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

捣，由位能推挤流入的，流入的混凝土以细骨料和粉料占多数，这部分级配不好，细料多，故收缩大，由于空腔底部呈弧形，在最薄处产生收缩拉应变集中，当这种拉应变超过该混凝土在该时的极限拉应变，就会产生裂缝，这类裂缝通常弯弯曲曲、断断续续。

2.2底板纵向裂缝的危害

空心板梁底面纵向裂缝使底板钢筋与空气直接接触，如果桥面防水处理不好，桥面水汇渗入空心板，造成底板钢筋锈蚀，影响空心板使用的耐久性，但对梁板的承载力影响不大。

2.3纵向裂缝预防与治理

施工时先浇筑底板砼，然后放置芯模，浇筑腹板和顶板砼，对于裂缝的治理，当裂缝宽度没有超出0.15mm时，可以采用环氧树脂封闭处理，当裂缝宽度超出限值时，采用壁可法压力注胶封闭处理，为了增强底板承载能力，可以粘贴钢板。若有渗水痕迹，应凿洞，把空腔内积水漏尽，同时做桥面防水，避免钢筋锈蚀。

3、板端斜向裂缝

3.1板端产生斜向裂缝的原因

预制混凝土空心板梁台座局部表面不光滑，磨擦系数增大，摩阻力也相应增大，张拉预应力钢绞线后，梁板起拱，梁板砼与底板产生摩擦力，再加上砼养生强度不足等原因，当摩阻力超过混凝土本身承受的拉力时，这个应力集中点就会产生裂缝。另外张拉台座端部基础浸水，局部下沉，致使早期强度很低、刚度很差的混凝土梁体在自重作用下产生裂缝，作用机理相当于受弯构件裂缝的形成。

3.2空心板斜向裂缝的危害

空心板斜向裂缝影响空心板的抗扭刚度，如果不及时治理，裂缝进一步扩展，铰缝砼应力加大，造成铰缝砼开裂。

3.3斜向裂缝预防与治理

①对松软土、填土地基在预制台座时，施工前应进行必要的夯实和加固，预制场地要硬化，是保证台座有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀；②防止混凝土浇灌过程中地基被水浸泡；③预制台座底模板一定要干净、光滑；④先张法预应力砼空心板一定要等砼达到设计强度放张。

4、钢筋锈蚀引起的裂缝

4.1钢筋锈蚀引起的裂缝的原因

混凝土中钢筋产生锈蚀后，由于锈皮会吸湿产生化学反应而膨胀，其体积将增大2～4倍，从而胀裂混凝土保护层。钢筋混凝土保护层起保护钢筋作用的机理是因为混凝土保护层具有弱碱性，与钢筋表面产生一层钝化膜，从而保护钢筋不被锈蚀，俗称碱性保护。但混凝土与空气中的二氧化碳CO2由水通过毛细孔与混凝土中氢氧化钙起作用（化学反应）转化为中性的碳酸钙和水使这部分混凝土由碱性变成中性，这就是混凝土碳化，当保护层全被碳化，也就是失去碱性保护，在钢筋表面不能继续生成钝化膜，当外界有腐蚀物质时，通过毛细孔渗入到钢筋表面而锈蚀。

4.2钢筋锈蚀裂缝的危害

钢筋粘结力减弱，降低承载能力，钢筋截面减小，降低承载能力，钢筋锈蚀后易产生应力集中，增加脆性；预加应力钢筋锈蚀后，在高应力作用下会加快锈蚀，即所谓应力腐蚀现象，在高强应力下，钢绞线一旦生锈，发展非常迅速，钢绞线锈蚀断裂成突变性。

4.3锈蚀裂缝防治措施

①锈蚀钢筋彻底除锈，补焊钢筋，弥补钢筋锈损，然后用混凝土包裹保护；②锈蚀钢筋应彻底除锈，用混凝土修补，粘贴钢板或碳纤维布，补充钢筋截面损失；③保护层混凝土已全面碳化，不防锈，采用防锈剂涂刷封闭砼毛细孔或采用渗透型防锈剂渗入钢筋表面，隔离水及腐蚀性物质，防止钢筋继续锈蚀。

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5、结论

混凝土结构的裂缝基本上都是由于混凝土中拉应变超过当时的混凝土极限拉应变而产生的，预应力混凝土空心板是桥梁的主要承重结构，必须对原材料、浇筑过程、养护和表面保护进行严格控制，防止混凝土早龄期表面裂缝的发生。混凝土表面裂缝易发展成破坏性裂缝，对结构的危害是巨大的，对混凝土裂缝的检查和处理工作十分困难，最好在施工预制期预防，对于受力裂缝必须早发现早处置，防患于未然。

参考文献：

公路桥涵养护规范（JTG H11-2004）;

《混凝土桥梁病害诊断技术》刘仲训编