鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫分析

摘　要:介紹了鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁裂縫種類及部分裂縫的成因及解決辦法。

關(guān)鍵詞:橋梁;裂縫;成因;解決辦法

中圖分類號(hào):U445 　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C 　　　文章編號(hào):1008 - 3383 (2006) 11 - 0085 - 01

1 　裂縫形成原因

1.1 　荷載引起的裂縫

　　(1) 設(shè)計(jì)階段,由于考慮不充分,計(jì)算簡(jiǎn)化模式與實(shí)際受力狀態(tài)不相符;結(jié)構(gòu)安全系數(shù)采用不當(dāng);結(jié)構(gòu)剛度不夠或鋼筋設(shè)置有誤。

　　(2) 施工階段,沒(méi)有按照設(shè)計(jì)圖紙施工,隨意變更結(jié)構(gòu)施工順序;未對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)做施工時(shí)的強(qiáng)度驗(yàn)算。

　　(3) 使用階段,超設(shè)計(jì)荷載的重型車輛通過(guò),外力及自然災(zāi)害的影響。

1.2 　溫度變化引起的裂縫

　　混凝土亦具有熱脹冷縮的特性,內(nèi)外界發(fā)生溫度變化時(shí)混凝土?xí)冃?當(dāng)外界約束產(chǎn)生的應(yīng)力超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)即會(huì)產(chǎn)生裂縫。

　　(1) 由于四季溫度的變化使橋梁在縱橋向產(chǎn)生位移,當(dāng)位移受限時(shí)即會(huì)產(chǎn)生裂縫。

　　(2) 當(dāng)外界條件發(fā)生急劇變化時(shí),結(jié)構(gòu)物表面溫度發(fā)生快速改變,而內(nèi)部變化較慢,由于內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生裂縫。

　　(3) 冬季施工時(shí)溫度變化,內(nèi)外溫度變化不均引起結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

1.3 　基礎(chǔ)變形引起的裂縫

　　(1) 地基凍脹。由于基礎(chǔ)位于凍脹土層內(nèi),冬季含水率較高的土冰凍膨脹,溫度升高時(shí)凍土融化,地基出現(xiàn)沉降。北方地區(qū)此類情況比較嚴(yán)重。

　　(2) 地質(zhì)資料不準(zhǔn)確或天然擴(kuò)大基礎(chǔ)作用在差異很大的土層內(nèi),由于地基土不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫。

　　(3) 道路二期工程擴(kuò)建時(shí),在原橋梁較近處重新修建新橋,新建橋梁基礎(chǔ)處理時(shí)引起地基土重新固結(jié)而使原有橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生較大沉降使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。

　　(4) 地質(zhì)勘查及試驗(yàn)資料不準(zhǔn)確,在這種情況下進(jìn)行的設(shè)計(jì)、施工已不符合真實(shí)的地質(zhì)狀況,從而引起基礎(chǔ)不均勻沉降使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生縫。

1.4 　鋼筋銹蝕引起的裂縫

　　由于混凝土質(zhì)量不好或混凝土保護(hù)層過(guò)薄,二氧化碳的作用使鋼筋周圍的混凝土堿性降低引起鋼筋表面的氧化保護(hù)膜被破壞,氧氣、水、鋼筋中鐵離子發(fā)生銹蝕反應(yīng),使混凝土保護(hù)層開裂、剝落,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫。因?yàn)殇摻钿P蝕使鋼筋有效面積減少,鋼筋與混凝土的握裹力減弱,使結(jié)構(gòu)承載力下降,將引起更多裂縫,鋼筋銹蝕加聚,從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

1.5 　凍脹引起的裂縫

　　吸水達(dá)到飽和狀態(tài)的混凝土,當(dāng)外界大氣溫度很低低于0 ℃時(shí),混凝土內(nèi)呈游離狀態(tài)的水凍結(jié)為冰,由于水變?yōu)楸鶗r(shí)體積會(huì)膨脹,混凝土?xí)a(chǎn)生應(yīng)力使混凝土的強(qiáng)度降低,而出現(xiàn)裂縫。特別是當(dāng)混凝土中含雜質(zhì)過(guò)多,空隙較大時(shí)更容易產(chǎn)生裂縫。

1.6 　施工質(zhì)量引起的裂縫

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在澆注、運(yùn)輸過(guò)程中,由于未嚴(yán)格按照操作規(guī)程,造成施工質(zhì)量低劣會(huì)產(chǎn)生各種型式的裂縫。

　　(1) 混凝土攪拌及運(yùn)輸時(shí)間長(zhǎng),混凝土中水分蒸發(fā)過(guò)多,使混凝土塌落度降低,使混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

[Page] 　　(2) 混凝土分段澆注時(shí),由于混凝土相接部位沒(méi)有處理好,新舊混凝土之間或施工縫處就會(huì)產(chǎn)生裂縫。

　　(3) 由于新技術(shù)的不斷開發(fā)應(yīng)用,混凝土施工時(shí)更多的采用泵送混凝土,此時(shí)為保證混凝土的運(yùn)送,水及水泥的用量增加了,從而引起混凝土凝固時(shí)的收縮量增大而產(chǎn)生裂縫。

1.7 　使用不當(dāng)引起的裂縫

　　在使用上最主要的是由汽車超載造成的,汽車超載主要有以下幾種情況: (1) 早期建設(shè)的橋梁已超過(guò)了設(shè)計(jì)年限或原來(lái)的設(shè)計(jì)荷載較低,隨著設(shè)計(jì)荷載和交通量的不斷增加相對(duì)于原設(shè)計(jì)的超栽。(2)車輛違規(guī)超載,即車輛使用者違法超載運(yùn)營(yíng)。

　　超載可使橋梁疲勞幅度加大,造成橋梁內(nèi)部損傷,改變了橋梁原有的工作狀態(tài),無(wú)法保證其安全性。在超載作用下,橋梁可能發(fā)生開裂,由于橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部受損傷,可使結(jié)構(gòu)剛度下降,于是正常使用荷載作用下,原來(lái)不應(yīng)開裂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或本來(lái)較小的裂縫加大成為超出規(guī)范容許的裂縫。

2 　橋梁混凝土裂縫處理方法

　　(1) 表面修補(bǔ)法,適用于對(duì)承載能力無(wú)影響的表面及深層裂縫,以及大面積裂縫滲漏水的處理。

　?、俦砻嫱克嗌皾{法; ②表面涂抹環(huán)氧樹脂或用環(huán)氧樹脂粘貼玻璃布; ③表面鑿槽嵌補(bǔ),沿混凝土裂縫鑿1 條V 型或U 型深槽,V 型用于一般裂縫的處理,U 型用于滲水裂縫的處理。槽內(nèi)嵌水泥砂漿、環(huán)氧膠泥、瀝青油膏等,表面做砂漿保護(hù)層。

　　(2) 內(nèi)部修補(bǔ)法,適用于對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性有影響或有防水、防滲要求的裂縫修補(bǔ)。采用壓漿泵將膠結(jié)料壓入裂縫中,由于其凝結(jié)硬化而起到補(bǔ)縫的作用,以恢復(fù)結(jié)構(gòu)的整體性。這種方法常用的材料主要有水泥和化學(xué)材料,可根據(jù)裂縫的性質(zhì)、寬度以及施工條件等具體情況選用。

　　(3) 結(jié)構(gòu)加固法,用于對(duì)整體性、承載能力有較大影響的深進(jìn)及貫穿性裂縫的加固處理。有以下幾種方法:

　?、偌釉O(shè)鋼筋混凝土套圈; ②加鋼套箍,在結(jié)構(gòu)裂縫部位四周加鋼筋或型鋼套箍,將鋼件箍緊,以提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力,防止裂縫擴(kuò)大; ③設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿; ④預(yù)應(yīng)力法,在與裂縫相垂直的方向配置鋼筋,然后張拉擰緊以增加預(yù)應(yīng)力; ⑤其它修補(bǔ)方法,主要有鋼鉚釘法(類似于縫合裂縫) ,用樹脂粘結(jié)劑和接鋼板的方法等。

　　總之,橋梁狀況的好壞,涉及到設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、管理等多個(gè)環(huán)節(jié),其中某個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都可能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫,從而使橋梁在安全及使用壽命上達(dá)不到要求,甚至使人民的生命及國(guó)家財(cái)產(chǎn)遭受更大損失。因此,在設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理及管理過(guò)程中,要嚴(yán)格遵照國(guó)家有關(guān)工程規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),確保工程質(zhì)量。