橋梁蓋梁裂縫原因分析及處理方法

1、.橋梁蓋梁裂縫原因分析及處理方法中國(guó)二十冶集團(tuán)XX 王湫 王瑜摘要：本文以某高速公路特大橋?yàn)槔?，闡述了橋梁蓋梁裂縫發(fā)生的原因和處理方法，為以后類似的工程提供參考。關(guān)鍵詞：大橋、蓋梁裂縫、原因分析、處理方法. v.1、工程概述某高速公路一座特大橋，橋梁全長(zhǎng)1014.04m，該橋位于R=3003.284m的平曲線上，、外側(cè)平曲線由空心板懸臂長(zhǎng)度的變化來(lái)形成?？v向布置為23×20+1×30+4×37.5+1×30+17×20m；橫向布置為2×0.5m護(hù)欄11.0m行車道1.0m護(hù)欄0.5m分隔帶，橋面全寬26.0m，橋面凈寬2×1

2、1.0m，分左右兩幅，橋面設(shè)單向2的橫坡。設(shè)計(jì)荷載為汽車超20級(jí)、掛車120。上部構(gòu)造采用C50預(yù)應(yīng)力混凝土空心板。橋面設(shè)10cm厚C25水泥混凝土和6cm厚瀝青混凝土。橋面連續(xù)，橋臺(tái)處設(shè)有SG-40型伸縮縫。鉸縫、防撞墻采用C25混凝土。下部構(gòu)造采用樁柱式3柱墩臺(tái)、鉆孔灌注樁根底。墩臺(tái)帽、立柱采用C30混凝土、樁根底均采用C25混凝土，護(hù)坡采用7.5*漿砌片石。2、23*、29*墩蓋梁裂縫在竣工驗(yàn)收前對(duì)全線的橋梁進(jìn)展的定期檢查中，發(fā)現(xiàn)23*、29*墩蓋梁有不同程度的裂縫。蓋梁側(cè)面均有較長(zhǎng)斜向裂縫，多數(shù)已貫穿蓋梁頂面。其中右幅23*墩有27條裂縫，超限的有7條，最寬1.9mm；左幅23*墩15

3、條裂縫，超限4條，最寬0.73mm；右幅29*墩有13條裂縫，超限4條，最寬3mm；左幅29*墩有8條裂縫，沒(méi)有超限。需對(duì)橋梁裂縫成因進(jìn)展分析并進(jìn)展修補(bǔ)。裂縫照片見(jiàn)圖1。. v.(照片1R23*蓋梁開(kāi)裂(照片2R23*蓋梁開(kāi)裂(照片3R29*蓋梁大面積開(kāi)裂破損XX側(cè)(照片4R29*蓋梁砼嚴(yán)重開(kāi)裂(浦東側(cè)). v.3、裂縫原因分析3.1裂縫的類型及發(fā)生原因針對(duì)裂縫問(wèn)題，一方面立刻組織技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)整個(gè)大橋逐樁進(jìn)展排查，對(duì)提出的問(wèn)題進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，同時(shí)組織人員調(diào)閱存檔的施工原始記錄，查閱相關(guān)資料，與當(dāng)時(shí)的工程部施工人員進(jìn)展討論，分析可能導(dǎo)致蓋梁裂縫的原因有如下幾種：蓋梁較淺的豎向外表短細(xì)裂縫一般是

4、由于溫差和混凝土收縮引起的,這種裂縫呈中間大兩頭逐漸變小趨勢(shì);寬度較大的豎向深層裂縫是由于局部應(yīng)力集中造成的豎向劈裂,這種裂縫一般由蓋梁頂部向下開(kāi)展,裂縫寬度呈上頭大下頭逐漸變小趨勢(shì)。蓋梁最大拉應(yīng)力位于橋墩頂處上緣,所以蓋梁墩頂處上緣沿縱向裂縫與承受的作用力有關(guān),為受力裂縫。蓋梁上緣其它部位拉應(yīng)力處于較低的水平,因此此類裂縫不是受力裂縫,是由于溫差和混凝土收縮引起的。此外,在帽梁端頭由于受雨水和大氣的影響,使鋼筋局部銹蝕,而使混凝土產(chǎn)生一些有規(guī)那么和無(wú)規(guī)那么裂縫,進(jìn)而腐蝕粉化影響梁的使用壽命。1砼收縮引起的裂縫；混凝土自身特性是產(chǎn)生裂縫的重要因素。由于混凝土的物理、化學(xué)性質(zhì)決定了早期收縮將導(dǎo)致

5、外表裂縫的發(fā)生。進(jìn)入硬化階段, 由于橋墩蓋梁混凝土體積較大, 水化熱將使內(nèi)外產(chǎn)生溫差效應(yīng), 這是導(dǎo)致蓋梁豎向裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要原因。由于養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，不到位也會(huì)使砼發(fā)生自身收縮，使蓋梁發(fā)生裂縫。2) 材料和外界環(huán)境溫度的影響。水泥的成分變化及各種外加劑如早強(qiáng)劑、減水劑的使用, 以及由于外界環(huán)境的變化和影響, 有害離子與混凝土骨料之間的反響, 更容易造成混凝土的開(kāi)裂。砼澆筑后，水泥水化放熱，砼溫度先升高，然后降低，溫度降低過(guò)程伴隨體積收縮熱脹冷縮。3) 設(shè)計(jì)方面原因。由于設(shè)計(jì)規(guī)X對(duì)橋墩頂帽局部受力沒(méi)有明確的變形裂縫規(guī)定, 混凝土開(kāi)裂問(wèn)題尚未成為設(shè)計(jì)控制指標(biāo), 并且大多數(shù)設(shè)計(jì)單位普遍采用標(biāo)準(zhǔn)圖, 蓋

6、梁頂面配筋數(shù)量缺乏，導(dǎo)致蓋梁出現(xiàn)裂縫。4) 施工工藝質(zhì)量引起的裂縫施工質(zhì)量控制不嚴(yán),標(biāo)高控制不嚴(yán),出現(xiàn)支座不平順現(xiàn)象, 導(dǎo)致橋墩頂帽受力不均, 將加劇豎向裂縫的開(kāi)展。5) 荷載作用產(chǎn)生的裂縫在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)外力作用下, 混凝土的X變將導(dǎo)致混凝土的力學(xué)性能下降, 裂縫的發(fā)生和開(kāi)展也是可能的。外部荷載的低周長(zhǎng)期作用將導(dǎo)致混凝土材料的低周疲勞條件下抗拉強(qiáng)度的降低, 裂縫更容易發(fā)生。 3.2分析本工程裂縫發(fā)生的具體原因通過(guò)查閱施工原始記錄，23*墩29*墩為現(xiàn)澆箱梁，長(zhǎng)度為210m，19*墩23*墩為四跨一聯(lián)先簡(jiǎn)支后連續(xù)空心板，長(zhǎng)度為80m，29*墩35*墩為6跨一聯(lián)先簡(jiǎn)支后連續(xù)空心板，長(zhǎng)度為120m， 1

7、9*墩和35*墩處設(shè)置QMF80型異型鋼伸縮縫，23*墩和29*墩處設(shè)置D160型型鋼伸縮縫。出現(xiàn)裂縫的23*和29*蓋梁位于空心板和現(xiàn)澆箱梁交接處，由于空心板側(cè)和現(xiàn)澆箱梁側(cè)蓋梁高度不一，且考慮現(xiàn)澆箱梁側(cè)施工工作面，此處蓋梁分兩次澆筑砼，第一次澆筑到現(xiàn)澆箱梁施工高度，待現(xiàn)澆箱梁全部施工完成后再澆筑空心板側(cè)剩余蓋梁砼，23*墩和29*墩第一次澆筑蓋梁截面尺寸為：170cm×130cm(寬×高)，上下主筋是25二級(jí)鋼筋，箍筋為10一級(jí)鋼筋；第二次澆筑蓋梁截面尺寸為：59cm×119.7cm(寬×高)，主筋是25二級(jí)鋼筋，砼強(qiáng)度等級(jí)為C30，現(xiàn)場(chǎng)攪拌站自行攪拌

8、，二次收漿后開(kāi)場(chǎng)灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7天?，F(xiàn)澆箱梁是從23*墩到29*墩順序施工的，共分四段，第一段先施工23*25*，左幅開(kāi)場(chǎng)安裝模板時(shí)間為2006年10月3日，右幅開(kāi)場(chǎng)安裝模板時(shí)間為2006年9月15日，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的支架預(yù)壓，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，日沉降量小于設(shè)計(jì)要求后開(kāi)場(chǎng)安裝鋼筋。23跨空心板和30跨空心板采用汽車吊安裝，23跨空心板安裝時(shí)間為2007年6月12日，30跨空心板安裝時(shí)間為2007年6月13日，2007年6月16日，距離23*墩和29*墩蓋梁第二次砼澆筑時(shí)間在7天左右. v.。具體施工時(shí)間見(jiàn)下表：序號(hào)部 位砼澆筑時(shí)間溫 度現(xiàn)澆箱梁施工施工時(shí)間123*墩左幅蓋梁第一次澆筑

9、砼06.7.27室外平均溫度202325*左幅模板安裝2006.10.3223*墩右幅蓋梁第一次澆筑砼06.8.423跨空心板安裝2007.6.12329*墩左幅蓋梁第一次澆筑砼06.8.2830跨空心板安裝2007.6.132007.6.16429*墩右幅蓋梁第一次澆筑砼06.8.20523*墩左幅蓋梁第二次澆筑砼07.6.3室外平均溫度20623*墩右幅蓋梁第二次澆筑砼07.6.5729*墩左幅蓋梁第二次澆筑砼07.6.7829*墩右幅蓋梁第二次澆筑砼07.6.9. v.通過(guò)查閱施工原始記錄發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)蓋梁的施工過(guò)程中，均按照正常的施工工序和過(guò)程進(jìn)展，各項(xiàng)檢測(cè)工程均合格。從蓋梁施工完畢到交

10、工驗(yàn)收整個(gè)過(guò)程中，都沒(méi)有裂縫發(fā)生，說(shuō)明該裂縫為收縮裂縫、溫度裂縫的可能性很小，檢查橋梁支座，支座水平，不存在受力不均現(xiàn)象。通過(guò)觀察裂縫，23*、29*蓋梁兩個(gè)側(cè)面均有較多斜向裂縫，貫穿至蓋梁底部，最大縫寬3mm,且表現(xiàn)為上寬下窄，屬于典型的受力裂縫。經(jīng)過(guò)引發(fā)裂縫的原因分析，考慮可能是伸縮縫不能正常伸縮引起，伸縮縫安裝是先鋪好瀝青砼路面，再切縫安裝伸縮縫，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)伸縮縫處檢查，蓋梁伸縮縫處塞滿了各種建筑垃圾，通過(guò)上面對(duì)施工過(guò)程的分析和裂縫分布的分析，推斷出蓋梁裂縫是由于建筑垃圾塞滿了L型蓋梁與小箱梁之間預(yù)留的伸縮縫，梁板伸縮收到限制，導(dǎo)致蓋梁開(kāi)裂，此結(jié)論得到有關(guān)專家們的認(rèn)同。4、裂縫的處理方法首

11、先將引起蓋梁裂縫的伸縮縫中雜物清理干凈，確保梁板能正常伸縮，不對(duì)蓋梁產(chǎn)生水平力，其次分外表細(xì)小裂縫和受力裂縫兩局部分別進(jìn)展處理。4.1外表細(xì)小裂縫蓋梁外表的細(xì)小裂縫小于0.2mm多是由于溫度裂縫、水化收縮裂縫以及由于碳化引起的收縮裂縫。這一類裂縫對(duì)混凝土的承載力不構(gòu)成影響，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)影響其平安性。但對(duì)構(gòu)造的耐久性卻構(gòu)成危害，通過(guò)涂裝保護(hù)法來(lái)到達(dá)保護(hù)目的的，對(duì)縫寬小于0.12mm的裂縫采用裂縫修補(bǔ)膠涂刷封閉，縫寬0.12mm的裂縫采用低壓灌漿。4.1.1裂縫封閉施工首先對(duì)需進(jìn)展作業(yè)的裂縫位置進(jìn)展定位，用鋼絲刷等工具去除外表灰塵、白灰及松散的浮渣等污物，再用毛刷蘸酒精等有機(jī)溶劑，把縫兩側(cè)2030

12、mm處擦拭干凈并保持枯燥。然后用環(huán)氧樹(shù)脂膠泥進(jìn)展封閉。先在裂縫兩側(cè)寬2030mm涂一層環(huán)氧樹(shù)脂基液，后抹一層厚1mm左右、寬5060mm的環(huán)氧樹(shù)脂膠泥，抹膠泥時(shí)應(yīng)防止產(chǎn)生小氣孔和氣泡，保證封閉可靠。4.1.2裂縫灌漿施工1)清縫，打磨裂縫外表，去除縫口外表的松散雜物，用0.2MPa氣壓壓縮空氣去除裂縫打磨X圍，用丙酮進(jìn)展清洗，擦清外表。2)標(biāo)注灌膠底座的位置，確定灌膠底座的位置和間距，在裂縫端部、裂縫穿插處和裂縫較寬處設(shè)置灌膠嘴，底座間距為2540cm。3)埋設(shè)灌漿嘴4)封縫，裂縫同時(shí)封閉，防止裂縫相互貫穿而跑氣跑膠。5)密封檢查，封縫材料固化后進(jìn)展檢查，從灌漿最中通入氣壓為0.2MPa壓縮空

13、氣，檢查密封效果。對(duì)漏氣部位進(jìn)展補(bǔ)封處理。6)配漿7)灌漿，觀察膠水注入量，加壓后前2小時(shí)每20分鐘觀察一次并做記錄，加壓24小時(shí)后撤除注射器，記錄最終注膠量，取芯檢查，判斷注膠量是否到位。8)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)一晝夜，假設(shè)溫度過(guò)低，那么相應(yīng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。4.2受力裂縫這類裂縫是由于構(gòu)造受力引起，直接影響構(gòu)造的平安性和耐久性。在構(gòu)造計(jì)算的根底上，采用粘貼鋼板壓力注膠法與構(gòu)件混凝土粘接成一體，對(duì)構(gòu)造進(jìn)展補(bǔ)強(qiáng)。4.2.1工藝流程：粘鋼區(qū)域砼外表處理鉆孔植埋螺桿 待粘貼鋼板打孔與外表處理 安裝鍍鋅鋼板 封邊 灌注構(gòu)造膠4.2.2施工工序1外表處理，根據(jù)施工圖紙的要求并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定位，在需粘貼鋼板加固砼外表

14、放出鋼板位置大樣，鑿除需粘貼砼外表的表層砂漿25mm，使粗骨料外露，外表不平的地方鑿平，再用鋼絲刷去除外表浮漿，剔除表層疏松物，最后用無(wú)油壓縮空氣吹除外表粉塵，待完全枯燥后用脫脂棉沾丙酮擦拭外表。2直埋螺栓，依照設(shè)計(jì)圖紙的要求，放出需鉆孔的位置，對(duì)照原蓋梁圖紙，防止鉆孔時(shí)碰及鋼筋，用壓縮空氣清理孔內(nèi)浮塵，在用丙酮清孔，在孔內(nèi)灌注2/3孔深的構(gòu)造膠，用丙酮清洗螺栓，之后安裝錨固螺栓。3鋼板打孔與外表處理，首先對(duì)待粘貼的鋼板進(jìn)展下料和打孔，然后對(duì)鋼板的粘貼面進(jìn)展除銹和粗糙處理，粗糙度越大越好，打磨紋路與鋼板受力方向垂直。4安裝鋼板，將鋼板固定在螺栓上，并保證鋼板與砼外表的間隙在3mm以上，以確保灌注膠層的厚度。5封邊,將注入最粘結(jié)在鋼板的注入孔上，再在鋼板角點(diǎn)處及鋼板邊緣插入排氣管，排氣管間距3040cm，在螺桿上罩上蓋碗，然后用鋼板封邊膠封閉鋼板邊緣，完成封邊。6灌注構(gòu)造膠，待封邊膠固化后，用泵將粘鋼灌注膠從注入嘴灌注到鋼板和砼的空隙中，灌注工作持續(xù)到所有排氣管均有膠液流出。在灌注過(guò)程中，用橡皮錘敲打鋼板以確認(rèn)是否灌注密實(shí)。通過(guò)上述處理，橋梁蓋梁裂縫沒(méi)再繼續(xù)開(kāi)展，恢復(fù)了構(gòu)造的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，通過(guò)了業(yè)主的檢測(cè)并順利通過(guò)竣工驗(yàn)收。5、結(jié)語(yǔ)經(jīng)過(guò)以上分析可以得出，在施工過(guò)程中特別應(yīng)注重施工原始記錄和施工影像資料的收集和保存工作，在本工程實(shí)例中正是通過(guò)查閱第一手施工資料，為正確找出