摘要：文章针对薄壁桥台的裂缝起因探讨及结构的计算分析，提出了裂缝处理的方案与预防。
关键词：公路工程，薄壁桥台，裂缝
1薄壁桥台构造及主要裂缝描述
某公路1～10m汽车通道，斜交角为42.743º，分为左右两半幅，采用薄壁桥台、桩基础。其中0号台桥台宽为24.27m，台身厚70cm，台身高约为5.8m（由设计线至承台顶面），台身横向分布筋采用Φ10，间距15cm。台身下设承台，承台高1.2m，宽1.4m。承台下设间距为6.1m～6.2m的D120cm桩四根。本桥台施工后未架梁，未填土，2004年6月经观测，发现0号台左、右半幅桥台台身下缘分别发现两条和三条竖向裂缝，分布在台身的L/4及L/2处，裂缝长度为台身高度的2/3，其中左半幅两条均为贯通缝，裂缝最宽达0.5mm。
由于该公路还有多座类似的薄壁桥台（未施工），尽管这些裂缝近期对桥台承载力及结构功能没有太大影响，但裂缝将导致钢筋锈蚀，影响外观形象，给人以不安全的感觉，这些裂缝如不能停止发展或得到妥善处理，必将对构造物的耐久性造成不利影响，必须尽快找出裂缝产生原因和处理方案，避免裂缝的发生。
2裂缝成因分析
结构物的裂缝分为结构裂缝和变形裂缝两类，其中大部分砼结构裂缝的原因是由于变形作用引起的，而变形作用包括温度、湿度（影响砼收缩）和不均匀沉降。因本桥台施工后未架梁，未填土，初步分析桥台开裂主要是受自重及温度、砼收缩等影响，裂缝为变形裂缝。结合裂缝形态，初步认为桥台开裂与温度及砼收缩有关。其开裂原因是由于：桥台砼浇注后产生的收缩；较大体积的砼浇筑时所产生水化热的影响；承台与台身存在温差以及承台与台身砼收缩不同步。如台身不受约束，台身砼不会产生拉应力，反之将由于较大的拉应力而导致砼开裂。
计算分析中需考虑承台与台身的共同作用，砼收缩用温降模拟。根据此设想，建立桥台有限元模型，对桥台进行空间分析。分析中考虑台身与承台温差为10℃。分析结果见图1至图3：
图1台身应力云图（受拉为正，单位Mpa）
图2台身个别节点应力图（受拉为正，单位Mpa）
图3台身变形图（单位m）
由计算结果可得如下结论：
1．台身砼在浇筑后，由于承台对台身砼收缩的约束，在环境温降、温差（台身与基础的温差）的共同作用下，会在台身的部分区域出现拉应力。
2．台身为上缘受压，下缘收拉，在靠近台身与基础的结合部分，台身拉应力最大。
计算结果与开裂桥台仅台身下缘产生裂缝，而上缘未产生裂缝相吻合。
3．在考虑台身与承台温差为10℃的影响下，台身最大拉应力达2.454Mpa，超过台身C30砼的抗拉标准强度为2.1Mpa。如再综合考虑温降、收缩、施工及其它不确定因素的影响，折算得出的台身与承台温差将大大超过10℃，则台身将会出现远大于混凝土标准强度的拉应力，台身产生竖向裂缝。
将桥台台身作为弹性力学的平面温度应力问题来分析，也可得出类似的应力分布状态。
3标准图及部分已完成工程中薄壁桥台横向配筋及防裂效果
1．有关标准图（通用图）
JT/GGQS013-85：薄壁台身高5m（为台帽顶至承台面高度），台身最宽18.7m，布设Φ8横向钢筋，间距20cm。
JT/GQB017-2000：薄壁台身高5m，台身宽18.4m，布设Φ8横向钢筋，间距20cm。
经调查，按此设计的部分桥台发现竖向裂缝。
2．某高速公路一期工程
施工图设计中薄壁台台身均采用Φ8横向钢筋，间距20cm，标准半幅桥宽14m，变宽桥台身宽达21m。施工中有部分桥台改用Φ12横向钢筋，间距15cm，施工后仅发现少部分桥台（包括14m宽桥台）有竖向裂缝。
3．某高速公路二期工程
薄壁台台身下部2～3米采用Φ16横向钢筋，间距10cm；台身上部采用Φ12横向钢筋，间距15cm，标准半幅桥宽14m，变宽桥台身宽达21m，施工后没有发现竖向裂缝。
4处理方案
从计算分析和资料调查可知，薄壁台的设计与施工从理论到实践上都是很成熟的。由计算可知10℃的温差已能产生2.454Mpa的拉应力，如施工和养护中不加控制，台身砼收缩等相当的温差远不止10℃，故将产生更大拉应力。这样的拉应力单靠增加钢筋来抵抗是不现实的，而是应通过加强管理，改善施工工艺和作好养护工作来解决问题。因裂缝为非结构性裂缝，采用下列方案处理：对已施工的桥台，考虑到裂缝已产生，砼应力得到释放，结构安全性仍有保障，并参考其他工程类似薄壁桥台裂缝的处理，仅对裂缝做封闭处理，并进行观察；对未施工的桥台，采取以下措施：①薄壁台台身下部2～3米采用Φ16横向钢筋，间距10cm；台身上部采用Φ12横向钢筋，间距15cm。②基础与台身的浇注时间不能相差太大，一般应控制在2周之内。③降低混凝土的浇注和凝结温度，选择低温度环境施工，注意养生，必要时设法降低原材料的入模温度。④科学确定原材料的配合比，必要时渗入高性能减水剂，将水灰比降至能保证施工的最低限度。⑤选用质量好的骨料，慎用早强型水泥，停止使用早强剂。⑥采用有利散热的钢模板，少用木模板，并延长拆模时间。经处理后，至今桥台施工及使用过程中未再发现裂缝。
5结论
通过对薄壁桥台的计算分析及处理效果看，薄壁桥台的竖向裂缝是完全可以避免的。薄壁桥台产生竖向裂缝，有设计、施工、管理、材料、养护、气候环境等方面的原因。标准图（参考图）也有其适用范围，不能盲目套用标准图（参考图）进行设计及施工。消除薄壁桥台的开裂，是一个需综合考虑的问题，只有消除各方面的不利因素，才能最终消除裂缝。
