淺析混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因及工程實(shí)例分析

摘 要：本文主要著重分析了了鋼筋混凝土橋梁裂縫病害產(chǎn)生的種類與原因，并通過工程實(shí)例分析了裂縫產(chǎn)生的原因，并提出了相應(yīng)的補(bǔ)救措施，希望對(duì)同行有所幫助。

關(guān)鍵詞：體外預(yù)應(yīng)力；鋼筋混凝土；橋梁；加固；裂縫

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）11-0224-01

1 鋼筋混凝土橋梁裂縫病害分析

目前，我國橋梁多采用鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，特別是公路橋梁上多采用這些結(jié)構(gòu)形式。橋梁作為一個(gè)結(jié)構(gòu)體系，其構(gòu)造、施工復(fù)雜，在建造和使用過程中會(huì)出現(xiàn)大量的病害，其中影響最深的病害之一就是裂縫問題，如圖1。混凝土結(jié)構(gòu)開裂被說為“常發(fā)病”，由于其產(chǎn)生原因復(fù)雜，影響因素多，時(shí)常困擾橋梁工程技術(shù)人員。在橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土裂縫主要受到施工材料、使用環(huán)境、以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的影響，究其原因，歸結(jié)為以下幾方面。

1.1 荷載裂縫

混凝土橋梁中的荷載裂縫主要是由于動(dòng)、靜荷載以及次應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，這類荷載裂縫在橋梁裂縫病害中一般占到20%左右。荷載裂縫產(chǎn)生的原因主要與設(shè)計(jì)不合理、計(jì)算不準(zhǔn)確以及梁體在施工、搬運(yùn)過程中沒有按照規(guī)范執(zhí)行，同時(shí)運(yùn)營時(shí)被大量超載車輛頻繁過橋等原因造成。一般此類裂縫特點(diǎn)是沿主拉應(yīng)力方向開展，并垂直于主拉應(yīng)力方向發(fā)展。

1.2 溫度裂縫

大體積混凝土橋梁中的溫度因素裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要因素。在某些大的混凝土橋梁中，溫度因素產(chǎn)生的應(yīng)力有可能達(dá)到甚至超過了荷載產(chǎn)生的應(yīng)力，溫度變化相應(yīng)的會(huì)引起混凝土發(fā)生熱脹冷縮，當(dāng)這些變形受到約束時(shí)，產(chǎn)生的應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強(qiáng)度，這時(shí)即產(chǎn)生了裂縫。溫度裂縫最主要的特征是隨著溫度的變化出現(xiàn)擴(kuò)張和收攏現(xiàn)象。

1.3 收縮裂縫

收縮裂縫是混凝土橋梁工程中最常見的一中裂縫形式，他形成的主要原因是水泥品種、骨料品種、水灰比、外加劑、以及養(yǎng)護(hù)環(huán)境振搗方式等有關(guān)系。在這類收縮縫中主要是塑性和縮水兩種收縮形式，這類收縮縫的主要特點(diǎn)是裂縫寬度很細(xì)，沒有形成可循的規(guī)律，一般都是表面裂縫。

1.4 鋼筋銹蝕裂縫

混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層不能滿足要求時(shí)，混凝土保護(hù)層由于耐久性原因?qū)е绿蓟?，使得空氣中的CO2接觸到保護(hù)層內(nèi)的鋼筋，使得鋼筋處于酸性環(huán)境中使得鋼筋產(chǎn)生銹蝕，同時(shí)，銹蝕之后的鐵離子進(jìn)入混凝土中，形成電化學(xué)腐蝕，產(chǎn)物中的氫氧化鐵體積大于原來自身的體積，產(chǎn)生膨脹，從而產(chǎn)生由內(nèi)到外的裂縫。這種裂縫形式，可以減小鋼筋與混凝土的偓裹力，從而削弱了結(jié)構(gòu)自身的承載力

1.5 施工裂縫

在混凝土橋梁澆注過程中、由于施工不合理，施工質(zhì)量不滿足而產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象比比皆是。這些裂縫產(chǎn)生的原因主要包括，混凝土振搗不密實(shí)，不均勻，而且在澆注混凝土?xí)r由于澆注過快，導(dǎo)致前面混凝土陳實(shí)不足，導(dǎo)致在后期養(yǎng)護(hù)過程中出現(xiàn)裂縫，養(yǎng)護(hù)初期沒有按規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土表面過干，使得混凝土表面產(chǎn)生大量不均勻的裂縫等。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程概況

某大橋?yàn)殡p向行車道的單幅橋梁，采用五孔或六孔一聯(lián)橋梁形式，橋梁跨徑采用的形式是6×20m+5×20m+31+18+2×20m，采用變截面箱型梁。橋梁梁體采用部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類截面形式，采用雙柱式圓形柱墩形式。橋梁鋪裝形式為8cm水泥混凝土調(diào)平層+防水層+8cm瀝青混凝土面層。

2.2 橋梁裂縫情況說明

經(jīng)過檢測單位檢測，橋梁在運(yùn)行中出現(xiàn)了大量裂縫，裂縫主要集中在各跨梁底并程縱向分布，梁底橫向裂縫主要以各跨跨中分布為主，其中裂縫寬度最大處達(dá)到了0.7mm，大部分寬度在0.25mm左右，裂縫為非貫穿裂縫形式，裂縫深度最深為170mm，嚴(yán)重超過了規(guī)范中規(guī)定的橋梁裂縫要求。此外，混凝土表面出現(xiàn)了嚴(yán)重的碳化現(xiàn)象，碳化深度最大處為8mm，并且個(gè)別鋼筋導(dǎo)致銹斷現(xiàn)象。

2.3 裂縫成因分析

通過前述混凝土橋梁裂縫發(fā)生的原因，結(jié)合本橋梁的實(shí)際經(jīng)受內(nèi)力、裂縫情況以及裂縫的走向深度，分析本工程中裂縫產(chǎn)生的原因主要有以下幾方面：

施工過程中的失誤，主要可能是由于在實(shí)際施工過程中，梁體澆注時(shí)由于鋼筋較密且與鋼模接觸較緊密，使得在澆注混凝土?xí)r，粗骨料無法進(jìn)入箱梁底板弧形最深處，從而導(dǎo)致在澆注完成后，內(nèi)?；⌒巫畹滋幍幕炷脸煞种饕巧皾{成分，砂漿的抗拉強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于混凝土的抗拉強(qiáng)度，因此，在梁體遭受荷載時(shí)就出現(xiàn)了裂紋。

在使用過程中，鋼筋發(fā)生了銹蝕，導(dǎo)致體積膨脹，從而使得混凝土從內(nèi)部產(chǎn)生了拉應(yīng)力，導(dǎo)致混凝土開裂。并且由于鋼筋生銹，導(dǎo)致鋼筋的有效面積減小，結(jié)構(gòu)承載力下降，從而導(dǎo)致了其他裂縫形式產(chǎn)生，其他裂縫出現(xiàn)，又促進(jìn)了鋼筋銹蝕，兩種形式相互促進(jìn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生了破壞。

施工完成后混凝土底板保護(hù)層厚度不夠，本工程中梁體主筋保護(hù)層最小處只有0.2cm，橫向鋼筋保護(hù)層厚度為0.2cm。施工完成后的混凝土保護(hù)層厚度嚴(yán)重不符合設(shè)計(jì)要求。這種結(jié)果導(dǎo)致，在橋面板頻繁經(jīng)受局部沖擊荷載作用時(shí)，在動(dòng)荷載作用下，出現(xiàn)應(yīng)力集中，導(dǎo)致縱向裂縫，并且在這些荷載反復(fù)作用下，橋梁裂縫迅速擴(kuò)展，最終將導(dǎo)致上下貫通，最終破壞橋梁。

2.4 解決措施

針對(duì)以上分析，首先對(duì)連續(xù)梁體進(jìn)行灌封、封閉處理，同時(shí)對(duì)于橋梁碳化處進(jìn)行處理；鋼筋發(fā)生的銹蝕處采用RS法進(jìn)行修復(fù)，可采用體外預(yù)應(yīng)力的方法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，可以通過粘貼碳纖維貼片的方法，而且要防止橋梁進(jìn)一步銹蝕，要將連續(xù)箱梁內(nèi)的積水排出，對(duì)于之前預(yù)留的預(yù)應(yīng)力波紋管進(jìn)行灌漿處理；對(duì)梁體的橫向與縱向進(jìn)行加固處理。

3 結(jié)語

在我國的混凝土橋梁相關(guān)規(guī)范中規(guī)定，混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件是允許出現(xiàn)裂縫的。但是不是什么樣的裂縫都是允許出現(xiàn)的，因此在橋梁發(fā)生裂縫問題時(shí)，要進(jìn)行實(shí)際的檢測，并從施工、設(shè)計(jì)、以及運(yùn)營情況幾個(gè)方面深入細(xì)致的分析裂縫產(chǎn)生的原因，以及其危害性，根據(jù)實(shí)際分析采用合理方法進(jìn)行修補(bǔ)加固處理，保證橋梁在運(yùn)行過程中的安全。

參考文獻(xiàn)

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