摘要 钢-混组合梁桥结构形式虽被广泛采用，但混凝土部分的裂缝产生制约了这类桥梁结构的健康发展。为研究组合梁桥桥面板裂缝控制施工工艺，依托椒江二桥工程，基于钢-混组合梁桥桥面
摘要钢-混组合梁桥结构形式虽被广泛采用，但混凝土部分的裂缝产生制约了这类桥梁结构的健康发展。为研究组合梁桥桥面板裂缝控制施工工艺，依托椒江二桥工程，基于钢-混组合梁桥桥面板裂缝成因，和常见的裂缝控制技术，提出了控制裂缝的方法，给出了相应的预防控制措施。
关键词桥梁工程钢箱组合梁裂缝控制成因机理措施
钢-混组合梁结构形式以其整体受力的经济性，可发挥2种材料各自优势及便于施工等优点，在桥梁建设中得到广泛应用。但混凝土裂缝的产生影响了2种材料整体组合性能的发挥，破坏了混凝土的耐久性，危及桥梁的使用寿命和结构安全。针对该类型桥梁虽进行了专门的裂缝控制研究，但实施效果不甚理想。京杭运河淮阴1号桥组合梁桥面混凝土裂缝控制技术主要从合理改善施工过程中桥面板混凝土的受力情况入手，在斜拉索调整桥面高程时，采用多次张拉缓慢接近成桥标高的措施以减少施工中的裂缝产生;涪陵通江桥桥面混凝土裂缝控制则是通过优化混凝土配合比，掺入适量的膨胀剂和聚丙烯纤维，改善混凝土内部品质，来预防其桥面混凝土开裂;另有桥梁从提高混凝土自身抗拉强度方面入手，如通过优化配合比提高其早期强度;有的在桥梁施工过程中，通过温度监控技术，达到控制桥梁混凝土裂缝目的[1]。
为避免桥梁面板裂缝出现，以椒江二桥为例，设计和施工中采取过程动态控制，将混凝土材料选择、易裂位置设计改善、适宜配合比设计、浇筑施工中温控养护、悬臂施工中桥面板局部受力情况分析及长期效应下的收缩徐变对于桥面混凝土裂缝产生的影响等纳入研究范围。针对桥面板裂缝成因和裂缝特征，对裂缝控制技术和措施进行探讨。
1工程概况
椒江二桥地处椒江入海口，属于典型的海水环境，桥面板按II类环境要求进行耐久性设计。主桥桥型为钻石型双塔双索面斜拉桥，主跨480m，上部结构为半封闭钢箱和混凝土桥面板组合梁体系。钢梁标准段顶板宽约42.5m，底板宽14.96m，钢箱梁节段标准长度9m、边跨尾索区节段最小长度为4.72m。腹板横向间距为8.46m和15.0m，横隔板纵向间距4.5m[2]。桥型布置见图1。
2裂缝成因及控制技术分析
2.1裂缝成因
结合椒江二桥设计和施工方案分析，桥面板混凝土产生裂缝的主要原因如下[3-4]。
1)当外部环境或结构内部温度不一致时，混凝土将发生变形。若变形遇到约束，则在结构内部产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时，即产生温度裂缝，混凝土浇注后，前期强度较低，胶凝材料水化带来的热量易造成混凝土内部温度升高，内外温差过大造成混凝土开裂。
2)外部荷载引起的裂缝。在悬臂施工过程中，受桥面吊机前移、后续节段吊装等因素影响，混凝土桥面板出现一定程度的拉应力，拉应力过大时会产生裂缝。
3)先浇段和后浇段龄期差导致了收缩应力的发生，收缩应力产生裂缝。
2.2裂缝控制技术分析
1)针对混凝土结构由于水化热产生的内约束裂缝，在工程实践中相对难以控制的现象，考虑采用干硬性混凝土，即将混凝土浇筑时的塌落度控制在8～10cm左右，与此同时通过减少用水量，选择使用低水化热的水泥材料，进一步优化配合比设计等措施减少水化热[5]。
2)桥面板浇筑施工受钢梁制造工艺及本身塌落度较小难以泵送的制约，浇筑时间较长，气温变化将影响混凝土的入模温度，因此可考虑选用较先进的干硬性混凝土施工工艺。
3)在桥梁悬臂浇筑施工过程中，由于临时设施桥面吊机前移、吊梁等产生的临时外部荷载会对桥面板产生响应，可以考虑通过布设主梁悬拼节段预应力的措施，以抵消外部荷载所产生的拉应力。
4)通过进行混凝土配合比强度试验，使其收缩徐变性能在超过6个月后影响相对较小。
5)对桥面板混凝土分层浇筑，考虑混凝土龄期差会产生的收缩裂缝，运用浇筑微膨胀混凝土，补充其收缩影响。
6)对于普遍存在的混凝土结构桥面板与钢主梁结合部位，因材料的差异性出现混凝土开裂，可采用在结合面边缘的混凝土处开槽充填不干性密封材料HM106解决。
3椒江二桥桥面板混凝土裂缝预防措施
3.1减小桥面板混凝土收缩徐变
椒江二桥在确定桥面板混凝土配合比后，开展对C60干硬性混凝土的收缩徐变试验，确定因混凝土收缩徐变对组合梁桥面板有较大影响的混凝土龄期。图2、图3为桥面板C60混凝土推荐配合比(JJ22，JJ25)下的收缩、徐变图。
由图2、图3可见，桥面板现浇混凝土初期收缩、徐变产生的变形速率较快，180d左右后，收缩徐变趋于稳定，即继续产生的变形极小，可忽略不计。
3.2对现浇桥面板及后浇缝混凝土施加预压力
单台桥面吊机重约600kN，行走时重心前移会对行走段桥面板产生一个持续增加的正弯矩，吊装后续梁段时也相当于施加一个3000余kN的外部荷载产生的正弯矩，此类情况均会使桥面板产生拉应力，尤其是湿接缝处混凝土，因桥机前支点(吊装时直接受力点)位于湿接缝边缘外部荷载产生的混凝土拉应力将较为集中，而其混凝土抗拉品质相对于已存梁期满6个月的现浇段略有不足。为保证混凝土不出现裂缝，依靠斜拉索施工期初次张拉及布设主梁悬拼阶段预应力的形式给桥面板产生一个预压力，抵消掉可能过大的外部荷载产生的预拉应力，保证桥面板混凝土不产生超过其抗拉强度的内力，预防施工阶段的裂缝产生[6-7]。
3.3分次张拉斜拉索逐步逼近成桥线型及索力
为防止混凝土因斜拉索调整使桥面高程变位而产生裂缝，梁板斜拉索张拉采用多次张拉法，保证桥面小起小落，逐次逼近成桥线形。表1、表2为椒江二桥斜拉索施工中部分拉索多次张拉索力值。
椒江二桥分南岸和北岸，每岸各有26节自然段，随着桥梁的逐段吊装拼接，桥长增长，桥身重量增加，后段的拼接对已安装好的前段会有影响，为满足成桥后桥梁整体线形和标高的要求，每段均会进行二次或多次张拉来调整控制。由表1、表2可见，通过改变施工工艺，分次分批调整斜拉索力的大小，使得桥面板高程微小变化以达到避免桥面板混凝土裂缝的效果。
3.4改善桥面板拉索锚固区局部受力
根据国内外组合梁斜拉桥的施工使用情况，混凝土桥面板在其拉索锚固区易出现2种裂缝：拉索锚固区桥面板横向裂缝和拉索锚固区附近45°斜裂缝及放射形裂缝。
桥面板锚固区域即桥面板索导管所在区域范围，处在车行道护栏及人行道护栏之间，悬臂施工时，斜拉索初次张拉完成后减振阻尼器尚不能安装，桥梁易受风振影响导致区域内桥面板振动而产生裂缝，成桥后即使有拉索阻尼减振设施的保护，仍然对混凝土构成一定影响。
椒江二桥原设计采取在锚固区桥面板钢筋顶层铺设钢筋网片的措施，后经项目部与设计部门等协商，采取在索导管四周设置井字形钢筋的方式加强导管与主筋连接，改善其受力情况，防止了裂缝的产生。
4结语
在桥面板混凝土浇筑施工结束及主梁悬臂拼装完成后，应对桥面板裂缝控制效果进行检查，检查的目的是判断各项裂缝控制技术措施是否合理，主要采用沿缝凿槽法、钻孔压水法、超声波法和摄像法等。凿槽法指沿缝凿槽凿至目测不到缝为止，凿槽深度视为裂缝深度，该方法适用于表面浅层裂缝;钻孔压水法指沿裂缝一侧或两侧打斜孔穿过缝面，然后在孔口安装压水设备(压水管、手摇泵)和阻塞器进行压水检查，直至表面无水冒出;超声波法指在混凝土裂缝的两侧(约1m)打垂直孔，先进行无缝的声波测试，然后再进行跨缝测试，经过波幅的对比变化，判定其缝深;摄像法指若发现有重大危害的缝，可沿缝钻小孔，用孔内电视和录像方法探测缝深。
通过对椒江二桥桥面板及主桥悬臂施工结束后严格检查，结果表明：桥面板共有14处Ⅰ类裂缝，未发现II类及II类以上裂缝，表面裂纹也较少。经判定认为对结构危害很小，对其中有防水要求的区域均进行修补处理，与钢结构的边界连接紧密，无脱空现象;而表面裂纹的产生主要是二次抹面、混凝土养生等方面实施效果不佳导致。
参考文献
[1]李法雄.组合梁斜拉桥空间受力行为及时变效应[D].北京：清华大学，2011.
[2]同济大学建筑设计研究院，台州市交通勘察设计院.椒江二桥及接线工程施工图设计[Z].上海：同济大学建筑设计研究院，2009.
[3]聂俊青.大跨径结合梁斜拉桥精细化有限元模型及几何非线性分析[D].武汉：武汉理工大学，2010.
[4]高燕梅，周志祥，刘东，等.装配式钢桁-混凝土组合梁抗裂性能研究[J].中国公路学报，2017，30(3)：175-182.
[5]陈萌.混凝土结构收缩裂缝的机理分析与控制[D].武汉：武汉理工大学，2006.
[6]唐小兵，贾志伟，黄爱，等.连续刚构桥施工过程中腹板斜裂缝成因分析及试验研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2017，41(2)：195-198.
[7]张建强，郑清刚.沪通长江大桥主航道桥公路桥面钢-混结合段设计[J].桥梁建设，2016，46(4)：6-10.
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