与T梁相比，箱梁具有行车条件好、抗扭强度高、横向抗弯刚度大、变形系数低、外表曲线流畅、美观等众多优点。因此，PC箱梁越来越广泛的被应用在客运专线上 [1]。但同时，PC箱梁在使用阶段经常带裂缝工作，严重影响桥梁的耐久性、安全性。

一、危害分析

目前客运专线中主要采用的桥梁形式为预应力混凝土箱梁。由于混凝土材料本身抗拉强度较低，容易开裂，所以自混凝土构件产生以来，裂缝一直是一个困扰着工程技术人员的难题，同时严重影响着桥梁结构的安全性、经济性。

PC箱梁裂缝一旦产生，会使桥梁刚度降低，挠度增大，从而降低行车安全性和舒适性，主要表现在:

1.引起结构内力重分布，降低结构安全度，甚至造成桥梁结构的破坏。

2.裂缝的出现，使钢筋失去混凝土的保护，将加速钢筋的锈蚀，削弱桥梁的耐久性，减短桥梁的使用年限。特别是对预应力混凝土结构而言，“高应力腐蚀”造成的危害更大[2]。

二、裂缝类型及产生原因

1.裂缝类型

(1) 腹板斜向裂缝

腹板斜向裂缝是箱梁中最常见的裂缝，也称主拉应力裂缝，形成原因有恒载、活载和纵向预应力筋引起的正截面应力和直接剪应力，以及温度应力、竖向预应力筋产生的应力、剪力滞、畸变产生的法向应力和剪应力以及箱梁扭转产生的剪力流,它们在腹板开裂破坏过程中所起的作用比较复杂。此类裂缝往往首先发生在剪应力最大的支座处，一旦产生危害相对严重，故对此类裂缝控制更严格些。其类型主要有跨中正弯矩引起的底板横向裂缝贯通至腹板、墩顶负弯矩顶板横向裂缝贯通至腹板、L/4 跨附近腹板中部主拉应力裂缝、剪跨区底板横向裂缝贯通至腹板的剪切裂缝、L/4～3L/4 贯通腹板的螺旋状扭剪裂缝。

(2) 其它裂缝

除此之外，梁中常见的裂缝还包括顶底板横向裂缝及肉眼不可见的不规则裂缝；梁端锚具、梁底支座不规则裂缝；底板或腹板沿梁长方向的裂缝；横隔梁裂缝；齿板与顶(底)板及腹板交接处局部拉应力裂缝；钢束锚固处(梁端及齿板)及锚下劈裂裂缝；沿预应力管道局部应力裂缝等。

2.裂缝产生的原因分析

（1）施工方面

由于施工管理不善，采用高强混凝土水化热较大，拌合时间过短、配合比不合理，施工工艺不合理或具体施工操作不规范都有可能导致裂缝的产生。

（2）设计方面

腹板斜裂缝：反应了梁斜截面抗裂性能的不足，腹板的受力比较复杂,不易把握。与公路箱梁桥比较，铁路桥梁腹板裂缝并不是特别明显，主要是因为目前设计进行腹板主拉应力计算的有限元软件是基于平面的，铁路桥与公路桥相比较，腹板之间的距离较小，横向效应对主应力的影响较小，按照平面计算出来的主拉应力值较为可靠。

顶底板横向裂缝：①纵向预应力损失过大；②实际收缩徐变超出理论值过大；③剪力滞效应考虑不充分。

顶底板纵向裂缝：①横向预应力损失过大或施工时存在偏差；②纵向预应力横弯径向力考虑不足；③顺桥向预应力过大，正交向由泊松比而引起横向应力，致使沿波纹管周围产生纵向裂缝；④温度自应力的影响。

横隔梁裂缝：主要是支座布置不合理造成的。

三、控制措施

1.施工注意事项

(1)正确选择材料，严禁三无产品，按照要求存放，合理配合比。

(2)采用低水化热的混凝土,优化混凝土浇筑工艺，确保拌合时间，浇筑振捣均匀，严格控制混凝土浇筑顺序，切实地执行科学的养护方法。

(3)保证模板支架体系施工质量，使浇筑混凝土后不发生超过允许的沉降量,必要时进行预压,然后进行下一工序。

2.设计注意事项

对于常见的腹板裂缝，可以通过施加竖向预应力，使腹板处于双向受压状态，避免主拉应力的出现。

(1)尽量模拟施工的实际状态进行计算，考虑主应力的空间效应，采用纵横分算的方法，即纵向采用平面杆系单元计算，横向则按平面框架计算。另外还需考虑温度自应力对主拉应力的影响。

(2)预应力损失计算参数应取规范容许值的上限，并在局部考虑预应力筋的径向作用。

(3)横向计算时只能考虑部分箍筋的抗弯作用，同时考虑箍筋对纵向斜截面抗剪的贡献。

(4)合力布置竖向预应力筋，起到增强箱梁刚度、分担普通箍筋拉力、控制裂缝发展的作用。

(5)锚垫板、预应力筋位置精度控制，确保管道顺畅，管道端部的预埋板与孔道中心线垂直。

(6)合理布置构造钢筋是防止裂缝的有效措施。要注意钢筋间距不宜太大,钢筋直径不宜太小。对于腹板构造钢筋,还应根据腹板的高度,在腹板箍筋中间设置腰部连接钢筋,也称拉筋，将腹板内外两层钢筋网连成整体。

四、     裂缝修补及结构加固措施

由于混凝土材料的复杂性及设计、施工方法的欠缺，目前PC箱梁裂缝仍不能全面避免，这里简述几个常用的裂缝修补的方法。

1.表面封闭法

表面封闭法是在裂缝的表面涂抹水泥浆"环氧胶泥或涂刷油漆"沥青等防腐材料以封闭表面裂缝，此方法适用于0.2mm到0.25mm范围内的裂缝封闭。

2.压力灌浆法

压力灌浆法是指水泥浆液在一定的压力值下被灌至结构内部裂缝。此方法适用于裂缝大于0.2mm到0.25mm或裂缝较深的裂缝修补[3]。

五、     结束语

PC箱梁桥的裂缝要从以下两个方面进行预防：（1）严格按有关桥梁规范进行结构设计，包括选择合理的截面形式，准确建立有限元模型，全面考虑各种工况，特别是优化预应力钢筋布置和合理的考虑温度模式[4]。（2）完善施工工艺,包括合理的混凝土配合比、可靠的模板支架体系、正确的混凝土浇筑工艺、科学的养护方法等。

参考文献：

[1]舒丽红，冷鑫.铁路桥涵施工与养护.西安铁路职业技术学院教学讲义.2014.

[2]赵宝俊.竖向预应力作用下箱梁腹板的作用机理研究[D].博士学位论文，长安大学. 西安，2012.

[3]蒋嫔，李康. PC连续箱梁常见裂缝成因与处理措施[J].山西建筑，2015，41(19):153-154.

[4]乔晋飞.预应力混凝土箱梁常见病害分析及设计对策[J].铁道建筑，2011，12:45-47.