預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁因具有良好的抗彎剛度、抗扭剛度、抗裂強(qiáng)度和簡單易行的施工工藝，在高速鐵路中廣泛應(yīng)用。但高速鐵路動荷載大，沖擊頻率高，這就要求線路必須具有足夠的穩(wěn)定性、耐久性，保證動車組運(yùn)營安全，因此對預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的質(zhì)量要求就格外嚴(yán)格，靜載彎曲試驗作為評價鐵路混凝土箱梁是否合格的重要依據(jù)，通過靜載試驗可以客觀評價出箱梁的技術(shù)水平和生產(chǎn)水平。

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箱梁的生產(chǎn)許可檢驗按照TB/T 2092-2018《簡支梁試驗方法預(yù)應(yīng)力混凝土梁靜載彎曲試驗》進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)TB/T 2092-2018中規(guī)定：“在K=1.20加載等級下持荷20min，梁體地面和底部倒角或圓弧過渡段均未發(fā)現(xiàn)受力裂縫，評定不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力梁抗裂合格”。所以當(dāng)箱梁的設(shè)計抗裂安全系數(shù)K>1.30，箱梁施工中各個工序都嚴(yán)格控制，正常情況下在K=1.20加載等級下持荷20min是不會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象的。但是，在靜載彎曲試驗檢測的過程中，高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁開裂現(xiàn)象時有發(fā)生，那么什么原因會導(dǎo)致箱梁出現(xiàn)開裂呢？

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箱梁開裂原因分析

1、混凝土質(zhì)量

箱梁設(shè)計K=1.20時，梁體承受的彎矩大于消壓彎矩，梁體中性軸以下混凝土處于受拉狀態(tài)。如果該區(qū)域的混凝土存在質(zhì)量上的缺陷，那么抗拉強(qiáng)度所能承受的拉力就會小于K=1.20時所承受的拉力，在檢驗的時候，該區(qū)域就會出現(xiàn)裂縫。

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造成混凝土質(zhì)量缺陷的原因主要有：

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（1）原材料質(zhì)量

a、粗細(xì)骨料不合格，含泥量超標(biāo)，極大降低混凝土抗拉強(qiáng)度，影響外加劑性能；

b、外加劑不合格，使混凝土強(qiáng)度和彈模量都不合格，影響到混凝土的耐久性，造成混凝土泌水。混凝土泌水就會導(dǎo)致混凝土表面形成浮漿層，并使混凝土勻質(zhì)性變差，從而導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不夠。當(dāng)強(qiáng)度不足以抵抗溫度應(yīng)力和塑性收縮應(yīng)力的時候，就會在混凝土表面形成很多裂縫。勻質(zhì)性變差就會使混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。

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當(dāng)配合比設(shè)計不當(dāng)，水泥、摻合料和外加劑質(zhì)量不合格或者質(zhì)量不穩(wěn)定，存儲時間過長或者儲存條件不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的時候，都會造成混凝土泌水，引起混凝土質(zhì)量缺陷，因此在箱梁制造前就需要從每一環(huán)節(jié)，對原材料等各個項目進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測，避免后續(xù)引起的一系列質(zhì)量問題。

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（2）施工質(zhì)量

箱梁在施工的時候，需要插入振搗棒對混凝土進(jìn)行充分振搗，如果箱梁底板跨中部位有漏振、欠振，就會造成混凝土中氣泡不能被有效排出，從而降低混凝土的密實度，在混凝土表面形成蜂窩麻面，降低混凝土的抗拉強(qiáng)度。還會使箱梁梁體結(jié)構(gòu)不勻質(zhì)，在后期收縮徐變的過程中會出現(xiàn)裂紋。

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2、預(yù)張拉和初張拉齡期

箱梁及時進(jìn)行預(yù)張拉和初張拉可以有效減少混凝土的早期裂紋。當(dāng)梁體混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，應(yīng)及時進(jìn)行預(yù)張拉和初張拉，避免裂紋，如預(yù)應(yīng)力張拉時間過早,張拉時雖然強(qiáng)度滿足要求,但因混凝土齡期短、彈性模量未同步增長而影響后期變形。

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3、預(yù)應(yīng)力

標(biāo)準(zhǔn)TB/T 2092-2018中規(guī)定鐵路用箱梁不允許出現(xiàn)拉應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力梁。梁體的抗裂能力由預(yù)壓應(yīng)力和混凝土的抗拉強(qiáng)度決定，張拉工序失控包括欠張和超張。欠張時預(yù)應(yīng)力施加不足，超張時可能會導(dǎo)致鋼絞線失效。無論是欠張還是超張都會使梁體跨中下緣混凝土壓應(yīng)力達(dá)不到設(shè)計值。那么在試驗時，跨中下緣混凝土就會出現(xiàn)開裂。

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如果在張拉過程中，張拉力未滿足標(biāo)準(zhǔn)要求造成欠張或超張，或者鋼絞線沒有配套使用造成的錨口或者喇叭口摩阻增大，甚至是在張拉完畢后，沒有對鋼絞線出現(xiàn)的滑斷絲進(jìn)行處理，這些都有可能造成張拉工序的失控，從而導(dǎo)致箱梁生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力失控。

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如何預(yù)防靜載彎曲試驗時箱梁開裂？

除此上述影響因素之外，在檢驗時造成箱梁開裂的因素還有很多。那么對于這些影響因素該如何預(yù)防或者避免呢？

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1、加強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計和原材料質(zhì)量的檢驗檢測，確保混凝土拌合質(zhì)量滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求；

2、加強(qiáng)混凝土施工質(zhì)量管理，確保混凝土振搗到位，提高混凝土的密實度，增加強(qiáng)度；

3、加強(qiáng)張拉工序管理，在箱梁混凝土滿足設(shè)計要求后及時進(jìn)行張拉；

4、加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管道控制，減少管道摩阻系數(shù)變化。在施加預(yù)應(yīng)力時，加強(qiáng)管理，確保預(yù)應(yīng)力施加工序符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定和設(shè)計的要求。

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結(jié)語

預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁靜載彎曲試驗是混凝土結(jié)構(gòu)性能試驗的主要內(nèi)容，是檢驗梁體性能的關(guān)鍵點和綜合指標(biāo)的重要技術(shù)手段。但如果在生產(chǎn)前期，原材料不合格或者工序不嚴(yán)格等都可能影響到靜載彎曲試驗的檢測結(jié)果。

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因此，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求規(guī)范施工生產(chǎn)，重視原材料質(zhì)量，注重每一道工序、把控出場檢驗，使箱梁靜載彎曲試驗?zāi)軌驕?zhǔn)確的檢驗梁體豎向剛度和抗裂性指標(biāo)。