到全封闭养生，腹板洒水保持湿润较难，采用喷淋系统能够将水雾化，营造一个湿润的环境，有利于提高混凝土强度，降低混凝土内外温差。

（2）加强施工控制。把好原材料控制关，及时进行相关试验，确保混凝土质量。加强施工过程控制，确保预应力管道安装定位准确;仔细研究张拉顺序，尽量做到对称，减少不对称张拉的持核时间。仔细计算预制T梁台座的承载力、强度、剛度以及台座顶面使用的材料顶面的光滑度和平整度;使用较大厂家的模板，确保模板的质量。

采用先简支后连续T梁裂缝产生的原因很多，而且维修成本较高，可以考虑取消二期预应力张拉工序，是否采用先简支后桥面连续形式，需要进一步研究，目前四川省多采用这种形式。加强与设计单位的沟通，降低或消除因设计原因产生的影响。 4 结束语

我国公路事业正处于大发展时期，预应力混凝土T梁仍将得到广泛应用，影响其正常使用和耐久性的裂缝缺陷仍将存在，本文结合云南某高速公路30mT梁预应力施工实例，以及过程中相关专家的分析，得出了一些结论和建议，希望能够为其他类似工程施工提供一些参考。 参考文献

[1] 赵建良.桥梁混凝土裂缝与环境温度[J].工程与管理.2004（12）：25-26.