淺談鋼筋混凝土橋梁裂縫成因及處理
發布時間:2014-05-23
一、概述
混凝土橋梁在建造和使用過程中出現裂縫不僅影響橋梁的外觀、影ying響xiang著zhe橋qiao梁liang結jie構gou的de耐nai久jiu性xing,嚴yan重zhong的de甚shen至zhi影ying響xiang結jie構gou的de安an全quan性xing。如ru果guo不bu及ji時shi進jin行xing處chu理li,橋qiao梁liang結jie構gou的de使shi用yong壽shou命ming將jiang大da大da縮suo短duan,橋qiao梁liang坍tan塌ta的de事shi件jian也ye時shi有you發fa生sheng。
二、混凝土橋梁裂縫成因分析
混凝土橋梁裂縫按其形成原因總體上可分為5大類:荷載裂縫、溫度裂縫、收縮裂縫、沉降裂縫、腐蝕裂縫。
1.荷載裂縫
荷載裂縫是指
鋼筋混凝土橋梁在常規靜、動荷載作用下產生的裂縫。荷載裂縫產生的原因有:
(1)設計計算階段,計算模型不合理;結構受力假設與實際受力不符;荷載少算或漏算;內力與配筋計算錯誤;結構安全係數不夠。結構設計截麵承載力不足;鋼筋設置偏少或布置錯誤;結構剛度不足;構造處理不當等。
(2)施工階段,施工機具、材料堆放不合理;預製結構翻身、起吊、運輸、安裝不當,造成結構受力不合理;不按設計圖紙施工,擅自更改結構施工順序,改變結構受力模式;不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。
(3)使用階段,車輛超載和超速行駛是橋梁出現裂縫的重要原因。超載會使橋梁產生過大的變形,使受拉區和受剪區混凝土開裂;超速行駛會對橋梁結構形成強大的衝擊,導致橋梁混凝土局部應力過大,形成裂縫。
2.溫度裂縫
hunningtujuyourezhanglengsuoxingzhi,dangwaibuhuanjinghuojiegouneibuwendufashengbianhua,hunningtujiangfashengbianxing,ruobianxingzaodaoyueshu,zezaijiegouneijiangchanshengyingli,dangyinglichaoguohunningtukanglajixianyinglishijiuhuichanshengwenduliefeng。zaimouxiedakuajingqiaoliangzhong,wenduyinglikeyidadaoshenzhichaochuhuozaiyingli。yinqiwenduliefengzhuyaoyinsushiwenducha,baokuo:
(1)年溫差。一年四季溫度不斷變化,變化相對緩慢,對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向伸縮,一般通過橋麵伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調,但結構的位移受到限製時就會引起溫度裂縫,例如拱橋、剛架橋超靜定結構,由於結構不能自由伸縮,很容易出現此類裂縫
(2)日照溫差。橋麵板、主梁或橋墩側麵受太陽曝曬後,溫度明顯高於其它部位,溫度梯度呈非線形分布。
(3)驟然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表麵溫度突然下降,但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度,產生裂縫。
(4)水化熱。出現在施工過程中,大體積混凝土(厚度超過2.0m)澆築之後由於水泥水化放熱,致使內部溫度很高,內外溫差太大,致使表麵出現裂縫。
(5)蒸汽養護或冬季施工時施工措施不當,混凝土驟冷驟熱,內外溫度不均,易出現裂縫。
3.收縮裂縫
在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(幹縮)是發生混凝土體積變形的主要原因。
(1)塑性收縮一般發生在施工過程中、混凝土澆築後4-5小時左右,此時水泥水化反應激烈,水分急劇蒸發,混凝土失水收縮,稱為塑性收縮。
(2)縮水收縮(幹縮)是shi指zhi混hun凝ning土tu結jie硬ying以yi後hou,隨sui著zhe表biao層ceng水shui分fen逐zhu步bu蒸zheng發fa,濕shi度du逐zhu步bu降jiang低di,混hun凝ning土tu體ti積ji減jian小xiao的de現xian象xiang。由you於yu混hun凝ning土tu表biao層ceng水shui分fen損sun失shi快kuai,內nei部bu損sun失shi慢man,因yin此ci產chan生sheng表biao麵mian收shou縮suo大da、內(nei)部(bu)收(shou)縮(suo)小(xiao)的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)收(shou)縮(suo),表(biao)麵(mian)收(shou)縮(suo)變(bian)形(xing)受(shou)到(dao)內(nei)部(bu)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)約(yue)束(shu),致(zhi)使(shi)表(biao)麵(mian)混(hun)凝(ning)土(tu)產(chan)生(sheng)拉(la)應(ying)力(li),當(dang)表(biao)麵(mian)混(hun)凝(ning)土(tu)承(cheng)受(shou)拉(la)力(li)超(chao)過(guo)其(qi)抗(kang)拉(la)強(qiang)度(du)時(shi),便(bian)產(chan)生(sheng)收(shou)縮(suo)裂(lie)縫(feng)。
4.沉降裂縫
由於基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移,使結構中產生附加應力,超出
混凝土結構的抗拉能力,導致結構開裂。
5.腐蝕裂縫
由you於yu混hun凝ning土tu質zhi量liang較jiao差cha或huo保bao護hu層ceng厚hou度du不bu足zu,混hun凝ning土tu保bao護hu層ceng受shou二er氧yang化hua碳tan侵qin蝕shi炭tan化hua至zhi鋼gang筋jin表biao麵mian,或huo由you於yu氯lv化hua物wu介jie入ru,鋼gang筋jin周zhou圍wei氯lv離li子zi含han量liang較jiao高gao,引yin起qi鋼gang筋jin表biao麵mian氧yang化hua膜mo破po壞huai,鋼gang筋jin鏽xiu蝕shi,鋼gang筋jin鏽xiu蝕shi引yin起qi體ti積ji變bian大da,對dui周zhou圍wei混hun凝ning土tu產chan生sheng膨peng脹zhang應ying力li,導dao致zhi保bao護hu層ceng混hun凝ning土tu開kai裂lie、剝(bo)離(li),沿(yan)鋼(gang)筋(jin)縱(zong)向(xiang)產(chan)生(sheng)裂(lie)縫(feng),並(bing)有(you)鏽(xiu)跡(ji)滲(shen)到(dao)混(hun)凝(ning)土(tu)表(biao)麵(mian)。由(you)於(yu)鏽(xiu)蝕(shi),使(shi)得(de)鋼(gang)筋(jin)有(you)效(xiao)斷(duan)麵(mian)麵(mian)積(ji)減(jian)小(xiao),鋼(gang)筋(jin)與(yu)混(hun)凝(ning)土(tu)握(wo)裹(guo)力(li)削(xue)弱(ruo),結(jie)構(gou)承(cheng)載(zai)力(li)下(xia)降(jiang),並(bing)將(jiang)誘(you)發(fa)其(qi)它(ta)形(xing)式(shi)的(de)裂(lie)縫(feng),加(jia)劇(ju)鋼(gang)筋(jin)鏽(xiu)蝕(shi),導(dao)致(zhi)結(jie)構(gou)破(po)壞(huai)。
三、混凝土橋梁裂縫控製措施
《公路
鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》規定,
鋼筋混凝土構件計算的最大裂縫寬度不應超過下列規定限值:(1)?類和?類環境,限值為0.2mm;(2)?類和?類環境,限值為0.15mm。為了達到這樣的標準,就必須對各種裂縫采取相應的控製措施。
1.荷載裂縫
在結構設計方麵,結構設計者必須嚴格按照《公路
鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》規定進行裂縫控製驗算,根據不同的結構部位,采取相應的合理配筋。
2.溫度裂縫
防止因混凝土本身與外界氣溫相差懸殊,處於高溫環境的構件,應采取隔熱措施,加強養護,尤其在氣溫高、風大且幹燥的氣候條件下更應及早噴水。
3.收縮裂縫
防治措施如下:
(1)嚴格控製混凝土配合比,提高混凝土抗裂度;
(2)加強混凝土構件的早期養護,適當延長養護時間;
(3)采取密封保水養護措施;
(4)長期露天堆放的混凝土構件,應經常適當澆水養護;
(5)後張法預應力構件及時張拉;
(6)發現
混凝土結構有微小裂縫,應及時撒水養護。
4.沉降裂縫
在選擇橋位時,應盡量選擇在基岩和堅硬土層外露或埋藏較淺、地質構造簡單、穩定的地段;避免活動型斷層、滑坡、泥石流、強岩溶及其他不良地質地段;設計時要考慮沉降對結構的影響,盡量減小沉降對結構的影響。
5.腐蝕裂縫
設計時應根據規範要求控製裂縫寬度、采用足夠的保護層厚度;施(shi)工(gong)時(shi)應(ying)控(kong)製(zhi)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)水(shui)灰(hui)比(bi),加(jia)強(qiang)振(zhen)搗(dao),保(bao)證(zheng)混(hun)凝(ning)土(tu)的(de)密(mi)實(shi)性(xing),防(fang)止(zhi)氧(yang)氣(qi)侵(qin)入(ru),同(tong)時(shi)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)含(han)氯(lv)鹽(yan)的(de)外(wai)加(jia)劑(ji)用(yong)量(liang),沿(yan)海(hai)地(di)區(qu)或(huo)其(qi)它(ta)存(cun)在(zai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)強(qiang)的(de)空(kong)氣(qi)、地下水地區尤其應慎重。
四、混凝土橋梁裂縫處理對策
混凝土橋梁結構或構件一旦出現了裂縫,有的破壞結構整體性,降低構件剛度,影響結構承載力;有的會引起鋼筋鏽蝕、降低耐久性,影響正常使用要求。因此,應根據裂縫性質、大小、結構受力情況和使用要求,區別情況,及時進行治理。
1.裂縫治理原則
(1)必須充分了解設計意圖和技術要求,嚴格遵循設計和施工規範的有關規定。
(2)應認真分析裂縫產生的原因和性質,根據不同受力情況和使用要求,分別采取不同的治理方法。
(3)裂縫處理後應能保證結構原有的承載能力、整體性以及防水、抗滲性能。處理時要考慮溫度、收縮應力較長時間的影響,以免處理後再出現新的裂縫。
(4)防止進一步人為的損傷結構和構件,盡量避免大動大補,並盡可能保持原結構的外觀。
(5)處理方法應從實際出發,在安全可靠的基礎上,要考慮技術上的可能性,力求施工簡單易行,以符合經濟合理的原則。
2.裂縫修補方法
(1)表麵裂縫封閉處理
用切割機(鋸片厚度1.8mm)沿裂縫方向開出深5-10 mm的小才槽;用鋼絲刷清除裂縫周邊的鬆動物,用高壓空氣將裂縫清吹幹淨,用丙酮清洗一遍;用毛刷將裂縫表麵塗一層環氧漿液,待漿液半幹後用刮刀將環氧膠泥刮塗在小槽內,並壓實,處理平整。
(2)內部裂縫修補
內部修補法係用壓漿泵將膠結料壓入裂縫中,由於其凝結、硬化而起到補縫作用,以恢複結構的整體性。
五、結語
綜上所述,混凝土橋梁裂縫的形成因素繁多,影響因素也是多方麵的,需要在設計和施工過程中高度重視,嚴格按照相關規範、技術標準進行設計、施(shi)工(gong)。在(zai)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong),必(bi)須(xu)加(jia)強(qiang)對(dui)橋(qiao)梁(liang)的(de)管(guan)理(li),定(ding)期(qi)對(dui)橋(qiao)梁(liang)進(jin)行(xing)檢(jian)查(zha),了(le)解(jie)橋(qiao)梁(liang)的(de)使(shi)用(yong)狀(zhuang)況(kuang),損(sun)害(hai)程(cheng)度(du)以(yi)及(ji)裂(lie)縫(feng)的(de)發(fa)展(zhan)情(qing)況(kuang),及(ji)時(shi)對(dui)橋(qiao)梁(liang)狀(zhuang)況(kuang)做(zuo)出(chu)判(pan)斷(duan),並(bing)及(ji)時(shi)進(jin)行(xing)維(wei)修(xiu)處(chu)理(li),確(que)保(bao)橋(qiao)梁(liang)安(an)全(quan)運(yun)營(ying)。