淺議U型橋台裂縫成因及預防措施

    工程技術

    作者：羅元元　楊雨　宗繼春　劉宏進

    【摘要】U型橋台因其結構簡單，受力明確，施工方便等特點，而被廣泛運用於公路橋梁建設中，但由於其體積大，施工中會由於混凝土水化熱、混凝土收縮、地基承載力不足等引起結構裂縫。本文結合河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段U型橋台工程實踐，簡要分析U型橋台裂縫成因，並提出有針對性的預防措施，供施工技術人員參考。

    【關鍵詞】U型橋台；大體積混凝土；溫度應力；裂縫

    1、前言

    U型橋台是重力式橋台的一種，依靠自身重力平衡台後土壓力。橋台由前牆和兩側牆組成，在結構上呈U字形，前牆既承受來自橋跨的結構作用力，又承受台後路基的土壓力。兩側牆分別承受兩側的土壓力。

    河南省三門峽至淅川高速公路盧氏至西坪段工程位於秦嶺山區腹地，地形起伏大，地質情況複雜，施工條件較差。因此U型橋台這種結構簡單，受力明確，施工方便的橋台類型，在該項目得到了廣泛應用。但由於其體積較大，會由於混凝土水化熱、混凝土收縮、地基承載力不足等原因引起結構裂縫。本文結合現場實際施工過程，對裂縫成因進行簡要分析，並提出有針對性的預防措施，供施工技術人員參考。

    2、裂縫的分類和成因

    U型橋台的裂縫有兩種，一種是微觀裂縫，一種是宏觀裂縫。微觀裂縫要通過檢測儀器才能量測，這種裂縫分布不規則，對結構物的影響不大。宏觀裂縫分為表層裂縫、深層裂縫和貫穿裂縫。表層裂縫對結構物影響不大，但要及時進行處理，防止其繼續發育。深層裂縫和貫穿裂縫是嚴重影響結構壽命和受力狀態的兩種裂縫，施工中必須要采取預防措施進行控製。經總結和分析對U型橋台裂縫成因影響較大的有以下三個因素。

    2.1溫度應力作用

    混凝土形成溫度應力的條件是：溫差和約束。

    U型橋台體積較大，水泥在水化過程中會釋放大量的熱量，但由於混凝土的導熱性差，使水化熱不易散發，這些熱量在混凝土內部聚集，引起結構內部急劇升溫。混凝土水化反應過程集中在澆築初期，此時混凝土的彈性模量和強度都很低，相對的溫度應力並不大。但隨著混凝土齡期的不斷增長，其彈性模量和強度逐漸增大，對混凝土降溫收縮變形的約束越來越大，以致產生很大的拉應力，當超過同齡期混凝土的極限抗拉強度時，便出現溫度裂縫。這一階段產生的裂縫，占結構物產生裂縫的80%以上。需要采取有效措施進行控製。

    2.2混凝土收縮變形引起的裂縫

    施工階段對混凝土裂縫形成有較大影響的收縮變形主要有以下幾種：混凝土在澆築後水與水泥的化合反應引起自生收縮；空氣中二氧化碳與水泥反應引起碳化收縮；混凝土中自由水散失引起失水幹縮等。收縮產生的拉應力是導致混凝土出現裂縫的原因之一。

    2.3地基沉降變形

    由於橋台體積較大，重量較大，若地基處理不當或受地下水的影響，會造成地基不均勻沉降或承載力不足，從而引起結構物某個部位產生應力集中，導致混凝土裂縫的出現。

    3、裂縫預防措施

    3.1減小溫度應力

    混凝土溫度應力產生的根源是水化放熱和降溫收縮，在施工中可以通過降低水化熱，加快水化熱散失等方式進行溫度應力控製。