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客运专线铁路预制箱梁裂纹产生原因分析
摘要：通过对高速铁路高性能混凝土简支箱梁现场预制施工过程中产生的各种裂纹调查，对其成因进行归类分析，对预防和处理裂纹的方法进行总结探讨。关键词：高速铁路 预制箱梁 原因分析
混凝土制品的裂纹是很难避免的，它会影响混凝土的强度、耐久性甚至使用功能。设计时速350公里客运专线铁路无碴轨道简支箱梁，使用寿命为100年，对于混凝土的裂纹有更高的要求，我们在从事箱梁预制生产过程中如何减少和消除预应力混凝土梁的各种裂纹，成为了箱梁制梁场技术人员研究攻关的主要课题。
一、裂纹的分类及原因分析
根据裂纹的成因分类，可分为外因裂纹（主要是机械力导致的裂纹）和内因裂纹（裂纹内部各种因素导致的裂纹）。外因裂纹较多见，其因果关系简单明确；内因裂纹较为复杂，一条裂纹的产生往往是多种因素作用的结果。
1、外因引起的裂纹
1.1拆模过程产生的裂纹。拆模引起的裂纹是最常见的外因裂纹，主要包括拆除端、侧模模裂纹。混凝土强度没达到设计拆模强度就进行拆模易产生掉角、撕裂；箱梁在初张拉后经过提梁机吊出模型时，若提梁机司机操作不当，起升速度不同步，侧模及侧模角模处向上顶撞箱梁翼缘板，侧模及底模连接处向外顶撞箱梁下翼缘，极易使箱梁造成出现纵向裂纹。设计模型时将侧模上角模设计向外倾斜1-2mm，角模与侧模连接处凹角做成圆弧，既有利于脱模也可避免此类裂纹，设计侧模与地模连接处凹角做成圆弧，同时吊梁出侧模时保证起升同步。
1.2预应力施工过程中的裂纹。梁体预初张以后梁体会发生压缩并起拱，造成端部集中受力，在梁体端部为35 mm 保护层，应力集中在此处并且梁体压缩位移，从而导致混凝土在保护层与钢筋结合处开裂；另外箱梁底板预应力成孔橡胶管在混凝土浇筑过程中由于固定不牢固上浮，造成孔道上拱，张拉时钢绞线在底板产生压力造成底板纵向裂纹。
1.3养护施工过程中的裂纹。夏季气温最高时期，用从地下水对梁面洒水养护，造成梁体表面细微裂纹。保湿养护用水温度应与梁体表面温度差小于设计要求。
1.4存梁、移梁、运梁过程中引起裂纹。移梁或存放不当造成存梁时箱梁支点四点位于同一平面，误差不超过设计要求，否则导致支座板处多处纵向裂纹。吊梁和存梁时，梁端悬出长度超过允许值，可造成梁中部桥面板横向裂纹，这类情况非常罕见。
1.5静载试验引起裂纹。某些施工水平差的现场预制箱梁单位生产的桥梁，由于箱梁预应力施工工艺不准问题造成预应力钢绞线实际预施应力未达到设计要求，在静载试验加载等级K≦1.2时，箱梁梁体下缘底面发现受力裂纹或下翼缘侧面受力裂纹延伸至梁底边，判定箱梁静载试验不合格。静载引起裂纹一般出现在跨中8米附近，由下翼缘的侧面（包括倒角和圆弧过渡段）逐渐延伸至梁底。通桥（2008）2322A-Ⅱ设计的简支箱梁，由于设计安全系数储备大；较少出现静载裂纹；此类裂纹在静载试验完成卸载后完全闭合。
2、内因引起的裂纹
2.1收缩裂纹。此类裂纹典型的情况有顶板上表面的平行线状细裂纹，封端混凝土养护不及时产生的龟裂。混凝土收缩裂纹发生在混凝土凝固过程期间，此期间，混凝土由于表面蒸发和水化反应不断失水，总体积减小。而此过程是由表面逐步扩展到内部的，在混凝土内呈现含水梯度，因此产生表面收缩与内部收缩的不均匀收缩，致使表面上承受拉力，内部混凝土承受压力，当混凝土表面产生的拉应力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。减少其裂缝宽度和条数的方法是在混凝土强度较低时对出现的可塑裂纹二次抹光压面，消除初始收缩应力，然后按规定要求保湿养护保证混凝土强度增长。对混凝土完成浇筑后贴一层塑料薄膜并做好保温有效消除此类裂纹。
2.2温度裂纹。温度裂纹常表现为箱梁腹板上部和翼缘板裂纹，箱梁翼缘板裂纹一般为腹板裂纹的延伸。如果拆模前停止蒸养的时间太短使拆模时梁温过高，环境湿度又小；环境温度很低或很高（严冬或盛夏）、梁体洒水方法不当；箱梁顶板、侧面受太阳暴晒后或突遭冷空气侵袭可导致结构外表面温度突然下降；拆模后早期张拉前停放时间过长未及时施加适当的预应力等往往都会产生温度裂纹。预防的方法：一是保证拆模前停汽时间；二是在强光照或者大风天气做好改好养护棚并用保温篷布对箱梁进行遮盖；三是注意正确的洒水养生，但如发现梁温过高不要马上洒水，更不能先洒腹板部位；四是拆模后及时施加适当预应力，包括刚发现裂纹时。若在梁端部添加钢筋网，也可有效阻止梁端部裂纹。
2.3 构造裂纹：箱梁生产过程中，由于设计缺陷导致的梁体裂纹主要有底板端部倒角裂纹和吊点孔倒角裂纹。当箱梁底板端部倒角筋设置数量、位置不满足要求时，箱梁底板端部倒角容易产生沿下倒角的纵向裂纹，有时裂纹会发展到梁端部；另外箱梁底板区域内预应力与箱梁腹板区域内预应力存在较大差值时，梁体终张拉完成后，箱梁的底板压缩量与腹板压缩量存在较大差值，在箱梁底板端部倒角位置产生一个剪切变形，也可导致底板端部倒角裂纹。另当箱梁吊装孔倒角受力钢筋设置数量偏少、位置不正确时，梁体在吊运过程中易出现沿吊装孔倒角的纵向裂纹。以上两种裂纹预防主要靠增加构造筋来预防。
二、裂纹的修补方法
检查混凝土结构裂纹情况，进行跟踪观测并做好记录，确定裂纹的类型、宽度、深度，并对宽度大于等于0.1mm的裂缝进行宽度、长度统计和编号，绘制裂缝分布图。组织技术人员确定修补方案，一般情况下细微裂缝可以采用涂膜封闭法修补；大于0． 2mm 的裂纹应将裂纹凿开，进行开槽处理，宜采用开槽填补法修补（开槽处应对混凝土结构无损伤）；另外对宽度较小的裂纹可以采用低压注浆法修补。所用材料和配合比由试验室试验确定。
预制箱梁裂纹修补方法参照以下施工流程实施：裂缝检查→裂缝表面清理→封缝胶配制→粘贴注浆嘴→裂缝封闭→注浆胶配制→注浆（同时进行密封检查）→拆除注浆嘴→表面清理。
三、结语
本文简单的对现场预制时速350公里客运专线铁路无碴轨道简支箱梁的各种裂纹从施工角度进行了归类，分析裂纹产生的原因，分享预防裂纹的方法，最后简单介绍了裂纹处理的方法。
参考文献：
[1]TB/T3228-2010 铁路混凝土结构耐久性修补及防护[S]
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