淺議鋼筋混凝土橋梁裂縫病害原因及補(bǔ)救措施

　　摘要：本文分析了鋼筋混凝土粱裂縫產(chǎn)生的原因及主要形式，提出了設(shè)計(jì)施工中改善裂縫的措施和時(shí)超標(biāo)裂縫補(bǔ)救的辦法。

　　關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土 裂縫 補(bǔ)救

　　眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度高，但抗拉強(qiáng)度很低，在橋梁這樣的大型建筑物中，混凝土中的裂縫是不可避免的。裂縫是鋼筋混凝土橋梁的重大病害之一，作為一名專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，必須認(rèn)真分析其產(chǎn)生的原因，從設(shè)計(jì)施工入手，盡量改善裂縫，若出現(xiàn)裂縫的寬度和數(shù)量超過(guò)《規(guī)定》允許的限度，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施。

　　一　裂縫的主要形式

　　對(duì)運(yùn)營(yíng)中的鋼筋混凝土公、鐵路橋梁的調(diào)查和試驗(yàn)表明，裂縫主要有以下幾種形式。

　　1、受拉翼緣的裂縫。

　　裂縫出現(xiàn)在受拉翼緣的側(cè)面和底面，方向基本上垂直于受拉主筋，近跨中部裂縫分布較密。裂縫間距約為0．1--0．2m，寬度約為0 03-0.1mm。用變形鋼筋配筋的構(gòu)件，鋼筋附近還出現(xiàn)了一些短的“次裂縫”。若為連續(xù)梁，在支座附近的裂縫由上而下發(fā)展。

　　2、斜裂縫。

　　這類(lèi)裂縫多發(fā)生在支點(diǎn)附近至1/4圍內(nèi)。在梁的腹板側(cè)面上，裂縫延伸方向與梁軸的夾角大約為25 26。，離支點(diǎn)越近夾角越大。斜裂縫通常有數(shù)條，間距約為0．5～1．0 m，縫寬一般在0 3mm以下。

　　3、腹板豎直裂縫。

　　裂縫多處于梁的薄腹部位，方向垂直于梁的軸線，在梁的半高線附近裂縫寬度較大，一般在0．15^o．3mm左右，經(jīng)荷載作用后，裂縫向上下端延伸，通常上至腹板頂，下至下翼緣梁肋處。

　　4、粱體表面的網(wǎng)裂。

　　這種裂縫方向無(wú)一定規(guī)律，常象一片片斷網(wǎng)，長(zhǎng)度不大，寬度很小，一般在0．Ol^o．05ram左右。這種裂縫大量地分布在橋面板、梁腹表面及橫隔板上。除此之處，在個(gè)別橋梁上，還發(fā)現(xiàn)了梁底面縱向裂縫和梁端裂縫。

　　二、裂縫產(chǎn)生的原因

　　1、荷載作用引起的裂縫。

　　橋梁承受外部荷載，在混凝土中引起拉應(yīng)力，混凝土本身抗拉能力很低，極限拉應(yīng)變很小，其值約為1．5x10—4，相應(yīng)于此拉伸應(yīng)變時(shí)的鋼筋拉應(yīng)力約為30MPa，當(dāng)鋼筋應(yīng)力超過(guò)這個(gè)數(shù)值時(shí)，混凝土即出現(xiàn)裂縫。受拉翼緣裂縫主要是外荷載引起的變曲拉應(yīng)力而產(chǎn)生的{在彎曲拉應(yīng)力與剪應(yīng)力共同作用下，在梁中形成主拉應(yīng)力，當(dāng)其值超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，梁兩端附近產(chǎn)生斜裂縫。

　　2、溫度、收縮引起的裂縫。

　　鋼筋混凝土橋梁中，很多裂縫是由溫度和收縮引起的。如果混凝土體積變化不受任何約束，則不會(huì)引起混凝土開(kāi)裂，而鋼筋混凝土梁中，混凝土體積的變化總是受到內(nèi)部或外部的約束，引起拉應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂 另外，由于日照影響，構(gòu)件內(nèi)溫度差也是使混凝土開(kāi)裂的主要原因之一。

　　3、材料質(zhì)量不好引起的裂縫。

　　如果水泥質(zhì)量不好、骨料含泥量過(guò)大，將在混凝土澆筑后產(chǎn)生不規(guī)則裂縫；當(dāng)骨料是反應(yīng)性的或風(fēng)化骨料時(shí)，在混凝土硬化后往往出現(xiàn)以骨料為中心的裂縫。

　　4、施工引起的裂縫。

　　混凝土攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)輸距離過(guò)長(zhǎng)，將會(huì)使混凝土凝固速度加快，在整個(gè)結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生細(xì)裂縫；橫板的不均勻下沉、脫模過(guò)早，也會(huì)使混凝土在澆筑后不久產(chǎn)生裂縫，裂縫寬度較大，而且往往出現(xiàn)在支點(diǎn)處；養(yǎng)生不好，混凝土受溫度、濕度的影響，會(huì)在表面發(fā)生不定向的收縮裂縫。另外，梁內(nèi)鋼筋保護(hù)層過(guò)薄、混凝土中摻入過(guò)量氯化鈣，會(huì)使鋼筋銹蝕脹裂混凝　，在主筋部位出現(xiàn)縱向裂縫。

　　5、設(shè)計(jì)原因?qū)е碌牧芽p。

　　設(shè)計(jì)時(shí)由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，比如結(jié)構(gòu)外形有劇烈的突變、鋼筋的保護(hù)層未滿足要求等都會(huì)引起裂縫。計(jì)算圖式、計(jì)算假定與實(shí)際受力情況的差異也是裂縫產(chǎn)生的一個(gè)原因。另外，外界條件的變化如基礎(chǔ)不均勻沉降、結(jié)構(gòu)超載等都會(huì)使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

　　三、改善裂縫的措施

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成和開(kāi)展是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，影響裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的因素很多。為改善梁(板)的裂縫，應(yīng)從設(shè)計(jì)、施工和材料等方面綜合考慮。設(shè)計(jì)時(shí)梁內(nèi)鋼筋可采用小直徑、分散布置，這樣鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力較好，可使裂縫間距和寬度減小。螺紋鋼筋的粘結(jié)力比光面鋼筋大得多，采用螺紋鋼筋是改善裂縫的有效措施。構(gòu)造上應(yīng)盡量避免結(jié)構(gòu)外形有劇烈的突變，以減小應(yīng)力的集中程度，適當(dāng)?shù)夭贾脴?gòu)造鋼筋。當(dāng)梁高超過(guò)lm時(shí)，為控制梁腹板收縮裂縫，在腹板兩側(cè)沿梁高應(yīng)布置一定數(shù)量的縱向水平鋼筋。

　　提高施工質(zhì)量是改善裂縫的重要措施。應(yīng)正確地選擇砂石級(jí)配使其孔隙率達(dá)到最小。混凝土的密實(shí)度對(duì)裂縫的影響也很大，施工中應(yīng)嚴(yán)格控制水灰比，保持骨料潔凈，震搗密實(shí)。嚴(yán)格控制混凝土的配合比，不應(yīng)為了提高混凝土的強(qiáng)度(或早期強(qiáng)度)而加大水泥用量，這樣不僅造成材料的浪費(fèi)，而且增加了混凝土的收縮量，更易產(chǎn)生收縮裂縫。為減少收縮裂縫，混凝土的養(yǎng)護(hù)工作極為重要。另外，施工時(shí)應(yīng)正確控制保護(hù)層厚度。

　　鋼筋混凝土橋所處的使用條件，如氣候條件及溫度變化、橋上線路是否平順、汽車(chē)行駛的速度和密度以及支座的靈活性程度等，對(duì)梁體裂縫的發(fā)展和穩(wěn)定都有影響。因此，在使用時(shí)應(yīng)經(jīng)常注意橋梁上橋面鋪裝的質(zhì)量，定期對(duì)梁體裂縫檢查與觀測(cè)。根據(jù)裂縫的特征、結(jié)合設(shè)計(jì)、施工資料進(jìn)行分析，查明裂縫性質(zhì)、原因及其危害程度。如裂縫的寬度和數(shù)量超出《規(guī)范》容許限度。將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)惡化，應(yīng)采取措施及時(shí)補(bǔ)救。

　　《橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)于鋼筋混凝土梁，主筋附近豎向裂縫應(yīng)不大于0．25mm； 腹板豎向裂縫不應(yīng)大于0．3rnm 。

　　確定裂縫是否需修補(bǔ)，除依據(jù)規(guī)范規(guī)定外，還可根據(jù)下面幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

　　(1)發(fā)展裂縫的寬度在6個(gè)月期間增大0．1mm以上時(shí)；

　　(2)裂縫寬度雖未增大，但裂縫數(shù)量增多時(shí)：

　　(3)裂縫寬度在O．3mm以上時(shí)：

　　(4)裂縫寬度在0．2左右，但認(rèn)為對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危險(xiǎn)時(shí)。裂縫的修補(bǔ)，應(yīng)視裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)損傷程度和修補(bǔ)目的的不同，而采取不同的修補(bǔ)方法。修補(bǔ)方法大體上分為修復(fù)、加固及更換三類(lèi)。

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　　(1)修復(fù)

　　這種修補(bǔ)是以恢復(fù)結(jié)構(gòu)物的防水性、耐久性及美觀性為目的。通常采用砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)裂縫作表面處理、充填和灌漿等方法進(jìn)行修復(fù)。

　　①     表面處理法。

　　這種方法是在混凝土表面沿寬度小(縫寬≤0．2mm)的裂縫涂抹砂漿或樹(shù)脂保護(hù)膜。在裂縫寬度有可能變動(dòng)時(shí)，可采用具有跟蹤性的焦油環(huán)氧樹(shù)脂等材料。

　?、?nbsp;    填充施工法。

　　在只用表面處理不能充分修補(bǔ)的場(chǎng)合，可采用填充法，在混凝土表面沿裂縫鑿出V形或u型槽口，然后用樹(shù)脂砂漿充填修補(bǔ)。

　　③     灌漿施工法。

　　采用這種方法修補(bǔ)裂縫時(shí)，先將梁裂縫與外界封閉，僅留出進(jìn)漿口及排氣孔，然后將配制的低粘性環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)壓力泵壓入縫隙內(nèi)，并使其擴(kuò)散、膠凝固化，以達(dá)封閉裂縫的目的。

　　此法一般用于裂縫多且深入梁體內(nèi)部或梁內(nèi)有空隙的修補(bǔ)場(chǎng)合。

　　(2)加固。

　　對(duì)嚴(yán)重的影響橋梁強(qiáng)度和剛度的裂縫，必須作結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固處理。

　　常用的加固方法有：

　　①     橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固法；

　　②     增大梁肋尺寸和配筋加固法；

　?、邸　≌辰Y(jié)鋼板加固法；

　?、?nbsp;    增加縱梁加固法

　?、?　改變結(jié)構(gòu)體系加固法：

　　⑥　預(yù)應(yīng)力加固法。

　　(3)更換施工法。

　　當(dāng)梁已明顯老化，修補(bǔ)無(wú)效時(shí)，可將舊梁部分或全部卸除，再部分或全部更換上荷載等級(jí)較高的新梁。

　　五、結(jié)語(yǔ)

　　裂縫在鋼筋混凝土梁橋中是不可避免的。由于多種因素影響，可能產(chǎn)生各種形式的裂縫，為了保證結(jié)構(gòu)的使用性和耐久性，必須對(duì)裂縫進(jìn)行控制，當(dāng)裂縫嚴(yán)重影響到橋梁的強(qiáng)度和剛度時(shí)，必須采取措施及時(shí)補(bǔ)救。