淺析空心板裂縫成因及預(yù)防措施

李 彪

(河北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院試驗(yàn)檢測室)

1 前 言

簡支板式橋是小跨徑橋梁常用的結(jié)構(gòu)形式，鋼筋混凝土板式橋的跨徑通常為5～13 m，截面形式包括空心板和實(shí)心板，施工方法多為預(yù)制裝配和整體現(xiàn)澆。預(yù)應(yīng)力板橋跨徑通常為10～20 m，一般為空心板，預(yù)制裝配的較多。

隨著橋梁運(yùn)營時(shí)間的增長及交通量的增加，板式梁橋的上部梁板也隨之出現(xiàn)不同程度、不同類型的病害，在這些病害中，尤以梁板混凝土裂縫為主，主要針對在實(shí)際工程中梁板出現(xiàn)的裂縫，對其成因及預(yù)防措施進(jìn)行了闡述。

2 成因分析及預(yù)防措施

2.1 空心板板底縱向裂縫

(1)病害概述

空心板板底縱向裂縫，該處縱向裂縫是與空心板梁空腔最低處相對應(yīng)，或薄壁板底板與腹板轉(zhuǎn)角處。裂縫處有滲水痕跡，表明裂縫已貫通空心板底板厚度，裂縫寬度為0.1～0.5 mm 左右。

(2)病害成因分析

①空心板縱向一般配有較強(qiáng)的鋼筋或預(yù)應(yīng)力筋約束了空心板橫向收縮開裂，而橫向箍筋較弱(舊規(guī)范設(shè)計(jì)的空心板箍筋采用φ8 光圓鋼筋較多)，因此裂縫沿縱向開裂。

②設(shè)計(jì)空心板底板的厚度較小，鋼筋密布，混凝土振搗不實(shí)，收縮下極易開裂。

③部分縱向裂縫有鋼筋銹跡滲出時(shí)應(yīng)特別注意，此種縱向裂縫可能為板內(nèi)積水，縱向主筋銹脹而產(chǎn)生縱向裂縫。

④部分較大跨徑的空心板橋，一般采用薄壁板結(jié)構(gòu)，其板底出現(xiàn)有規(guī)律的縱向裂縫，目前有研究表明，運(yùn)用薄壁結(jié)構(gòu)理論對薄壁空心板進(jìn)行畸變分析，結(jié)合能量法和有限條法計(jì)算活載作用下薄壁空心板的畸變應(yīng)力，并對現(xiàn)行空心板標(biāo)準(zhǔn)圖的畸變進(jìn)行了驗(yàn)算，同時(shí)進(jìn)行了現(xiàn)場荷載試驗(yàn)，理論分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果證明薄壁結(jié)構(gòu)的畸變效應(yīng)是導(dǎo)致空心板板底出現(xiàn)縱向裂縫的主要原因之一。此種裂縫一般為非荷載裂縫，不影響橋梁的承載能力，但裂縫超限后從橋梁使用性能來說應(yīng)進(jìn)行處理封閉，以滿足橋梁耐久性要求。

(3)病害預(yù)防措施

①設(shè)計(jì)方面

加強(qiáng)空心板箍筋設(shè)計(jì)。適當(dāng)加大空心板底板鋼筋保護(hù)層厚度(部分空心板也可適當(dāng)增加底板厚度)。薄壁板底板與腹板連接處增加倒角設(shè)計(jì)，是混凝土局部應(yīng)力均勻過渡。

②施工方面

嚴(yán)格控制鋼筋保護(hù)層厚度，防止鋼筋走位。底板混凝土應(yīng)振搗密實(shí)?；炷敛牧?、強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

③養(yǎng)管方面

注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發(fā)現(xiàn)裂縫應(yīng)及時(shí)處理。

2.2 空心板板底橫向裂縫

(1)病害概述

普通鋼筋混凝土板橋梁底分布長細(xì)不一的橫向裂縫，部分裂縫貫通板底，此種裂縫一般產(chǎn)生在單板受力或混凝土質(zhì)量較差的板梁上。預(yù)應(yīng)力空心板一般不存在板底橫向裂縫，若存在橫向裂縫則表明橋梁承載力不足，需要進(jìn)行加固維修處理。

(2)病害成因分析

①空心板板底橫向裂縫一般會出現(xiàn)在普通鋼筋混凝土橋梁里，設(shè)計(jì)上一般為設(shè)計(jì)荷載等級小于目前超載車輛的荷載等級，較大荷載作用下板底混凝土開裂形成橫向裂縫，此類裂縫在重車通過時(shí)裂縫寬度會發(fā)生明顯的變化(通過裂縫放大鏡可以觀測到)。

②施工原因:預(yù)制板空心板混凝土頂板出現(xiàn)橫向裂縫的主要原因，一是水泥用量過大或溫差過大或養(yǎng)生不及時(shí)等易出現(xiàn)干縮裂縫，二是底座不牢，沉降不均勻出現(xiàn)橫向斷裂，三是吊裝或堆碼，受力支點(diǎn)不當(dāng)出現(xiàn)斷裂，四是施工時(shí)板底厚度控制不準(zhǔn)確偏小。

荷載原因產(chǎn)生的裂縫，對于普通混凝土板若發(fā)展穩(wěn)定且沒有超過限值的話對結(jié)構(gòu)無較大影響，若發(fā)展較快，則應(yīng)采取加固措施。對于預(yù)應(yīng)力空心板橋梁來說荷載裂縫應(yīng)引起我們的重視，針對病害分析原因，并做出相應(yīng)的加固處理措施。

(3)病害預(yù)防措施

①設(shè)計(jì)方面

嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。適當(dāng)加大空心板底板鋼筋保護(hù)層厚度。合理布置受力鋼筋，不出現(xiàn)少筋超筋現(xiàn)象。

②施工方面

施工時(shí)注意混凝土的質(zhì)量控制，做好混凝土的振搗、養(yǎng)生。預(yù)制吊裝、安置主梁時(shí)考慮施工內(nèi)力狀態(tài)和重力加速度對結(jié)構(gòu)的影響。混凝土材料、強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格按圖施工，發(fā)現(xiàn)疑問立刻找設(shè)計(jì)方協(xié)商解決。

③養(yǎng)管方面

注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發(fā)現(xiàn)裂縫應(yīng)及時(shí)處理。

2.3 空心板板側(cè)豎向裂縫

(1)病害概述

空心板邊板(多為普通鋼筋混凝土板)板側(cè)常出現(xiàn)豎向裂縫，部分裂縫延伸至板底，嚴(yán)重的甚至貫穿整個(gè)板底。部分先張板中也有此種裂縫的分布。

(2)病害成因分析

①由混凝土收縮、碳化引起的裂縫。板側(cè)混凝土收縮時(shí)，由于板側(cè)上部受壓，下部有較強(qiáng)的縱向鋼筋約束較難開裂，因此此種原因產(chǎn)生的裂縫一般為兩頭窄中間寬，呈“棗核狀”。此類裂縫對結(jié)構(gòu)承載力影響不大，進(jìn)行封閉處理即可。

②空心板施工所致，由于邊板重心位置偏移，空心板吊點(diǎn)位置控制不理想，吊裝時(shí)空心板傾斜，中性軸偏移，造成底部受拉鋼筋驟減而產(chǎn)生裂縫。此裂縫在橋梁運(yùn)營中對橋梁承載力也無較大影響，進(jìn)行封閉即可。

③若裂縫從板側(cè)貫通至整個(gè)板底，且裂縫在重車作用下寬度發(fā)生變化(用裂縫放大鏡觀測即可)，該裂縫為荷載裂縫，引起原因多為:邊板單板受力、重車頻繁在超車道行駛、空心板設(shè)計(jì)承載力不足等。

荷載原因產(chǎn)生的裂縫，對于普通混凝土板若發(fā)展穩(wěn)定且沒有超過限值的話對結(jié)構(gòu)無較大影響，若發(fā)展較快，則應(yīng)采取加固措施。對于預(yù)應(yīng)力空心板橋梁來說荷載裂縫應(yīng)引起我們的重視，針對病害分析原因，并做出相應(yīng)的加固處理措施。

(3)病害預(yù)防措施

①設(shè)計(jì)方面

嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。適當(dāng)加大空心板鋼筋保護(hù)層厚度。合理布置受力鋼筋，腹板鋼筋應(yīng)適當(dāng)增加。

②施工方面

施工時(shí)注意混凝土的質(zhì)量控制，做好混凝土的振搗、養(yǎng)生。合理預(yù)留吊點(diǎn)位置，嚴(yán)禁空心板在預(yù)制、吊裝、安裝主梁時(shí)發(fā)生偏斜?；炷敛牧稀?qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格按圖施工，發(fā)現(xiàn)疑問立刻找設(shè)計(jì)者協(xié)商解決。

③養(yǎng)管方面注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發(fā)現(xiàn)裂縫應(yīng)及時(shí)處理，防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展。

3 空心板板側(cè)縱向裂縫

(1)病害概述

較小一部分空心板板側(cè)存在縱向裂縫，此類裂縫較長，一般位于空心板板側(cè)靠下緣位置處，寬度較大。病害照片如下所示。

(2)病害成因分析

①由混凝土收縮引起的裂縫。板側(cè)混凝土收縮時(shí)，底板與腹板轉(zhuǎn)角處厚度變化較大，收縮內(nèi)力易在此處釋放。同時(shí)由于腹板箍筋配置較弱，豎向約束能力較差，也易造成板側(cè)縱向裂縫開裂。此類裂縫對結(jié)構(gòu)承載力影響不大，進(jìn)行封閉處理即可。

②對于較大跨徑空心板橋梁一般采用后張法預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力鋼束較多為腹板束，位于腹板中性軸下，較強(qiáng)的鋼束預(yù)加力傳遞給腹板混凝土，在混凝土保護(hù)層不夠，腹板較薄的情況下，混凝土產(chǎn)生開裂。此裂縫在橋梁運(yùn)營中對橋梁承載力也無較大影響，但如果裂縫較嚴(yán)重的話應(yīng)進(jìn)行針對性的處理，包括進(jìn)行裂縫封閉或粘貼鋼板加固等措施。

大部分此類裂縫均無滲水現(xiàn)象，對結(jié)構(gòu)承載力也無較大影響，但從結(jié)構(gòu)耐久性考慮應(yīng)及時(shí)進(jìn)行封閉，以防受力鋼筋受到外界環(huán)境侵蝕。

(3)病害預(yù)防措施

①設(shè)計(jì)方面

嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。適當(dāng)加大空心板腹板厚度。加強(qiáng)腹板箍筋設(shè)計(jì)。

②施工方面

施工時(shí)注意混凝土的質(zhì)量控制，做好混凝土的振搗、養(yǎng)生?；炷敛牧?、強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)應(yīng)力鋼束應(yīng)在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)張拉。嚴(yán)格按圖施工，發(fā)現(xiàn)疑問立刻找設(shè)計(jì)者協(xié)商解決。

③養(yǎng)管方面

注意控制橋上超重、超載車輛行駛。發(fā)現(xiàn)裂縫應(yīng)及時(shí)處理，防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展。

4 結(jié) 語

梁板是橋的主要承重構(gòu)件，承受著車輛荷載，運(yùn)營時(shí)間不短增長，混凝土梁板產(chǎn)生裂縫是不可避免的，對于產(chǎn)生裂縫的梁板，要結(jié)合現(xiàn)場情況，查找裂縫的產(chǎn)生原因，采用恰當(dāng)方法進(jìn)行加固、維修以保證橋梁的安全運(yùn)營。

［1］趙文秀.橋梁檢測技術(shù)綜述［J］. 公路與汽運(yùn)，2009，(3):148.

［2］王建華，孫勝江.橋涵工程試驗(yàn)檢測技術(shù)［M］.北京:人民交通出版社，2004.