鋼筋砼連續(xù)箱梁梁體裂縫成因分析與處治措施

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摘要：鋼筋砼連續(xù)箱梁梁體出現(xiàn)裂縫已成為營(yíng)運(yùn)高速公路鋼筋砼連續(xù)箱梁橋梁的一種普遍性病害，結(jié)合對(duì)廣東粵東某高速公路多年的檢測(cè)工作，對(duì)該高速公路鋼筋砼連續(xù)箱梁橋梁梁體出現(xiàn)裂縫所產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，探討提出該類病害的處治方法。

關(guān)鍵詞：鋼筋砼連續(xù)箱梁；梁體裂縫；成因分析；處治措施

0 引言

目前在我國(guó)的高速公路建設(shè)中，鋼筋砼連續(xù)箱梁已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。然而，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路的交通量也越來越大，重載車也隨之增多，受荷載沖擊等因素的影響，鋼筋砼連續(xù)箱梁底板、腹板及翼板出現(xiàn)了裂縫，且部分裂縫相連接，形成了“L”型或“U”型裂縫，這對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)使用的安全性和耐久性造成嚴(yán)重的影響。

廣東粵東某高速公路作為廣東省通往山區(qū)高速公路的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，自2003年建成通車以來，隨著通車時(shí)間增長(zhǎng)、交通量的增長(zhǎng)以及重載車輛的增加，該高速公路鋼筋砼連續(xù)箱梁的橋梁梁體出現(xiàn)了不同程度的裂縫，且病害的發(fā)展有日益嚴(yán)重化的趨勢(shì)。

為此，本文在分析鋼筋砼連續(xù)箱梁病害特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合該高速公路鋼筋砼連續(xù)箱梁病害處治及處治后的檢測(cè)工程實(shí)踐，探討提出鋼筋砼連續(xù)箱梁裂縫的處治方法。

1 鋼筋砼連續(xù)箱梁梁體裂縫特征分析

通過對(duì)粵東某高速公路鋼筋砼連續(xù)箱梁橋梁的檢查發(fā)現(xiàn)其底板、腹板及翼板均出現(xiàn)不同程度的裂縫，結(jié)合檢查結(jié)果進(jìn)行分析，產(chǎn)生裂縫的鋼筋砼連續(xù)箱梁具體以下特征：

（1）在出現(xiàn)裂縫的鋼筋砼連續(xù)箱梁橋梁中，底板橫裂多數(shù)分布在梁體的1/4L～3/4L處，裂縫寬度在0.08～0.14mm之間，呈密集斷續(xù)通長(zhǎng)分布，裂縫間距為15～25cm，且靠近腹板側(cè)的裂縫寬度比較大；底板部分裂縫與腹板豎裂或翼板橫裂相連，形成“L”型或“U”型裂縫；采用鋼筋保護(hù)層測(cè)試儀對(duì)底板的鋼筋進(jìn)行掃測(cè)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)橫向裂縫多數(shù)為底板橫向鋼筋對(duì)應(yīng)處。

（2）腹板豎裂也多數(shù)分布在梁體的1/4L～3/4L處，裂縫寬度在0.1～0.26mm之間，裂縫多數(shù)呈下寬上窄分布，且跨中附近的裂縫寬度比較大，部分裂縫與底板及翼板裂縫相連。

（3）翼板裂縫分布較為分散，多數(shù)位于模板縫附近或是模板縫中部，裂縫靠近腹板頂部附近寬度比較大。

2 鋼筋砼連續(xù)箱梁無損檢測(cè)結(jié)果

為進(jìn)一步了解梁體產(chǎn)生裂縫的原因，對(duì)產(chǎn)生裂縫的橋梁進(jìn)行了無損檢測(cè)，以便根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)裂縫進(jìn)行分析，檢測(cè)結(jié)果具體如下：

（1）鋼筋砼連續(xù)箱梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，采用回彈法測(cè)量梁體的混凝土強(qiáng)度，其混凝土實(shí)測(cè)強(qiáng)度均大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求，但砼強(qiáng)度分布比較不均勻。

（2）測(cè)量了箱梁的鋼筋分布情況及凈保護(hù)層，檢測(cè)結(jié)果表明鋼筋間距和設(shè)計(jì)基本吻合，但鋼筋凈保護(hù)層厚度與設(shè)計(jì)值相比局部略顯偏薄。

（3）對(duì)混凝土的裂縫深度進(jìn)行了測(cè)量，檢測(cè)結(jié)果表明裂縫深度多數(shù)在3～5mm之間，個(gè)別裂縫最大深度為10mm，屬于結(jié)構(gòu)物的淺表層裂縫。

3 鋼筋砼連續(xù)箱梁裂縫主要成因分析

3.1 設(shè)計(jì)方面的原因

（1）該高速公路原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所采用的荷載標(biāo)準(zhǔn)為《公路橋梁設(shè)計(jì)通用規(guī)范》汽車- 超20，掛車- 120 的設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。然而，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通量日益增大，通行于該高速公路橋梁的荷載也越來越大，超載現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，在不斷增大的交通量和超限運(yùn)輸重載沖擊作用下，跨中梁底及附近承受較大正彎矩致使梁體出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

（2）由于連續(xù)箱梁骨架鋼筋多，骨架鋼筋的安裝位置、箍筋制作、安裝等均難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)致箱梁各肋鋼筋骨架受力狀態(tài)存在人為的不均勻與不一致，降低結(jié)構(gòu)的承載能力，同時(shí)骨架鋼筋內(nèi)的砼難以振實(shí)，箱梁砼強(qiáng)度不均勻是一個(gè)比較突出的問題，既影響鋼筋與砼粘結(jié)力，也影響箱梁的總體剛度，使箱梁的實(shí)際承載能力降低[4]。

3.2 施工方面的原因

（1）連續(xù)箱梁是通過搭設(shè)滿堂支架進(jìn)行現(xiàn)澆施工，施工時(shí)未按設(shè)計(jì)要求對(duì)支架采用全段預(yù)壓就進(jìn)行澆筑砼，導(dǎo)致支架隨著澆筑砼重量的加大而發(fā)生不均勻下沉和變形而產(chǎn)生裂縫；在澆筑完后拆除支架的施工階段中，如控制不到位，會(huì)造成跨中彎矩急劇增大，從而導(dǎo)致底板及腹板裂縫的產(chǎn)生，尤其跨中裂縫會(huì)居多。

（2）在施工過程中未嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行綁扎鋼筋及布置混凝土墊塊，在澆筑混凝土過程中使得鋼筋出現(xiàn)下落現(xiàn)象，致使實(shí)際鋼筋凈保護(hù)層厚度比設(shè)計(jì)厚度薄。

3.3 混凝土自身因素影響

鋼筋砼連續(xù)箱梁澆筑混凝土的順序?yàn)椋合葷沧⒌?、腹板，再澆注頂板、翼板，此時(shí)底板及腹板已完成了早期的收縮和徐變，不再參與后澆混凝土的變形，后澆注的翼板混凝土在干縮過程中受到腹板混凝土的約束而形成橫向開裂。

4 裂縫處理及加固措施

4.1 主要處治措施

針對(duì)該高速公路鋼筋砼連續(xù)箱梁梁體產(chǎn)生裂縫的實(shí)際情況，結(jié)合已有的橋梁加固設(shè)計(jì)方案，采取的加固措施主要有：

（1）對(duì)寬度小于0.15mm的裂縫采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行表面封閉處理，具體措施如下：

① 用刷子沿裂縫走向清理寬約5厘米范圍的混凝土表面，仔細(xì)清除水泥浮渣、灰塵，若混凝土表面質(zhì)量不良、縫兩側(cè)有較多龜裂，則清理至8～10厘米寬。

② 用錘子和鋼釬鑿除縫兩側(cè)疏松的混凝土塊和砂粒，露出堅(jiān)實(shí)的混凝土表面。

③ 根據(jù)封縫環(huán)氧砂漿的配合比，配制好環(huán)氧砂漿進(jìn)行封閉處理。

（2）對(duì)寬度大于等于0.15mm的裂縫采用壓力注漿法進(jìn)行灌漿處理，具體措施如下：

① 測(cè)量裂縫寬度，同時(shí)確定注漿咀的位置，并預(yù)先貼上膠布，當(dāng)裂縫寬度在0.1～1mm時(shí)咀間距15～35cm，按裂縫越細(xì)間距越小的原則考慮，每條裂縫不少于2個(gè)注漿咀。

② 配置封縫用漿，對(duì)裂縫進(jìn)行封閉處理，對(duì)貫通的裂縫，要同時(shí)對(duì)兩側(cè)進(jìn)行封閉。

③ 揭去設(shè)咀處的膠布，將注漿咀跨縫粘牢，待粘咀膠硬化后重新在注漿咀及裂縫上再刷一次封縫漿，以達(dá)到不露漿的要求。

④ 配制注縫漿，然后對(duì)裂縫進(jìn)行灌注，當(dāng)相鄰的注漿咀流出漿液時(shí)說明兩咀間裂縫已注滿漿。

（3）底板橫裂及腹板豎裂多屬于鋼筋混凝土箱梁的正常受力裂縫，雖然普通鋼筋混凝土構(gòu)件允許帶裂縫工作，但考慮到底板裂縫比較密集，故對(duì)存在比較密集裂縫的橋跨，采用粘貼鋼板進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，具體措施如下：

① 對(duì)混凝土表面進(jìn)行修補(bǔ)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的要求在被粘結(jié)的混凝土表面放出鋼板位置大樣，并對(duì)接合面進(jìn)行表面處理。

② 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放出鉆孔位置，鉆孔并植埋螺栓。

③ 配制結(jié)構(gòu)膠，安裝并固定鋼板，再用膠泥封邊處理。

④ 將粘鋼灌注膠注入到鋼板和混凝土的空隙中，直到所有排氣管均有膠液流出，檢驗(yàn)確認(rèn)鋼板粘貼固化密實(shí)后，對(duì)鋼板外露面防腐處理。

4.2 施工注意事項(xiàng)

（1）對(duì)裂縫表面封閉處理的需清除混凝土表面的油污，灰塵，且封閉裂縫時(shí)需刷兩遍。

（2）對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫處理的每次配漿不宜多配，避免一次用不完粘度變大失效，注漿時(shí)應(yīng)該按從下往上的順序進(jìn)行灌水。

（3）粘貼鋼板注意事項(xiàng)如下：

① 應(yīng)對(duì)混凝土對(duì)接合面進(jìn)行鑿毛，至少鑿除6mm 厚表層，直至完全露出新鮮面并用壓縮空氣除去粉塵。

② 對(duì)鋼板接合面進(jìn)行打磨直至露出金屬光澤，打磨紋路應(yīng)與鋼板受力方向垂直。

③ 在鉆孔前應(yīng)探明主筋的位置，避免打孔時(shí)碰及鋼筋。

④ 在注膠過程中，應(yīng)該用橡皮錘敲打鋼板以確認(rèn)是否灌注密實(shí)。

⑤ 鋼筋安裝后，至灌注粘鋼膠時(shí)，時(shí)間不得超過24小時(shí)，以保證鋼