wAAA高墩大跨連續(xù)剛構混凝土裂縫的預和施工控制ppt

1、老莊河特大橋預應力混凝土老莊河特大橋預應力混凝土裂縫的預防和施工控制裂縫的預防和施工控制 中鐵四局黃延高速公路項目經理部中鐵四局黃延高速公路項目經理部二二五年六月十五日五年六月十五日一、工程概況一、工程概況黃延高速公路老莊河特大橋位于陜北黃土高原南部洛川縣境內，橋址處溝壑縱橫，地形崎嶇。該橋橋跨布置為95m+4170m+95m，為預應力混凝土變截面連續(xù)剛構橋，最高墩身105m。老莊河特大橋由左右分離的兩個單箱單室截面組成，主梁跟部高度9m，每個t形剛構由22個對稱懸灌塊段，塊段長度從3.0m4.0m逐漸調整，梁段高度從9m3.2m逐漸變化。箱梁底板寬6.5m，頂板寬12m，翼緣板懸臂長2.75

2、m；箱梁端部設內橫隔板外，其余部位均不設內橫隔板。箱梁分別設縱向、橫向、豎向三向預應力，縱向預應力鋼絞線束有22j15.24和25j15.24兩種，最大長度將近170m。 1、材料原因造成的裂縫、材料原因造成的裂縫 對原材料質量控制不嚴格，排除配合比因素外，混凝土用粗細集料含泥量過大，集料顆粒級配不良，使混凝土內部不均勻密實，存在微間隙，易造成混凝土收縮的增大，誘導裂紋甚至裂縫的產生。 骨料粒徑越細、針片含量越大，水泥等級越高、細度越細、早強越高等均是導致結構砼產生裂紋的因素，但正常情況下，不會因為其中的一兩項導致裂縫。 混凝土外加劑、摻和料選擇不當、或摻量不當，選用早強型減水劑或礦渣硅酸鹽水

3、泥、快硬水泥，也會相應增加導致裂紋幾率。 二、高墩大跨連續(xù)剛構混凝土裂縫成因二、高墩大跨連續(xù)剛構混凝土裂縫成因2、混凝土配合比設計原因產生的裂縫、混凝土配合比設計原因產生的裂縫 設計中水泥等級或品種選用不當。 配合比中水灰比(水膠比)過大，單方水泥用量越大、用水量越高，表現為水泥漿體積越大、坍落度越大，收縮越大。 配合比設計中砂率、水灰比選擇不當造成混凝土和易性偏差，導致混凝土離析、泌水、保水性不良，增加收縮值。 配合比設計中混凝土膨脹劑摻量選擇不當。 3、施工及現場養(yǎng)護原因、施工及現場養(yǎng)護原因 混凝土澆筑的勻質性可減少裂縫的產生，特別是泵送工藝的應用，為保證特大橋梁部重點部位混凝土質量，一方

4、面考慮施工速度等原因外，另一主要原因是盡量保證澆筑混凝土的勻質性。在現場澆筑混凝土時，如振搗或插入不當，漏振、過振或振搗棒抽撤過快，均會影響混凝土的密實性和均勻性，誘導裂縫的產生。 大體積混凝土澆注，對水化熱計算誤差、現場混凝土降溫及保溫工作不到位，引起混凝土內部溫度過高或內外溫差過大，混凝土產生溫度裂縫。 高空澆注混凝土，風速過大、烈日暴曬，混凝土收縮值大。 對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。 現場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。 現場模板拆除不當或拆模過早引起拆模裂縫。 現場預應力張拉不當(超張、偏心)，引起混凝土張拉裂縫。 高空澆注混凝土，風速過大、烈日

5、暴曬，混凝土收縮值大。 對大體積混凝土工程，缺少兩次抹面，易產生表面收縮裂縫。 現場養(yǎng)護措施不到位，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。 4、結構應力產生的裂縫、結構應力產生的裂縫 塊段之間橫向裂縫塊段之間橫向裂縫塊段之間的橫向裂紋，一般是由于塊段接茬混凝土的聯結強度偏低，或掛籃下沉量過大造成的，或塊段接茬不平順造成的，表現如下： 塊段接茬混凝土的聯結強度偏低，是由于混凝土表面鑿毛不徹底，或新澆筑混凝土水分向老混凝土過多擴散水分，產生干裂裂縫。 在混凝土澆筑過程中，掛籃下沉量過大，對已初凝混凝土造成擾動，降低接茬混凝土強度，產生裂縫。 塊段接茬不平順，形成錯臺現象，形成應力集中部位，產生裂縫。 在在

6、1/4跨度附近斜向裂縫跨度附近斜向裂縫 這種裂縫一般是由于剪應力過大，主拉應力超過混凝土的抗拉強度而造成的，有時也與構造鋼筋的布置有關。當荷載增大時，裂縫會逐漸向受壓區(qū)發(fā)展。在開裂嚴重的情況下，裂縫可能沿腹板貫通。 腹板下彎束位置貫通裂縫腹板下彎束位置貫通裂縫 這種裂紋一般是由于預應力或截面尺寸設計不合理，導致混凝土壓應力過大，腹板的抗剪強度偏低造成，有也與施工質量有關。 縱向預應力錨下位置縱向貫通裂縫縱向預應力錨下位置縱向貫通裂縫 這種裂紋一般是由于預應力設計噸位過大或截面尺寸不合理，錨下混凝土應力過于集中造成的，有時也與施工質量有關。 底板縱向預應力齒板位置的腹板斜向裂縫底板縱向預應力齒板

7、位置的腹板斜向裂縫 這種裂紋一般是由于設計不合理造成，底板縱向預應力與腹板預應力布置時，形成集中力后的混凝土受拉區(qū)應力疊加，形成斜向裂縫。 合攏段橫向收縮裂縫合攏段橫向收縮裂縫 這種裂縫一般是由于混凝土在邊界混凝土約束條件下，混凝土在空氣中水化收縮，形成沿塊段接茬處的收縮裂紋。 以下為幾種常見裂紋圖片：1/4跨主拉應力引起的裂縫 腹板下彎束貫通放射裂縫 1、材料選擇和混凝土配合比設計方面原因產生的裂縫的預防和施工、材料選擇和混凝土配合比設計方面原因產生的裂縫的預防和施工控制控制 根據結構的要求選擇合適的混凝土強度等級及水泥品種、等級，盡量避免采用早強高水化快的水泥。所選用秦嶺牌p.o52.5r

8、水泥物化數據為：c3s含量平均為4852，c3a含量平均為67, c2s含量平均為2127,其主要礦物成分含量適宜配制連續(xù)剛構梁部的混凝土。 選用級配優(yōu)良的砂、石原材料，含泥量符合規(guī)范要求,所選用集料的堿活性檢測試件膨脹率為0.08，為非活性集料。 三、老莊河特大橋裂紋預防與施工控制三、老莊河特大橋裂紋預防與施工控制 積極采用摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑目標已作為混凝土的第五、六大組份，可以明顯地起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用，但要堅決避免使用早強型外加劑。 配合比設計人員應深入施工現場，依據施工現場的澆搗工藝、操作水平、構件截面等情況，針對現

9、場的砂、石原材料質量情況及時調整施工配合比，協(xié)助現場搞好構件的養(yǎng)護工作。杜絕含泥量、風化石、山皮等含量超標的地材進場；為保證水泥活性穩(wěn)定，在有限的場地中力爭增加庫房面積以增長水泥庫存時間；尤其從生產源頭加強外加劑的質量控制，保證外加劑的有效減水成分必須為萘系與氨基磺酸鹽復合物、緩凝成分必須為三聚磷酸鈉與聚乙烯醇、引氣成分必須為松香熱聚物，防止混入其它廉價替代品增加質量隱患。 正確掌握好昆凝土補償收縮技術的運用方法。對膨脹劑應充發(fā)考慮到不同品種、不同摻量所起到的不同膨脹效果。應通過大量的試驗確定膨脹劑的最佳摻量。 對配合比試配完畢的混凝土進行抗裂性試驗 ，如下圖： 混凝土彈性模量的早期發(fā)展 見下

10、圖：2、施工及現場養(yǎng)護原因產生的裂縫的預防和施工控制、施工及現場養(yǎng)護原因產生的裂縫的預防和施工控制 澆搗工作：澆搗時，振搗捧要快插慢拔，根據不同的混凝土坍落度正確掌握振搗時間，避免過振或漏振，應提倡采用二次振搗、二次抹面技術，以排除泌水、混凝土內部的水分和氣泡。 混凝土養(yǎng)護：在混凝土裂縫的防治工作中，對新澆混凝土的早期養(yǎng)護工作尤為重要。以保證混凝土在早期盡可能少產生收縮。主要是控制好構件的濕潤養(yǎng)護，對于大體積混凝土，有條件時宜采用蓄水或流水養(yǎng)護。養(yǎng)護時間為1428天。 混凝土的降溫和保溫工作：對于厚大體積混凝土，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施(埋設散熱孔、通水排熱等)，避免

11、水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養(yǎng)護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。老莊河特大橋箱梁0號塊均屬大體積混凝土，0號塊部分施工主要集中在冬季，通過冬季施工措施保證混凝土澆筑溫度及養(yǎng)護條件，養(yǎng)護期間外部溫度控制在5以上，通過模擬0號塊結構尺寸實測混凝土水化熱產生的內部溫度過高(達到75)，見圖3所示。內外溫差太大，易造成裂紋，需采取內部降溫方法，在征得設計部門同意后增加4層循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，保證混凝土內外溫差控制在23以內，7日后混凝土的強度及彈性模量達到設計標準后方可不再養(yǎng)護。 混凝土的降溫和保溫工作：對于厚大體積混凝土

12、，施工時應充分考慮水泥水化熱問題。采取必要的降溫措施(埋設散熱孔、通水排熱等)，避免水化熱高峰的集中出現、降低峰值。澆搗成型后，應采取必要的蓄水保溫措施，表面覆蓋薄膜、濕麻袋等進行養(yǎng)護，以防止由于混凝土內外溫差過大而引起的溫度裂縫。老莊河特大橋箱梁0號塊均屬大體積混凝土，0號塊部分施工主要集中在冬季，通過冬季施工措施保證混凝土澆筑溫度及養(yǎng)護條件，養(yǎng)護期間外部溫度控制在5以上，通過模擬0號塊結構尺寸實測混凝土水化熱產生的內部溫度過高(達到75)，見附圖所示。內外溫差太大，易造成裂紋，需采取內部降溫方法，在征得設計部門同意后增加4層循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，保證混凝土內外溫差控制在23以內，7日后混凝土的強

13、度及彈性模量達到設計標準后方可不再養(yǎng)護。 實測混凝土最高溫升（體積為1.2*1.2*1.2m3） 避免在雨中或大風中澆灌混凝土 夏季應注意混凝土的澆搗溫度，采用低溫人模、低溫養(yǎng)護，必要時經試驗可采用冰塊，以降低混凝土原材料的溫度。盡量降低混凝土的入模溫度，以期降低混凝土水化速率且使水化能夠均勻進行。 3、結構應力產生的裂縫的預防和施工控制、結構應力產生的裂縫的預防和施工控制 塊段之間橫向裂紋的預防和施工控制 對于塊段接茬混凝土聯結強度偏低造成的裂縫，首先，在混凝土達到規(guī)定強度后進行接茬混凝土表面鑿毛，清除浮漿和松散層，增加聯結性能；其次，在澆筑新混凝土前，向已澆筑混凝土灑水濕潤，減少接茬面混凝

14、土的干濕變化，使接茬處混凝土具有保持較好的保濕性。 對掛籃下沉量過大造成的裂縫，首先，在掛籃的設計階段，提高掛籃剛度，減小下撓度，老莊河特大橋掛籃在175t的設計荷載下，最大下撓度為17mm，能夠滿足裂縫控制要求；其次，在掛籃的使用階段，掛籃的節(jié)點和支撐部位要求受力簡單、明確，不得在混凝土澆筑過程中發(fā)生突然的沉降。 塊段接茬不平順造成的裂縫，在混凝土表抹面時，確保接茬平順。 在在1/4跨度附近斜裂縫的預防和施工控制跨度附近斜裂縫的預防和施工控制 由于連續(xù)的混凝土結構存在次內力的再分配問題，施工過程中的影響因素很多，在裂縫出現后要準確找出原因比較困難。在設計時首先合理確定中、邊跨比，加強1/4跨

15、度處的剪應力和主拉應力檢算，適當增加箍筋的配置，對連續(xù)結構的豎向預應力筋，要充分考慮有效預應力的作用效果。 施工時，在腹板的下彎束端頭增加閉合箍筋，增加混凝土的抗剪能力；混凝土的張拉強度要求達到設計強度，同時要求混凝土在張拉時，混凝土的彈性模量達到設計規(guī)范要求；在確定下彎束張拉順序，由常規(guī)的先縱向、后豎向、最后橫向的順序，變?yōu)橄蓉Q向、后縱向、最后橫向的順序，張拉下彎束前，預先提供部分抗剪力。 縱向預應力錨下位置縱向貫通裂紋的預防和施工控制縱向預應力錨下位置縱向貫通裂紋的預防和施工控制 設計時，在布置錨下螺旋鋼筋的同時，增加了錨下鋼筋網片。施工時，準確安裝錨下螺旋鋼筋和錨下鋼筋網片，同時，錨下混

16、凝土要求振搗密實。 底板縱向預應力齒板位置的腹板斜向裂縫預防和施工控制底板縱向預應力齒板位置的腹板斜向裂縫預防和施工控制 在設計腹板下彎束的錨固端和底板縱向預應力錨固端布置時，避免集中力后的混凝土受拉區(qū)應力疊加，形成斜向裂縫，同時，增大了齒板鋼筋的直徑，加強底板縱向預應力的錨固性能。 合攏段橫向收縮裂縫預防和施工控制合攏段橫向收縮裂縫預防和施工控制合攏段橫向裂縫是一種收縮裂縫，首先，在合攏段混凝土的澆筑時段選定時確定在一天的最低溫度時段，即夜晚的1：003：00，隨著混凝土的凝固，混凝土出現收縮特性，空氣溫度升高，對混凝土的收縮進行部分補償；其次，在合攏段混凝土配置時，摻入適當的微膨脹劑，補償

17、混凝土硬化過程中的收縮。 公路橋涵施工規(guī)范規(guī)定，一般環(huán)境下的預應力梁體的裂縫限值為0.1mm，而實際梁體一旦出現了裂縫，多數情況下裂縫的寬度往往超過了限值。即使目前的裂縫對結構受力不會造成影響，單從保證混凝土結構耐久性而言，也必須對其進行處理。 高墩大跨連續(xù)剛構預應力混凝土裂縫是一個復雜的技術問題，涉及設計、施工、材料、氣候、運營等方面，要從根本上減少以至消除混凝土裂縫現象，需要各方面的努力和配合。 施工單位在混凝土配制和施工、預應力的安裝和張拉、掛籃的設計和控制等方面，對裂縫的預防和控制，起到了積極作用。嚴把原材料關，是保證混凝土質量的關鍵所在。混凝土配合比的優(yōu)化設計，也是裂縫的預防和控制的重要環(huán)節(jié)，尤其要嚴格控制高標號混凝土的強度、彈性模量、收縮性、水化反應速度等，同時要避免堿骨料反應現象發(fā)生。 四、結束語四、結束語寶山壁畫 寶山壁畫是引人注目的昂貴文物。此壁