鋼筋混凝土空心板梁橋上部結(jié)構(gòu)常見裂縫成因及維修方法

【摘要】鋼筋混凝土空心板梁橋在其使用過程中，通常會出現(xiàn)許多裂縫情況。本文通過對鋼筋混凝土空心板梁裂縫類型的匯總和成因分析，提出針對各類型裂縫的防治和維修處理措施。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土空心板；裂縫形成原因；維修措施

1、引言

鋼筋混凝土空心板梁橋是我國早期中、小橋上部結(jié)構(gòu)使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)類型。隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，交通量的大幅度增長，行車密度及車輛載重越來越大，重型車輛日益增多，導(dǎo)致許多早期修建的鋼筋混凝土空心板梁橋出現(xiàn)了不同程度的病害情況，而在這些病害中最為常見的就是裂縫現(xiàn)象。雖然裂縫在規(guī)范中作為使用狀態(tài)的耐久性來評價(jià)，但結(jié)構(gòu)的損壞往往是從裂縫的發(fā)展開始的，隨著裂縫的不斷擴(kuò)展，橋梁會從安全狀態(tài)逐漸變成危險(xiǎn)狀態(tài)。因此本文針對鋼筋混凝土空心板梁橋上部結(jié)構(gòu)的常見裂縫成因及維修方法進(jìn)行了探討和分析。

鋼筋混凝土空心板梁常見裂縫主要分為兩類：荷載裂縫和非荷載裂縫。鋼筋混凝土空心板梁裂縫大多數(shù)為荷載裂縫，但非荷載裂縫也經(jīng)常出現(xiàn)，因此在裂縫檢測時(shí)需準(zhǔn)確測量裂縫的寬度和深度，以便在分析時(shí)判斷裂縫的成因和性質(zhì)，評價(jià)裂縫對結(jié)構(gòu)安全的影響，提出養(yǎng)護(hù)或維修加固方法。

2、鋼筋混凝土空心板梁橋上部結(jié)構(gòu)荷載裂縫

2.1梁底橫向裂縫

鋼筋混凝土空心板梁梁底橫向裂縫是最為常見的裂縫類型，橫向裂縫通常貫通梁底，裂縫位置一般位于空心板梁1/4～3/4跨之間，這種裂縫是空心板梁在荷載作用下產(chǎn)生的正彎矩裂縫。

梁底橫向裂縫為正常受力裂縫。這種裂縫在檢測時(shí)應(yīng)特別注意裂縫的寬度，當(dāng)裂縫寬度小于規(guī)范規(guī)定的限值，不影響橋梁的承載能力，是正常的荷載裂縫，只需對裂縫進(jìn)行封閉；當(dāng)裂縫寬度大于規(guī)范規(guī)定的限值時(shí)，應(yīng)引起足夠的重視，并及時(shí)采取加固措施或更換梁板。

2.2梁底順橋向裂縫

鋼筋混凝土空心板梁梁底順橋向裂縫也是常見的裂縫類型，此類裂縫大多產(chǎn)生在空心板梁空腔最低處，裂縫位置往往有明顯的滲水痕跡、堿化反應(yīng)或白色結(jié)晶物析出。

梁底順橋向裂縫病害的形成，一般有以下幾個(gè)原因：1、空心板梁底板混凝土中鋼筋較密，粗骨料不易進(jìn)入空腔最低處，導(dǎo)致最低處細(xì)骨料較多，且此處也不易振搗，使空腔最低處混凝土橫向收縮應(yīng)力比其他處大，而導(dǎo)致開裂；2、橋面鋪裝和伸縮縫破損嚴(yán)重，橋面滲水進(jìn)入梁體，導(dǎo)致梁體縱向鋼筋銹蝕膨脹，底板沿順橋向開裂；3、施工時(shí)空心板預(yù)制抽膠管時(shí)水沒有排凈，冬季凍脹造成板底順橋向開裂；4、鉸縫橫向連接偏弱導(dǎo)致個(gè)別梁體受力偏大，導(dǎo)致底板順橋向開裂。

梁底順橋向裂縫位置有明顯的滲水痕跡，表明裂縫深度已貫穿空腔底板。裂縫滲水是由于空心板梁內(nèi)積水所致，空心板梁內(nèi)積水來源一般有兩種：一種是梁端封頭板破損，其上伸縮縫或橋面連續(xù)處滲漏水，然后水從破損的梁端封頭板處進(jìn)入梁內(nèi)；一種是梁頂板混凝土較薄、不密實(shí)，甚至有孔洞，橋面防水層破壞后水從橋面滲入空心板梁內(nèi)。裂縫位置堿化反應(yīng)和白色結(jié)晶物析出，是因?yàn)樗畯牧芽p中滲出時(shí)將混凝土中的Ca（OH）2帶出，與空氣中的CO2作用形成白色CaCO3結(jié)晶。

順橋向裂縫的存在會加劇主梁結(jié)構(gòu)鋼筋銹蝕及混凝土凍融破壞，影響結(jié)構(gòu)的耐久性；而且順橋向裂縫會削弱斷面的整體性，隨著車輛荷載的不斷作用，將使得順橋向裂縫不斷加寬和加深乃至貫穿整個(gè)截面，使空心板原來的完整閉口截面變成了相應(yīng)的開口截面，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用壽命，對橋梁安全運(yùn)營產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

對于梁底順橋向裂縫，采取封閉裂縫措施即可，但對于存在明顯滲漏水痕跡的空心板，建議先在空心板空腔較低處鉆孔泄水，然后清洗裂縫表面，風(fēng)干后涂刷滲透結(jié)晶性涂料兩遍，最后封閉裂縫。

2.3腹板豎向裂縫

鋼筋混凝土空心板梁腹板經(jīng)常會出現(xiàn)豎向裂縫，裂縫多數(shù)兩端細(xì)、中間粗，為收縮裂縫。腹板豎向裂縫的產(chǎn)生，主要是板梁底部配筋量較大，裂縫延腹板至受壓區(qū)消失，裂縫中間較粗是由于腹板側(cè)面縱向配筋較少，混凝土收縮使裂縫加寬。

值得注意的是，腹板豎向裂縫經(jīng)常與梁底橫向裂縫相連，這時(shí)就需要根據(jù)梁底橫向裂縫的寬度和跨中撓度變化加以區(qū)分，以免把收縮裂縫的長度誤判為橫向裂縫開裂的高度。腹板豎向收縮裂縫不影響結(jié)構(gòu)承載能力，采取封閉裂縫措施即可。

2.4腹板斜向裂縫

鋼筋混凝土空心板梁梁端有時(shí)會出現(xiàn)斜向裂縫，斜向裂縫通常表現(xiàn)為兩種形態(tài)：1、中間寬兩端細(xì)，與梁體順橋向呈45°夾角，為腹剪斜裂縫；2、上端細(xì)下端寬，由豎向裂縫演變而成的斜向裂縫，裂縫在剪彎區(qū)段截面的下邊緣，主拉應(yīng)力水平方向，為彎剪斜裂縫。梁端斜裂縫是由于空心板梁梁端抗剪能力不足而導(dǎo)致。

斜向裂縫在寬度不超過規(guī)范規(guī)定的限值時(shí)，對裂縫進(jìn)行封閉即可；當(dāng)斜向裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值時(shí)，應(yīng)對梁端腹板采用粘貼鋼板或增大截面法進(jìn)行加固，從而提高梁端腹板的抗剪能力。

3、鋼筋混凝土空心板梁橋上部結(jié)構(gòu)非荷載裂縫

3.1堿骨料反應(yīng)引起的裂縫

堿骨料反應(yīng)是由于混凝土骨料含有氧化鎂、硫酸鹽或生石灰等骨料，當(dāng)含堿量超過一定量時(shí)，這些骨料吸潮后膨脹致使混凝土開裂起殼。

堿骨料反應(yīng)對空心板梁傷害較為嚴(yán)重，不僅削弱梁體的有效截面，而且隨時(shí)間推移，梁體表面出現(xiàn)堿骨料反應(yīng)的區(qū)域?qū)⒉粩嘣黾?，將影響上部結(jié)構(gòu)的承載能力。對已經(jīng)出現(xiàn)此類病害的，建議對病害部位鑿除開裂、起殼混凝土，挖出膨脹核心，再用聚合物砂漿修補(bǔ)，維修后表面清洗干凈，再涂刷滲透結(jié)晶型濃縮漿料，以封閉混凝土表面毛細(xì)孔，隔絕水分或潮氣侵入，以確保結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.2混凝土收縮引起的裂縫

混凝土在施工過程中會經(jīng)過化學(xué)、物理和碳化等一系列收縮，當(dāng)收縮受到約束而產(chǎn)生的拉應(yīng)變大于當(dāng)時(shí)混凝土的極限拉應(yīng)變就會產(chǎn)生與拉應(yīng)力方向相垂直的裂縫，如板梁腹板表面豎向裂縫和龜裂。這類裂縫僅需封閉即可。

3.3鋼筋銹蝕引起的裂縫

鋼筋銹蝕而導(dǎo)致混凝土開裂最為常見，因?yàn)殇摻钤诔睗竦沫h(huán)境中與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生三氧化二鐵（鐵銹的主要成份），其體積最多將增大4倍左右，最終導(dǎo)致混凝土脹裂，這類裂縫均是沿著鋼筋走向發(fā)展。

鋼筋銹蝕引起的裂縫，尤其是主筋銹蝕產(chǎn)生的裂縫易導(dǎo)致混凝土與鋼筋之間的握裹力減弱，鋼筋截面減小，進(jìn)而降低橋梁承載能力。處理該種裂縫，應(yīng)先將鋼筋銹蝕處周圍混凝土徹底鑿出，鋼筋進(jìn)行除銹，清理干凈后用聚合物砂漿進(jìn)行修補(bǔ)?？招陌辶褐鹘顕?yán)重銹蝕的應(yīng)對主筋鋼筋有效面積折減后進(jìn)行承載能力驗(yàn)算，承載能力不足的可采用粘貼碳纖維布或鋼板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

4、結(jié)語

鋼筋混凝土空心板梁裂縫種類較多，但每條裂縫都有它產(chǎn)生的原因。本文對鋼筋混凝土空心板梁裂縫進(jìn)行了分類，對裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出裂縫處理措施。

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