随着我国铁路与公路的兴建,纵横交错交通网络的完善导致新建线路通常需下穿既有铁路,框架箱涵预制施工后顶进就位的方式被越来越多地应用于工程实际中,在框架箱涵施工过程中由于其结构特点极易出现裂缝,对框架箱涵防水性、整体性及安全性造成严重影响。框架箱涵在浇筑施工时就已经出现裂缝,且裂缝成因复杂,目前对框架箱涵裂缝产生的机理以及裂缝控制措施的相关研究还不够充分,以往都根据类似工程经验进行裂缝控制,且效果不一,因此,针对框架箱涵研究其裂缝控制措施及箱涵浇筑早期温度场与应力场变化规律具有重要意义。为此,本文依托宁波下穿铁路框架箱涵混凝土裂缝控制技术研究项目,对框架箱涵裂缝控制措施开展实际工程对比试验,分析其裂缝控制措施改进前后温度场及应力场变化规律,并结合有限元数值模拟,针对框架箱涵分析采用钢模板浇筑、设置降温水管,预应力筋及养护控制措施对框架箱涵温度与应力应变的影响,对比分析其裂缝控制效果,结论如下:(1)框架箱涵混凝土在浇筑后温度随时间变化趋势与水化热放热趋势基本一致,采取结合钢模板、降温水管、养护环境等方面的裂缝综合控制措施后,框架箱涵混凝土最高温度明显降低,混凝土浇筑后达到最高温度的时间延长,此时混凝土的强度已经较高,达到最高温度的时间延长有利于裂缝的控制,在箱涵箱涵拐角中心处温度最高,箱涵内侧温度比外侧温度稍高,顶板上表面由于不存在模板,温度受环境温度变化影响较大,箱涵侧墙外表面受环境温度影响较大,在箱涵板中间基本不受环境温度变化影响,模板的存在及养护环境对箱涵表面混凝土温度稳定作用显著。(2)框架箱涵混凝土表面在拆模后主应力主要变现为主拉应力,各个方向应力变化趋势一致,环境温度变化对箱涵表面混凝土应力变化影响较大。从箱涵中部至洞口,应变变化逐渐增大,这是由于越靠近洞口,结构的约束作用越不明显,应变变化较大,在中部截面位置,周围混凝土结构的约束作用更明显,应变变化较小。在同一个截面,上部应变较大,越靠近底板,应变变化越小,这是由于底板浇筑时间较早,底板对上部混凝土约束作用明显,加上自重作用所导致。(3)框架箱涵侧墙内侧应变普遍大于外侧应变,在混凝土浇筑后24h-48h期间应变增长较快,其表现为迅速增大的拉应力,而在此阶段同样也是水化热放热较多,混凝土内部温度增长变化最大的时期,混凝土内部温度在此期间达到最高温度,内外温差最大,因此,对裂缝的控制主要需集中在此时间段,通过采用钢模板、设置降温水管等措施,可有效降低混凝土内部温度,并将混凝土内产生的热量及时散发出去,对外侧进行保温措施,防止内外温差过大产生裂缝,由于侧墙内外环境温度不同,导致水化热所产生的最高温度点向内侧偏移,引起侧墙内外侧温度变形差异,产生了温差-弯曲裂缝效应,为箱涵内外侧同等条件养护措施提供了依据。(4)结合有限元方法对裂缝控制措施进行数值模拟,对钢模板与木模板的影响进行对比,钢模板对混凝土热量的散失具有促进作用,而木模板对混凝土具有一定保温作用,对混凝土水化热所产生的热量散失不利,能较长时间保持混凝土较高温度。在设置降温水管后,明显改善了结构内部温度,并降低了内外温差,对结构中主拉应力的减小效果明显,在水管位置的周围,主应力以主压应力为主,在结构表面层的主拉应力也明显降低,绝大位置均在混凝土的抗拉强度允许的应力以下,其效果明显。施加预应力钢筋可以有效的降低箱涵表面主拉应力的最大值。通过混凝土的损伤模型对裂缝的模拟分析,结果与现场观测的裂缝一致。(5)箱涵出现裂缝的宽度均小于0.5mm,裂缝整体来看走向规则,数目确定,但在细微处出现错节,间距较小,裂缝只有在两头宽度较小,中间宽度稍宽。在采取钢模板浇筑、设置降温水管、入模温度控制、浇筑后利用彩条布包裹保温、严格控制养护温度及湿度、控制拆模时间等一系列裂缝控制措施后效果明显,箱涵内外未发现一条裂缝。(6)对混凝土浇筑模板的影响进行了水分迁移模型分析,在考虑模板吸水及养生效应的混凝土表面边界条件下对水分迁移理论模型进行了有限差分数值求解,对比分析了不同模板浇筑的理论解,在考虑混凝土-模板共同作用下得出不同模板浇筑对裂缝控制的影响,采用钢模板可有效控制混凝土裂缝的产生与扩展。