青岛海湾大桥60m预制箱梁

　　摘要：在青岛海湾大桥60米预制箱梁的施工中，通过分析箱梁混凝土裂缝产生的类型和原因，采取了有效的预防措施和控制办法。
　　关键词：60m预制箱梁，混凝土，裂缝，预防控制
　　
　　引言
　　目前，中国大桥朝着大跨径、大体积、整体预制安装方向发展，大型箱梁的混凝土裂缝控制问题一直是影响箱梁质量的重要课题。青岛海湾大桥为中国北方最大的跨海大桥，非通航孔60m预应力混凝土箱梁采用整孔预制、海上吊装的施工方案。由于工程位处海上，混凝土的耐久性要求高，另外箱梁结构尺寸较大，采用一次性整体浇筑成型，对混凝土裂缝（尤其是温度、收缩裂缝）的预防、控制尤为重要。因此，我们对青岛海湾大桥60m箱梁的裂缝预防控制问题，自始至终都高度重视，在许多方面都进行了一些研究、有益的尝试，取得了良好的效果。
　　一、箱梁裂缝的主要类型和表现形式
　　60m箱梁的混凝土裂缝主要分为两类：一类是结构裂缝，另一类是变形裂缝。结构裂缝主要是额外荷载作用和结构设计不合理导致的，容易在结构尺寸突变、局部预应力过大、局部配筋不合理部位出现；变形裂缝是60m箱梁混凝土裂缝的主要型式，按发生原因主要为温度应力裂缝、自收缩裂缝和表面干缩裂缝。
　　二、60m箱梁裂缝的产生原因分析和预防控制措施
　　（一）结构性裂缝
　　原因分析：主要包括外部荷载、拆模过早、模板和基础刚度不足、结构尺寸突变、局部预应力过大、局部配筋不足、保护层不合理等因素，均可能导致由于受力不合理而出现结构性裂缝。
　　在施工中我们采取了以下措施，有效预防和控制了结构性裂缝的发展：
　　1、施工过程按施工方案合理布置施工荷载，杜绝早期额外荷载的施加；
　　2、通过采用箱梁整体式组合钢模板台车系统、预制存梁台座和门吊基础均进行预应力管桩和搅拌桩基础处理，确保模板及基础稳固和减少沉陷，并均匀、对称地浇注混凝土；
　　3、采用24h和48h混凝土试件强度指导拆模时间，避免拆模过早造成混凝土强度不足引起的受力开裂，也尽量减少拆模过迟而对混凝土表面收缩产生的多余约束；
　　4、对于可能因设计结构受力不合理而导致的结构性裂缝，通过与设计单位及时进行相关的结构部位和钢筋调整的设计变更优化等措施，解决结构尺寸突变、锚孔、槽洞、局部应力过大等部位的配筋不合理等问题；
　　5、严格确保结构构件钢筋、预应力束的位置及其混凝土保护层厚度。
　　（二）温度应力裂缝
　　原因分析：混凝土浇筑后，聚积在内部的水泥水化热不易散发，造成混凝土的内部温度升高，而混凝土表面散热较快，在其表面形成较大的温度梯度，导致温度应力的产生。由于混凝土是一种脆性材料，抗拉强度是抗压强度的1/10左右，当产生的表面温差应力大于混凝土此时仍较低的抗拉强度时，混凝土表面将产生表面裂缝。特别是在混凝土浇筑后第2～3天，混凝土内部温度达到峰值，容易在箱梁腹板处分段出现竖向裂缝。
　　温度应力裂缝作为60m大箱梁首先要重点解决和控制的关键问题，我们在施工中主要从以下方面采取预防控制措施：
　　1采用高性能混凝土，其技术途径是采用“硅酸盐水泥+混凝土活性细掺合料（S95矿粉和Ⅰ级粉煤灰）+高效减水剂”复合，配以级配良好的粗细骨料，形成低水胶比、高密实和具备高耐久性、良好工作性能的混凝土，同时降低了混凝土内部的水化热。
　　2拌制混凝土时，严格执行配合比，精准计量。
　　3混凝土的浇注中，严格按施工方案的浇注顺序、分层浇筑，分层厚度严格控制在30cm左右，使混凝土在施工过程充分散热。
　　4确保混凝土能及时并连续的良好养护，控制水分蒸发，控制热量损失速率。
　　5采取综合性的混凝土温度控制措施：通过夏季降温措施（粉料提前进场并分袋入罐、砂石料遮盖和洒水降温、搅拌用水加冰等）和冬季升温措施（热水拌合、骨料加热、延长搅拌、加快浇注速度等）来控制混凝土的入仓温度维持在5～28℃。
　　（三）混凝土自收缩裂缝
　　原因分析：混凝土硬化过程中，由于混凝土内部的水化过程、水分蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土不断硬化收缩，这种收缩由于受到基底或结构本身的约束，会产生很大的拉应力，超过混凝土的极限抗拉强度时，将出现收缩裂缝。
　　预防控制措施：
　　自收缩裂缝是大跨径箱梁的常见通病，也是本工程需重点控制和解决的关键问题，施工中主要从以下方面采取措施：
　　1、采用高性能混凝土。采用较低水胶比、水泥用量和复合胶凝材料，减少了胶质体的水化反应和混凝土自身体积收缩；采用连续级配良好的粗细骨料，加上活性细掺合料的合理掺配，使混凝土的密实度大为提高，孔隙率大为降低，减少了混凝土的收缩幅度；优质矿粉和粉煤灰的合理掺入，可使胶质体的水化胶凝过程分阶段延长，延缓了收缩徐变过程，使收缩应力得以逐渐释放。
　　2、采用二次张拉工艺，并确保初、终张拉的及时实施。
　　采用初张拉工艺的目的，首先是因为混凝土早期抗拉强度和弹性模量较低，混凝土梁体的自收缩极易产生裂缝，而通过给梁体施加一定的预应力，可以补偿其弹模和强度（特别是抗拉强度）的不足，可以有效抑制早期自收缩裂缝的出现。
　　不但初张拉必须确保及时进行，待混凝土达到设计要求后，也必须及时进行终张拉并起拱，消除箱梁底模板对混凝土的后期自收缩的约束。
　　3、严格确保混凝土的保湿养生。混凝土浇筑后，必须保证混凝土表面的湿度，及时补充混凝土胶凝、硬化过程所需的水分，当水化、胶凝过程越充分，混凝土体积收缩则越少。
　　4、加强振捣工艺的控制，提高混凝土的密实度，减少收缩。
　　（四）表面干缩裂缝
　　原因分析：由于混凝土表面水分损失快、收缩大，而内部水分损失慢收缩小，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力，当其超过自身抗拉强度时，便产生表面干缩裂缝。
　　当日照强度大、风速快、相对湿度低、气温高时，将造成混凝土表层失水急剧加快。据相关研究资料：周围温度高于30℃时水分蒸发速度明显加快，当风速增至6级时，水分蒸发速度加快7倍。在箱梁施工中，此类裂缝容易出现在底板和顶板表面，形成不规则裂缝，由于下部混凝土仍继续硬化收缩，收缩应力集中于裂缝处，使裂缝继续延长和加深。
　　预防控制措施：
　　1、控制好抹压收面的时间并确保抹面到位，破坏表面毛细孔结构，并提高混凝土表面的密实性。
　　2、抹面完成后立即覆盖土工布，并及时洒水保证混凝土表面的湿度。施工过程中，根据气温、日晒、风速等情况，注意及时调整收面、覆盖洒水的时机。防止混凝土表面失水的最有效方法是提前用塑料布覆盖和设置遮阳挡风棚。
　　3、合理调配混凝土，切实降低混凝土泌水率，减少表层混凝土的失水。
　　4、采用高性能混凝土，可减少混凝土收缩变形。
　　结束语
　　60m箱梁的裂缝控制，牵涉到设计、施工等各个方面，加强设计优化和补充、加强施工技术分析研究和控制措施，并严格按照国家有关规范、技术标准进行施工，是预防和控制裂缝产生、保证箱梁结构安全耐用的前提和基础。在施工管理过程中，进一步加强观察、跟踪、分析、处理，并及时落实各项技术预控措施，也是相当重要的一个环节。以上为笔者就箱梁施工中遇到的几种裂缝形式进行浅显分析，供同行参考。
　　
　　参考文献：
　　【1】吴中伟，廉惠珍《高性能混凝土》中国铁道出版社.1999年
　　【2】冯乃谦，《高性能混凝土》中国建筑工业出版社，1996年
　　【3】贺庆祥，《浅谈桥梁混凝土裂缝的施工控制技术》，中国科技信息，2005年22期
　　【4】薛模勇，《混凝土的自缩及其控制措施》，安徽建筑2007年05期