混凝土橋梁裂縫的探討

1、混凝土橋梁裂縫的探討摘要 至改革開放以來，國內(nèi)經(jīng)濟迅猛發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施也不斷增加。然而新老橋梁 在使用過程中均出現(xiàn)不同程度不同類型的病害，其中最為普遍的是主要承重構(gòu)件混凝土的開 裂?；炷烈蚱淙〔膹V泛、價格低廉，抗壓強度高，可澆筑成各種形狀，并且耐火性好，不 易風化，養(yǎng)護費用低，成為當今世界建筑結(jié)構(gòu)中使用最廣泛的建筑材料。而混凝土的開裂在 使用荷載或外界物理、化學因素的作用下，不斷地產(chǎn)生和擴展，引起混凝土碳化、保護層剝 落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強度與剛度受到削弱，耐久性降低，嚴重吋甚至發(fā)生一些垮塌的 事故。因此，木文針對鋼筋混凝土橋梁裂縫問題的種類、形成原因及處理方法進行研究和探 討，得出以

2、相關(guān)結(jié)論，以供參考。discussion on crack of concrete bridgeabstract since the reform and opening up, the rapid development of domestic economy， tran sportatio n infrastructure is also in creasing. however, there are differe nt degrees of disease among the new and old bridges in the course of using. the most co

3、mm on is the cracking of the main load bearing member concrete. concrete because of its material, low price, high compressive strength, cast into various shapes, and the fire resistance of the good, not easily weathered, low maintenance costs become most widely used construction materials used in bu

4、ilding structures in the world of today. and cracki ng of the con crete un der loading or environ mental physical and chemical factors, conti nu ous gen erati on and expansi on，caused by carbonati on of con crete, protection layer spalli ng, corrosion of reinforcement, concrete strength and stiffnes

5、s weakened, reducing the durability, serious when even some collapse accident. therefore, this paper studies and discusses the types, forming reasons and treatment methods of the crack problems of reinforeed concrete bridge, and draws a conclusion, for ref ere nee.key word reinforced concrete bridge

6、 crack reason control目錄弓i言 1一、鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中常見的裂縫種類及成因分析 11荷載引起的裂縫11.2溫度變化引起的裂縫21.3收縮引起的裂縫21.4地基礎(chǔ)變型引起的裂縫31.5鋼筋銹蝕引起的裂縫 31.6凍脹引起的裂縫31.7施工材料質(zhì)量與施工工藝質(zhì)量引起的裂縫3二、混凝土裂縫的控制方法和處理措施32混凝土裂縫的控制方法42.1.1針對溫度變化的控制2.1.2針對地基沉降不均勻的控制2.1.3混凝土的養(yǎng)護方面2.1.4各國規(guī)范所采用的裂縫控制方法2.2混凝土裂縫的處理措施5結(jié)論7感謝語8參考文獻 9引言近些年來，我國城市化迅速發(fā)展，國家加強了對道路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施

7、的建設(shè)，越來越多 的道路橋梁工程出現(xiàn)在城市中。據(jù)交通部最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國約有73. 5萬座公路橋梁（不含 市政橋梁），為人們創(chuàng)造了更舒適的生活環(huán)境。橋梁是公路中的重要構(gòu)造物，橋梁的安全對整 個公路來說占有非常重要的地位。在伴隨著近些年來各地多起橋梁倒塌、毀壞事故的發(fā)生， 國家對橋梁的安全性更加重視，特別是大跨度的特殊結(jié)構(gòu)橋梁要求進行定期檢查或特殊檢查, 但是存在于廣大縣鄉(xiāng)公路中的中小跨徑橋梁卻經(jīng)常地被勿視，其中一些橋梁更是年代久遠， 所以它的危險系數(shù)更高，更是值得大家的關(guān)注?；炷两Y(jié)構(gòu)一旦岀現(xiàn)病害，如果重視不夠， 未及時進行修補或加固，最終導致病害的快速發(fā)展，出現(xiàn)缺陷，如裂縫、鋼筋銹蝕、開裂、

8、 基礎(chǔ)沉降、傾斜等，給橋梁帶來安全隱患，交通受到影響。如果因此而出現(xiàn)橋梁垮塌，就會 對人民群眾的生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成很人的威脅。所以說對橋梁進行檢查，發(fā)現(xiàn)橋結(jié)構(gòu)存在的 裂縫，對裂縫的種類和原因進行判決斷，對橋梁的安全運營有著重要的意義。一、鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中常見的裂縫種類及成因分析1.1荷載引起的裂縫荷載引起的裂縫分來直接應(yīng)力裂縫與次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫是指外荷載引起的直接應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，產(chǎn)生的主要原因有以下幾個方面: 首先，在施工之前的設(shè)計階段。沒有選擇合理的計算模型；在計算吋漏算或少算了荷載；在 對內(nèi)力與配筋進行計算時產(chǎn)生了錯誤；沒有實事求是的對受力大小進行估計，導致假設(shè)的結(jié) 構(gòu)受力與實

9、際受力和去甚遠；對于安全系數(shù)的要求偏低，導致結(jié)構(gòu)安全系數(shù)達不到實際需求。 然后就是施工階段。施工現(xiàn)場比較混亂，材料和工具胡亂的堆放；施工人員在施工過程中， 沒有認識到設(shè)計圖紙的重要性，沒有嚴格按照施工順序進行施工，導致結(jié)構(gòu)受力模式發(fā)生變 化；對于預制結(jié)構(gòu)受力特點沒有清晰的了解，造成施工過程中任意的進行運輸、安裝、起吊、 翻身。最后，使用階段。這個階段不是設(shè)計和施工人員所能控制的。如一些自然災(zāi)害的發(fā)牛, 如發(fā)生地震、滑坡、泥石流、大風和大雪等；一些較重的車輛超岀了當初設(shè)計的載荷從橋上 通過，或是在經(jīng)過的過程中產(chǎn)生撞擊。次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次生應(yīng)力產(chǎn)生裂縫，產(chǎn)生的原因有：在設(shè)計階段，一些

10、常規(guī)的問題并不能完全通過圖紙準確的模擬計算出來的，只能通過以往經(jīng)驗來進行設(shè)置。例 如，在實際的橋梁結(jié)構(gòu)中，常常需要一些牛腿、孔洞的出現(xiàn)，然而這些牛腿和孔洞的出現(xiàn)將 會給設(shè)計帶來較大的困難，因為根據(jù)有關(guān)研究表明，當將孔洞設(shè)置在受力構(gòu)件上以后，受力 構(gòu)件上的力流將會產(chǎn)生繞射現(xiàn)象。這種繞射現(xiàn)彖會使力流較為集中的出現(xiàn)在孔洞附近。所以, 在遇到這種情況時，如果不能給予有效的處理，將會有裂縫出現(xiàn)在這些結(jié)構(gòu)的受力鋼筋截斷 出、構(gòu)件的形狀突變處或者構(gòu)件的轉(zhuǎn)角處。12溫度變化引起的裂縫眾所周知，物體一般都具有熱脹冷縮的特點，混凝土也不例外。當混凝土所處的環(huán)境溫 度發(fā)生變化時，混凝土的形狀會發(fā)生變化，這時若有外力

11、阻撓混凝土的變形，混凝土的結(jié)構(gòu) 內(nèi)部將會產(chǎn)生應(yīng)力，如果應(yīng)力超過了混凝土所能承受的拉仲強度，那么混凝土將會有裂縫產(chǎn) 生。這種裂縫會隨著溫度的變化而變化，因此叫做溫度裂縫。氣溫驟降、冬季施工措施不當、 水化熱、年溫差以及蒸汽養(yǎng)護等都是引起溫度變化主要原因。1.3收縮引起的裂縫一般的，當混凝土結(jié)構(gòu)物澆筑成形以后，在其前期膠凝材料硬化過程中，會發(fā)生復雜的 物理化學反應(yīng)，混凝土內(nèi)部形成大量的水化熱，內(nèi)部溫度升高，內(nèi)部的自由水在溫度場的作 用下，逐漸向表層移動，最后向外界蒸發(fā)，這就使得混凝土表面脫水很快，而水分的蒸發(fā)， 導致混凝土收縮，但表面收縮比內(nèi)部收縮要大，這就產(chǎn)生了拉應(yīng)力，這種拉應(yīng)力首先引起了 混凝

12、土表面開裂，這種表而裂縫非常細小?；炷两K凝以后，其強度增長迅速，特別是在終 凝完成后7天內(nèi)，一般強度能夠達到設(shè)計強度的75%,早強混凝土 7天強度可能達到設(shè)計強 度的100%,此時如果出現(xiàn)收縮裂縫，那么裂縫一般較寬，像蜘蛛網(wǎng)一樣呈發(fā)散性龜裂，受 外界風吹雨淋，陽光照射等環(huán)境變化影響，迅速發(fā)展，嚴重可導致大面積網(wǎng)狀裂縫。混凝土早期養(yǎng)護非常重要，當澆筑完成以后，和當?shù)貧夂蛳噙m應(yīng)的養(yǎng)護方法，準確的二 次抹而的時機，這些都能夠大大減少混凝土表而收縮裂縫的產(chǎn)生，如果早期表面列覆蓋，受 風吹口期曬影響，會使得表面水份流失大，收縮大，從而產(chǎn)生的拉應(yīng)力也大，而混凝土強度 早期較低，所以收縮裂縫也就易產(chǎn)生。在

13、我國南方地區(qū)，由于常年潮濕溫熱，氣溫高，當混 凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成以后，要及時覆蓋，以防止表面水分蒸發(fā)過快，而形成收縮裂縫。收縮引起的裂縫也具體分為塑性收縮、縮水收縮、自生收縮、炭化收縮。14地基礎(chǔ)變形引起的收縮地基礎(chǔ)變形引起的裂縫是由于地基礎(chǔ)水平方向發(fā)生了移動或豎向發(fā)生了不均勻的沉降， 使結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生了附加的應(yīng)力，當附加應(yīng)力超過了混凝土的抗拉限，就會產(chǎn)生裂縫。導致地 基礎(chǔ)不均勻沉降的原因有很多，如在對地基礎(chǔ)進行勘察的時候沒有較高的精度，產(chǎn)生一定的 誤差；地基結(jié)構(gòu)存在著較大的差異性；對地基的建設(shè)造是分期建造的等等。15鋼筋銹蝕引起的裂縫鋼筋銹蝕是指混凝土中的鋼筋與空氣中的氧氣和水分接觸發(fā)生氧化反應(yīng)

14、，導致銹蝕的原 因一般是混凝土的保護層不夠或有著較差質(zhì)量。鋼筋銹蝕之后的體積會比原來的大出許多， 這樣就會對混凝土產(chǎn)生一定的膨脹力，當超過混凝土的承受范圍，就會產(chǎn)生沿鋼筋縱向的裂 縫，而且其屮的銹跡還會沿著裂縫滲到混凝土的表面，這樣就減少鋼筋與混凝土的有效接觸 面積，削弱了握裹力，隨之混凝土的結(jié)構(gòu)承載能力會有所下降，進而會有其他形式的裂縫出 現(xiàn)。1.6凍脹引起的裂縫當吸水飽和的混凝土處于空氣氣溫低于零度時，將會產(chǎn)生冰凍現(xiàn)象，發(fā)牛冰凍以后混凝 土的體積將會比原來體積大岀9%左右，這時的混凝土產(chǎn)生一定的膨脹應(yīng)力；與此同時，在 微觀結(jié)構(gòu)中的過冷水會造成滲透壓的產(chǎn)生，加大混凝土中的膨脹力，降低混凝土的

15、強度，使 混凝土產(chǎn)生裂縫。1. 7施工材料質(zhì)量與施工工藝質(zhì)量引起的裂縫施工材料和施工工藝的碩量也會引起裂縫，即是平常所見的豆腐渣工程。如使用了過期 的水泥或水泥的質(zhì)量達不到施工的要求，砂石的粒徑、級配與雜質(zhì)含量的多少，以及堿骨料 掇應(yīng)也會引起質(zhì)量問題，此外，拌和水及外加劑的添加也會對質(zhì)量造成影響等等。二、混凝土橋梁裂縫的控制方法和處理方式在2009年開工的哈爾濱到齊齊哈爾的哈齊客運專線，地處于中國最東北，濕寒地區(qū)。 夏天溫度能達到30攝氏度以上，晚上溫度10度以下，風力大，濕度50%以上，最冷溫度達 到了零下30攝氏度，年溫差達到了 60度以上。日照時間夏天2點天亮，3點日出，一直到 下午7點

16、日落。在此狀況下正在進行施工的哈齊客運專線的主要組成部分600噸箱梁從梁體 到墩臺，在施工前標段出現(xiàn)了混凝土裂縫。由中鐵十五局第六工程有限公司承建的哈齊客運 專線，其高架橋535跨。在施工前期，由于缺少經(jīng)驗，忽略了日照、時間、溫差、凍脹等對 混凝土的影響，引發(fā)了種種問題，預應(yīng)力孔道灌漿后沿管道方向的凍脹裂縫；混凝土早期受 凍，構(gòu)件表面出現(xiàn)裂紋；多因素、復雜的地質(zhì)環(huán)境，惡劣的氣候環(huán)境，綜合影響差施工質(zhì)量。 此公司的技術(shù)人員，經(jīng)設(shè)根據(jù)實際情況，整理混凝土的澆筑時間，選用速凝混凝土，使用蒸 汽養(yǎng)護，以完成部分選用土工布覆蓋，灑水養(yǎng)護，根據(jù)溫濕度，再滿足混凝土的強度的前提 下，調(diào)整配合比，地基應(yīng)經(jīng)換填

17、，樁基處理，保證地基承載力。由上所看，引起混凝土橋梁裂縫的原因是多方面的，是一種或幾種因素的共同作用的， 嚴重影響著我們的施工質(zhì)量，威脅著人民的生命安全，損失著國家財產(chǎn)。而這些所有的一切, 通過技術(shù)人員的知識與多年經(jīng)驗，這些都是可以避免的，以下就是混凝土橋梁裂縫的控制措 施與常見的處理措施。2. 1混凝土橋梁裂縫的控制方法2. 1. 1針對溫度變化的控制對于由溫度引起的裂縫，首先，可以采取在墻體中設(shè)置伸縮縫的措施來解決。特別是那 些較容易因溫度變化而產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)處合理地增設(shè)一些伸縮縫。其次，實行分段施工也能 夠緩解因溫度變化而產(chǎn)生的裂縫。再次，對于外界溫度變化較大的區(qū)域，采取設(shè)置隔熱層的 方

18、法也是很必要的，隔熱層能夠有效地防止結(jié)構(gòu)冷熱不均勻現(xiàn)象的發(fā)牛，進而減少裂縫的產(chǎn) 生。2. 1. 2針對地基沉降不均勻的控制在確定施工z前，首先要科學的對地基土質(zhì)進行檢測。采用現(xiàn)代合理的科學技術(shù)，將地 基土質(zhì)的基本情況測量出來，這樣以便為堅實的建筑基礎(chǔ)。其次，將沉降縫合理的設(shè)置在建 筑結(jié)構(gòu)易發(fā)生裂縫處，可以有效地減少裂縫產(chǎn)牛的幾率。另外，還可以將建筑結(jié)構(gòu)分割成若 干單元，這樣可以拉開不同沉降之間的距離，減少彼此之間的應(yīng)力，也是減少地裂縫產(chǎn)生的 有效方法。還要對建筑材料合理的使用，合理的進行科學規(guī)劃，將建筑的整體性保持好，減 少裂縫的產(chǎn)生。2.1.3混凝土的養(yǎng)護方面混凝土的養(yǎng)護是一項非常復雜的系統(tǒng)

19、工程，特別是混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的控制和預防工作， 將貫穿整個混凝土的生產(chǎn)和施工過程。對于預防混凝土裂縫最為重要的就是避免早期水分蒸 發(fā)引起的裂縫，早期的水分蒸發(fā)引起的裂縫會大大增加早期收縮和后期收縮的發(fā)牛。因此， 應(yīng)當采取有效的方法來控制早期混凝土水分的蒸發(fā)，以防止混凝土的早期裂縫引起的內(nèi)部缺 陷。2.1. 4各國規(guī)范所釆用的裂縫控制方法中國規(guī)范(gb50010 - 2002) 中國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(gb50010-2002) 裂縫控制 驗算時，最大裂縫寬度的限值以及相應(yīng)的裂縫控制等級應(yīng)根據(jù)構(gòu)建設(shè)所處的環(huán)境類別來進行 確定，并且在驗算止截面裂痕或受拉邊緣應(yīng)力時要按照三級裂縫的規(guī)定來進行。美國規(guī)范

20、aci (318-2005)根據(jù)預壓受拉區(qū)在使用荷載下計算的邊緣纖維最大應(yīng)力，將 預應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件分為以下三種級別：構(gòu)件未開裂為u級，構(gòu)件處于開裂和未開裂狀態(tài) 之間為t級、構(gòu)件開裂為c級。歐洲規(guī)范en1992-1-k2004)基于裂縫控制提出最小鋼筋面積和限制壓力等系列公式。 另外對于滿足規(guī)定時，裂縫寬度不會超過規(guī)定的值，可不對裂縫寬度進行計算而認為滿足要 求。鋼筋應(yīng)力應(yīng)根據(jù)相關(guān)作用組合下的開裂截而計算。2. 2混凝土橋梁裂縫的處理方法裂縫的處理方法有以下幾個：1) 表面粘貼修補法。表面粘貼法是指用膠劑把玻璃板等材料粘貼在裂縫部位的混凝土面 上，達到封閉裂縫目的的一種修補方法。它包括玻璃布

21、粘貼和鋼板粘貼。2) 表面噴漿法。噴漿修補是在經(jīng)鑿毛處理，噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層 來封閉裂縫的一種修補方法。根據(jù)裂縫的部位、性質(zhì)和修理要求與條件，可采用素混凝土噴 漿、掛網(wǎng)噴漿或擋土掛網(wǎng)噴漿結(jié)合鑿槽嵌補修補方法。進行噴漿前，必須完成各項準備工作, 需要噴漿的結(jié)構(gòu)表面應(yīng)仔細敲擊，在敲擊屮發(fā)現(xiàn)剝離的部分應(yīng)當敲碎并除去，有缺陷的部位 應(yīng)先填補好，鋼筋混凝土須清除露筋上的鐵銹，噴漿前先用水沖洗結(jié)構(gòu)表面，并在開始噴漿 前先用水沖洗結(jié)構(gòu)表面，并在開始噴漿之前先把基層濕潤一下，然后再開始噴漿。3) 表面封閉修補法。通常是在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹脂保護膜。對容易活 動的窄小裂縫，如不

22、要求美觀，可用表面封閉法封閉裂縫。其做法是：將活動裂縫鑿開，用 噴砂法、氣水噴射法或兩者前用將內(nèi)部清理干凈，并用合適的能夠在現(xiàn)場模塑的柔性密封性 劑，如聚乙烯條、壓力縮膠貼帶等材料充填。4）鋼筋修補法。具體做法是封閉裂縫，鉆與結(jié)構(gòu)面成45并與裂縫平面約成90交叉的孔, 貫穿于裂縫的兩部分。泵送環(huán)氧填孔洞和裂縫，并每孔插入一根鋼筋。通過環(huán)氧使鋼筋與孔 壁粘牢固，并用環(huán)氧充填裂縫，把開裂的混凝土面粘合成一整體，從而達到加強裂縫截面強 度的目的。5）刻槽封閉或鑿嵌補。此法是用混凝土鋸、手動或氣動工具沿裂縫的裸露而鋸或鑿，使 擴大成槽形豁口后，在每條裂縫兩邊5mm-10mm范圍內(nèi)用鋼絲刷刷毛，再用噴射壓縮空氣吹凈（不得有水珠和