框架橋箱身預(yù)制混凝土裂縫防止

1、框架橋箱身預(yù)制混凝土裂縫防止一、工程概況某公路下穿鐵路立交框架橋，主洞身從北向南依次穿越8條鐵路股道，采用南北對頂施工，中間留有敞開段。主洞身為凈寬6m+8.5m和8.5m+6m兩組連續(xù)框架，單箱外寬16.2m，外高6.3m，頂板和側(cè)墻均厚60cm，中間隔墻寬50cm，底板厚70cm。箱體縱斷面圖箱體橫斷面圖在框架橋預(yù)制鋼筋混凝土箱身時，產(chǎn)生裂縫是一個帶有普遍性的質(zhì)量問題?？蚣軜蛳渖砹芽p容易導(dǎo)致滲漏，影響橋體的外觀和使用。同時由于水分和有害氣體的侵入會引起鋼筋的銹蝕，其體積膨脹又會加大裂縫的寬度，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失去承載能力和使用功能。因此箱身混凝土產(chǎn)生裂縫長期困擾著箱體預(yù)制施工。本工程箱身防裂的

2、難度主要來自兩個方面。一是箱身很長，北面兩個箱身長度均為52m，南面東箱長56m，南面西箱長45m；二是施工時正值夏季高溫天氣，對混凝土灌注要求高。二、裂縫防止主要方法框架橋所承受的主要荷載有各種外力荷載和變形荷載。外力荷載包括靜荷載、動荷載及其它荷載，稱為第一類荷載。變形荷載包括溫度、收縮以及不均勻沉陷等，稱為第二類荷載。在預(yù)制框架橋箱身階段，不存在外力荷載作用，裂縫主要由變形荷載引起。主要是框架橋箱身混凝土水化熱、混凝土干縮和環(huán)境溫度差三大因素。對此進(jìn)行綜合分析、探討框架橋箱身預(yù)制長度的變化規(guī)律、采取“放”與“控”相結(jié)合的預(yù)防措施，才能真正解決預(yù)制箱體的裂縫問題。三、框架橋預(yù)制箱身合理長度

3、的確定影響箱身預(yù)制長度的主要因素為混凝土水化熱、混凝土自身干縮和環(huán)境溫差。混凝土水化熱主要與水泥品種、配合比及模板等條件有關(guān)。箱身澆筑時混凝土產(chǎn)生水化熱，并且溫度逐漸上升至最高值；然后隨著時間的推延，箱身混凝土溫度下降并開始收縮；由于先期灌注的底板混凝土對箱身側(cè)墻的約束作用，使箱身側(cè)墻內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力；當(dāng)箱身側(cè)墻內(nèi)的拉應(yīng)力超過其容許抗拉強(qiáng)度時，箱身就會產(chǎn)生裂縫?；炷磷陨砀煽s是混凝土所具有的一種特性，主要與配合比、振搗、養(yǎng)護(hù)、配筋等有關(guān)。環(huán)境溫差是指混凝土入模溫度與環(huán)境溫度的相對溫度差，它對箱身混凝土同樣產(chǎn)生收縮影響?；炷了療帷⒒炷磷陨砀煽s和環(huán)境溫差的共同作用是箱身混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。

4、箱身預(yù)制長度的計算框架橋箱身一般分兩次澆筑，第一次澆筑是底板及底板頂上方50cm左右，第二次澆筑墻身和頂板，第一次澆注時一般不會出現(xiàn)裂縫，因?yàn)榈装迮c滑板間有潤滑層，可自由收縮。第二次澆注時，墻身混凝土凝固時產(chǎn)生水化熱，內(nèi)部溫度升高，內(nèi)外產(chǎn)生溫差，混凝土收縮，先期灌注的底板對墻身混凝土產(chǎn)生約束，墻板混凝土內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力，此時混凝土的干縮作用也逐步增強(qiáng)，當(dāng)混凝土的拉應(yīng)力超過其逐步增強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度時，墻身就出現(xiàn)明顯的豎向裂縫。根據(jù)這一受力模式，建立受力模型，得出框架合理預(yù)制長度計算公式：L=1.5arcch式中：L合理預(yù)制長度（mm）；E(t)不同齡期的彈性模量(MPa)，E(t)=E0(1-e-0.0

5、9t)；E0成齡期的彈性模量(MPa)；t澆注養(yǎng)生時間（d）；H框架橋第二次澆筑高度（mm）；B框架橋?qū)挾龋╩m）；cx水平阻力系數(shù)（N/mm3），取11.5N/mm3；混凝土線膨脹系數(shù)，取1×10-5；T結(jié)構(gòu)相對地基的綜合溫差（），包括水化熱溫差，環(huán)境溫差和收縮當(dāng)量溫差。T=T1+T2+T3T1水化熱溫差（）；當(dāng)截面厚度小于0.5m時，不考慮水化熱的影響。T2環(huán)境溫差（）；T3收縮當(dāng)量溫差（）；T3=-。y（t）各齡期混凝土的收縮變形值；p極限拉伸，取1×10-4；arcch雙曲余弦的反函數(shù)。arcchy=ln（x±）。箱身預(yù)制長度的變化規(guī)律通過分析，可以得出框

6、架橋箱身預(yù)制長度的變化規(guī)律：對于不同壁厚、不同標(biāo)號的箱身，其預(yù)制長度是不同的。箱身預(yù)制長度主要取決于其混凝土標(biāo)號、混凝土自身收縮和環(huán)境溫差三大因素。在工程實(shí)踐中，應(yīng)綜合分析這些因素，以確定不同情況下合理的箱身預(yù)制長度。對于混凝土標(biāo)號相同的箱身，其預(yù)制長度隨著箱身壁厚增大而減小。這主要是因?yàn)椋涸诃h(huán)境溫度不變的情況下，混凝土水化熱與混凝土干縮作用均隨厚度增加而趨強(qiáng)；在混凝土抗裂度未提高的情況下，使得箱身預(yù)制長度減小。對于壁厚相同的箱身，其預(yù)制長度隨箱身混凝土標(biāo)號提高而變大。這主要是因?yàn)椋罕M管由于混凝土標(biāo)號的提高，水化熱作用有所增強(qiáng)，但混凝土的抗裂度也同時得到提高，并且其提高所帶來的效果超過了水化熱

7、增強(qiáng)所帶來的不利作用，使得箱身預(yù)制長度變大。將框架結(jié)構(gòu)尺寸代入公式進(jìn)行計算，得出預(yù)制平均長度，根據(jù)實(shí)際箱身長度和線路分布情況，確定預(yù)制長度（通過設(shè)置誘導(dǎo)縫或后澆帶來實(shí)現(xiàn)）。四、誘導(dǎo)縫的設(shè)置誘導(dǎo)縫是人為設(shè)定的有規(guī)則的“收縮裂縫”，它是減少混凝土收縮約束、釋放溫度應(yīng)力，從而避免不規(guī)則裂縫、防止有害裂縫產(chǎn)生的一種有效方法。誘導(dǎo)縫的設(shè)置要求根據(jù)理論計算和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定誘導(dǎo)縫數(shù)量，使縫間距離縮短，控制在理論計算最大允許值范圍內(nèi)，并盡可能設(shè)在線路股道之間。為滿足頂進(jìn)時結(jié)構(gòu)剛度要求，底板和頂板的縱向鋼筋按頂進(jìn)要求設(shè)置且貫通，混凝土一次澆灌；側(cè)墻縱向鋼筋斷開，使收縮應(yīng)力中斷，避免側(cè)墻產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。誘導(dǎo)縫的范

8、圍從墻身擴(kuò)展到整個頂板，以防止墻頂?shù)菇翘庨_裂。為防止誘導(dǎo)縫處滲水，全斷面設(shè)置封閉式止水帶。誘導(dǎo)縫施工工藝在框架橋箱身結(jié)構(gòu)的邊墻、中墻和頂板都設(shè)置誘導(dǎo)縫，墻身縱向鋼筋全部斷開，頂板縱向鋼筋不斷開。誘導(dǎo)縫斷面結(jié)構(gòu)由不銹鋼板（0.8mm厚）木板（1cm）橡膠止水帶（45cm寬）組成。誘導(dǎo)縫設(shè)置及斷面結(jié)構(gòu)圖模板拼縫設(shè)在誘導(dǎo)縫位置，不銹鋼板露出墻面2cm，用鋼模夾緊，插入混凝土內(nèi)部分將墻身混凝土分隔，形成誘導(dǎo)縫。木板和橡膠止水帶相互垂直安裝在墻身內(nèi)，止水帶用間距30cm的特制8mm小鋼筋進(jìn)行固定。橡膠止水帶安裝在箱形橋的沉降縫和箱體的誘導(dǎo)縫處都設(shè)橡膠止水帶，橡膠止水帶在安裝中要注意以下幾點(diǎn)：埋入式橡膠止

9、水帶必須安裝在設(shè)計規(guī)定的中心線上，木龍門夾緊止水帶，保證止水帶垂直。按設(shè)計要求定制“U”型鋼筋，與墻體鋼筋焊接固定，止水帶嵌入凹槽內(nèi)。止水帶接頭采用搭接式，搭接長度為50cm，采用強(qiáng)力883萬能膠進(jìn)行粘接。在安裝止水帶及混凝土澆筑時應(yīng)注意對止水帶的保護(hù)，不得被鋼筋、釘子等刺破。在固定止水帶和澆筑混凝土的過程中，必須防止止水帶偏移，并要加強(qiáng)混凝土的振搗，排除止水帶底部產(chǎn)生氣泡和空隙，使止水帶和混凝土緊密結(jié)合。為了保險起見，在誘導(dǎo)縫兩側(cè)適當(dāng)位置預(yù)留壓漿孔。五、預(yù)防箱身裂縫鋼筋混凝土施工工藝混凝土是多種材料組成的一種混合體，是一種脆性材料，在受溫度、重力和其它外力作用下都有產(chǎn)生裂縫的可能性。設(shè)置誘導(dǎo)

10、縫對混凝土強(qiáng)度應(yīng)力進(jìn)行釋放是必須的，但設(shè)置的長度是有一定限度的，所以還必須對箱身混凝土本身產(chǎn)生開裂的因素加以控制，真正體現(xiàn)“放”和“控”相結(jié)合的指導(dǎo)思想。箱身墻體結(jié)構(gòu)鋼筋配筋率框架橋箱身側(cè)墻配筋率應(yīng)滿足規(guī)范不少于千分之二的要求，在配筋率相同的條件下，宜采取細(xì)而密的配鋼筋方式，建議采用1615cm。水泥、粗細(xì)骨料、摻合料、水、外加劑及配合比選用按相關(guān)規(guī)定。混凝土灌注施工立模夏季氣溫高，混凝土散熱是關(guān)鍵，所以選擇了導(dǎo)熱性能好的小鋼模(0.15m×0.3m)。但小鋼模接縫多，為了防止出現(xiàn)漏漿和渣縫，在每道模板拼縫處粘貼海綿條，以確保墻面平整美觀。設(shè)置誘導(dǎo)縫誘導(dǎo)縫與鋼模尺寸配套，用鋼模夾緊，

11、木材和橡膠止水帶相互垂直安裝在墻內(nèi)，用間距30cm的特制小鋼筋進(jìn)行固定?；炷凉嘧⒐嘧⒒炷林饕刂苹炷连F(xiàn)場坍落度、分層厚度、相鄰兩層的間隔時間和振搗工作。墻身混凝土分層厚度控制在50cm左右，相鄰兩層的間隔時間不超過2小時；澆注墻身底部時，要求作業(yè)人員進(jìn)入模板內(nèi)操作，確保振搗到位，另外在新老混凝土接頭、誘導(dǎo)縫、止水帶等部位要加強(qiáng)振搗。施工縫處理箱身混凝土分兩次澆筑，水平施工縫采用凸縫處理。在澆注第二次混凝土前，應(yīng)鑿除浮碴，清理干凈，擦干積水，并先鋪一層同標(biāo)號的水泥砂漿，以增強(qiáng)新老混凝土的結(jié)合?；炷琉B(yǎng)護(hù)在高溫天氣灌注長大箱體，養(yǎng)護(hù)工作尤為重要，要加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)，減少內(nèi)外溫差，確保環(huán)境濕度，防

12、止干縮裂紋。采取了全方位的混凝土保養(yǎng)措施：底板采用蓄水加澆水的方法：在工作坑滑板上注入40cm深的自來水，對底板進(jìn)行整體蓄水養(yǎng)護(hù)，同時在其頂面覆蓋麻袋，定時澆水。墻身采用自動噴水系統(tǒng)：利用箱內(nèi)的排架，沿墻身頂部安裝鉆有小孔的自來水管，用水泵將工作坑內(nèi)的蓄水抽上來，向內(nèi)側(cè)鋼模連續(xù)噴水，降溫保濕；外墻則可覆蓋麻袋并安排人工定時澆水。另外，為了加速空氣對流，加快散熱，在后背梁上放置了2臺鼓風(fēng)機(jī)，不停地向箱內(nèi)吹風(fēng)降溫。頂板也采用蓄水養(yǎng)護(hù)：沿箱頂周邊用粘土修筑約15cm高的“土壩”，中間再攔3道“隔墻”，將頂板分成4段，分段蓄水養(yǎng)護(hù)（因頂面有0.6%的縱坡）。這樣，讓整個52m長的混凝土箱體置身于一個被水包圍的環(huán)境，連續(xù)養(yǎng)護(hù)不少于15天。箱體養(yǎng)護(hù)示意圖噴水降溫養(yǎng)生適當(dāng)推遲拆模時間，箱身內(nèi)的模板和排架要待混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的85%以后方可拆除?？偨Y(jié)如下：預(yù)制箱體混凝土要避免產(chǎn)生裂紋應(yīng)采取“放”、“控”結(jié)合的預(yù)防措施，施工方案盡可能適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境和實(shí)際條件。通