混凝土橋梁病害診斷技術(shù)

1、混凝土橋梁病害診斷技術(shù) 第一章 混凝土橋梁裂縫診斷技術(shù) 引子混凝土橋梁病害的主要表現(xiàn)形式： 1、裂縫 2、變形（變位） 3、腐蝕對混凝土結(jié)構(gòu)而言，其病害的最終形式是裂縫。所有混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫都是由于混凝土中拉應(yīng)變超過當(dāng)時(shí)的混凝土極限拉應(yīng)變而產(chǎn)生的，因此混凝土裂縫都是受力裂縫。為了與公路橋涵規(guī)范所述的裂縫類型相對應(yīng)，裂縫所產(chǎn)生的原因分為兩類：1、非荷載裂縫由于材料自身內(nèi)力引起裂縫，如材料自損和劣化； 2、荷載裂縫由于外荷載、預(yù)應(yīng)力作用、溫度變化、混凝土收縮、徐變及支座變位等引起的裂縫。雖然裂縫在規(guī)范里是作為正常使用狀態(tài)中耐久性來評價(jià)，但結(jié)構(gòu)損壞乃致倒塌往往是從裂縫的擴(kuò)展開始的，由安全狀態(tài)隨著時(shí)間

2、的延伸而逐漸轉(zhuǎn)化為不安全狀態(tài)，因此結(jié)構(gòu)耐久性問題實(shí)質(zhì)也是安全問題，必須引起重視。第一節(jié) 非荷載裂縫一、混凝土收縮裂縫1、混凝土收縮原因1）混凝土組成：粗骨料細(xì)骨料膠結(jié)料：水泥水水化水泥凝膠體水泥石2）混凝土收縮實(shí)為水泥石收縮，有三種原因： 化學(xué)收縮水化過程中體積縮小 物理收縮自由水蒸發(fā)、干燥引起體積縮小 碳化收縮空氣中CO2與混凝土中Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生CaCO3析出水分蒸發(fā)，促使體積縮小。 2、混凝土收縮裂縫的原因自由收縮受到約束當(dāng)收縮受到約束而產(chǎn)生的拉應(yīng)變大于當(dāng)時(shí)混凝土的極限拉應(yīng)變就會產(chǎn)生與拉應(yīng)力方向相垂直的裂縫。1) 混凝土構(gòu)件表面收縮龜裂（圖1）圖1-a 混凝土表面龜裂圖1

3、-b 橋面鋪裝收縮裂縫 這類收縮裂縫多數(shù)是混凝土構(gòu)件表層由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，表層失水、干縮所造成。這類裂縫一般不深，多數(shù)深度不超過鋼筋保護(hù)層厚度。2）墩臺混凝土的豎向收縮裂縫 在巖石基礎(chǔ)上澆筑的墩臺混凝土，混凝土墩身要收縮，巖石基礎(chǔ)不收縮，由此產(chǎn)生收縮差，巖石基礎(chǔ)阻止墩身混凝土收縮而在橫向產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)該拉應(yīng)變大于該時(shí)段的混凝土極限拉應(yīng)變就會產(chǎn)生豎向裂縫，這類墩身、臺身的豎向裂縫為下寬上細(xì)，當(dāng)臺身較厚，由于表層收縮大、內(nèi)部收縮小，因此顯示表層裂縫寬些、內(nèi)部裂縫細(xì)些，一般不貫通（圖2）。 圖2 巖石基礎(chǔ)上混凝土橋臺豎直裂縫 在先澆筑好的混凝土承臺上再澆筑薄壁砼墻身（C30，水灰比達(dá)0.63，泵送砼）。

4、由于第一次澆筑的混凝土齡期長些，其收縮已完成一部分，后期收縮要小一些，但后澆的薄壁墻身收縮顯然要大于先澆部分混凝土的后期收縮量，導(dǎo)致產(chǎn)生收縮差而裂縫（圖3）。由于墻體薄，故裂縫一般貫通。圖3 在先澆注的混凝土承臺上澆注 橋臺墻身的混凝土收縮裂縫 斜拉橋塔底段混凝土豎向收縮裂縫（圖4）。 這類裂縫的深度一般不深。圖4 斜拉橋塔底裂縫維修方法：a、采用在裂縫內(nèi)注入特種樹脂膠，如壁可法。b、采用水泥基滲透結(jié)晶型漿料涂刷，如XYPEX（賽伯斯）。 預(yù)制T梁由于鋼模拆除不及時(shí)，T梁混凝土收縮受到鋼模板約束，造成最薄處的腹板豎向裂縫，圖5為蘇嘉杭高速公路T梁收縮裂縫。由于腹板較薄，這類收縮裂縫可能穿透腹板

5、厚度，但對承載能力基本上無影響。圖5 鋼模板拆模遲引起T梁腹板收縮裂縫 維修方法：封閉裂縫。 3）老橋混凝土腹板的碳化收縮現(xiàn)象 如蘇式T梁腹板經(jīng)常發(fā)現(xiàn)棗核形裂縫，即兩端細(xì)，中間粗。裂縫下端細(xì)是由于下緣配筋量大，裂縫上端由于逐漸上伸到受壓區(qū)而消失。裂縫中間粗有二個(gè)原因：一是腹板縱向水平鋼筋少；二是在原有裂縫基礎(chǔ)上，由于碳化收縮而使裂縫寬度增寬，圖6為蘇式T梁裂縫狀況。圖6 蘇式T梁裂縫4）預(yù)制構(gòu)件拼裝濕接頭收縮裂縫 拱片之間的橫系梁、橫隔板的兩端濕接頭產(chǎn)生收縮裂縫（圖7-a、b）。圖7-a 圖7-b 剛架拱（蘇州金雞橋）橫隔板濕接頭收縮裂縫危害性：a、產(chǎn)生橫向搖擺b、荷載橫向分布集中，降低承載能

6、力。c、造成拱片頂部橋面順橋向裂縫（圖8）。 圖8 剛架拱橋面縱向裂縫 維修要點(diǎn)：鑿除橫隔板兩端開裂的濕接段，澆注鋼筋混凝土圍套。混凝土采用無收縮自流平砂漿。 空心板梁剪力鉸鉸縫混凝土因收縮產(chǎn)生縫隙后，相鄰兩榀空心板在荷載作用下產(chǎn)生撓度不連續(xù)，因此導(dǎo)致鋪裝混凝土產(chǎn)生S形彎曲，在撓度小的梁邊產(chǎn)生負(fù)彎矩，當(dāng)橋面鋪裝鋼筋配筋率低時(shí)，易造成橋面沿梁長順橋向裂縫（圖9），由此降低橫橋向整體性，使荷載橫向分布集中，降低橋梁承載能力。圖9 空心板梁 橋面縱縫圖10 空心板梁剪力鉸收縮后橋面鋪裝混凝土裂縫分析維修要點(diǎn)：方案一：a、橋面鋪裝重新修筑，采用鋼筋鋼纖維混凝土；b、原剪力鉸鑿除，采用比板梁混凝土強(qiáng)度高

7、一 級的銑削型鋼纖維混凝土，含量為50Kg/m3；c、新橋面鋪裝與板梁之間結(jié)合面應(yīng)種植結(jié)合面抗剪鋼筋，兩端密一些，中央疏一些；方案二： 橫橋向施加體外預(yù)應(yīng)力。5）空心板梁封頭板砂漿收縮裂縫引起滲水（圖 11），使空腔內(nèi)聚積大量水，曾經(jīng)在一塊空心板梁的空腔底部鉆一小孔， 出水量達(dá)0.6m3，對普通鋼筋混凝土空心板梁的受荷裂縫在受荷時(shí)張開引起內(nèi)部水逐漸滲出，導(dǎo)致底部鋼筋銹蝕嚴(yán)重。圖11 空心板梁封頭板砂漿收縮裂縫滲水 6）空心板梁底面縱向裂縫（圖12）圖12該處縱向裂縫是與空心板梁空腔最低處相對應(yīng)，裂縫處有滲水痕跡，表明裂縫已貫通空腔底板厚度，裂縫寬度可由0.1mm0.5mm左右。其原因是混凝土收

8、縮所造成。對承載能力不影響，僅影響耐久性。維修要點(diǎn)：a、封閉裂縫。b、若有滲水痕跡，應(yīng)鑿洞，把空腔內(nèi)積水漏盡。7）中承式拱吊桿上端封錨混凝土因收縮裂縫滲水，通過錨頭孔隙流入鋼束而銹蝕。圖13為合肥壽春橋吊桿上端封錨混凝土四周的收縮裂縫和積水。圖14為壽春橋吊桿鋼絲索嚴(yán)重銹蝕（采用黃油保護(hù)）。 圖13-a封錨混凝土周邊收縮裂縫圖13-b 壽春路橋中承式拱吊桿頂端封錨處有5cm厚積水圖14 壽春路橋吊桿鋼管內(nèi)部黃油由于鋼絲銹蝕物混合成咖啡渣狀并含水份8）預(yù)應(yīng)力管道保護(hù)層方向裂縫 T梁腹板預(yù)應(yīng)力管道保護(hù)層順管道方向裂縫 （圖15） 圖15 由于第2根波紋管邊緣保護(hù)層較薄，粗骨料不 易進(jìn)入，因此易產(chǎn)生

9、收縮裂縫 等截面箱梁底面沿波紋管方向裂縫（圖16）圖16 薄處混凝土收縮大，厚處混凝土收縮小，并產(chǎn)生收縮應(yīng)力集中而開裂 該裂縫對承載能力沒有影響，僅影響耐久性。維修方法：封閉裂縫圖17后果：a、濕接段板由固端板變成簡支板，跨中彎矩增大一倍；b、收縮裂縫常年滲水，鋼筋銹蝕，甚至銹斷；c、現(xiàn)澆濕接段翼板產(chǎn)生斷裂、塌陷、坑洞。9）預(yù)制T梁翼板間后澆濕接段收縮裂縫（圖17）維修要點(diǎn)：a、鑿除濕接段，重新布筋澆筑；b、新澆筑混凝土應(yīng)采用補(bǔ)償收縮混凝土，并加強(qiáng)養(yǎng) 護(hù)；c、再澆筑一層橋面鋪裝混凝土覆蓋濕接縫；d、增設(shè)防水層；e、瀝青鋪裝。3、 解決方法1）補(bǔ)償收縮混凝土配制方法 補(bǔ)償收縮混凝土是在普通混凝土

10、中按規(guī)定比例摻加有效膨脹劑，如UEA用量為水泥用量的1214，可防止產(chǎn)生收縮裂縫。但一定要連續(xù)保濕三天以上，否則裂縫反而多。2）裂縫封閉方法注入稀環(huán)氧樹脂膠； 鑿槽后采用無收縮水泥基專用修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)；裂縫較深者鑿槽后采用高強(qiáng)度免振無收縮砂漿 修補(bǔ)； 涂抹滲透結(jié)晶型水泥基漿料。 10）混凝土沉落裂縫由于混凝土剛澆筑、振搗，抹面壓光后，混凝土在自重作用下仍有繼續(xù)沉縮趨勢，此時(shí)受到鋼筋阻礙（圖18-a），或模板約束（圖18-b），就會產(chǎn)生裂縫。 圖18 混凝土沉落裂縫a鋼筋阻礙的沉落裂縫b模板阻礙的沉落裂縫原因： a、 振搗不充分 b、 漏漿c、 跑模d、 模板剛度不夠e、 混凝土保護(hù)層太薄f、 混

11、凝土坍落度過大g、 空心板梁空腔氣囊漏氣（圖19）圖19 空心板澆筑混凝土初凝后因氣囊漏氣而產(chǎn)生裂縫這類裂縫一般為表層裂縫，處理方法： a、沿裂縫鑿U型槽，采用專用修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)； b、這類裂縫較密時(shí)可整片鑿除混凝土保護(hù)層， 采用免振自流平砂漿修補(bǔ)。三、鋼筋銹蝕引起的裂縫 混凝土中鋼筋產(chǎn)生銹蝕后，由于銹皮會吸濕產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而膨脹，其體積將增大24倍，從而脹裂混凝土保護(hù)層。 對于鋼筋銹蝕，首先要分析是先銹后裂，還是先裂后銹。 1、先銹后裂 1）混凝土保護(hù)層碳化 鋼筋混凝土保護(hù)層起保護(hù)鋼筋作用的機(jī)理是因?yàn)榛炷帘Ｗo(hù)層具有弱堿性，與鋼筋表面產(chǎn)生一層鈍化膜，從而保護(hù)鋼筋不被銹蝕，俗稱堿性保護(hù)。 但混凝土

12、與空氣中的二氧化碳CO2由水通過毛細(xì)孔與混凝土中氫氧化鈣起作用（化學(xué)反應(yīng)）Ca(OH)2 CO2CaCO3 H2O轉(zhuǎn)化為中性的碳酸鈣和水使這部分混凝土由堿性變成中性，也即PH值由原來的13降低到810，這就是混凝土碳化，當(dāng)保護(hù)層全被碳化，也就是失去堿性保護(hù)，在鋼筋表面不能繼續(xù)生成鈍化膜，當(dāng)外界有腐蝕物質(zhì)時(shí)，通過毛細(xì)孔滲入到鋼筋表面而銹蝕，從而脹裂混凝土保護(hù)層，這是先銹后裂。 2）氯離子鋟蝕引起銹蝕氯離子（Cl-1）存在于鹽中，如Nacl（氯化納）、Cacl（氯化鈣），當(dāng)中含有氯離子（Cl-1）時(shí)，混凝土堿度雖然較高，鋼筋周圍的混凝土尚未碳化，此時(shí)鋼筋也會出現(xiàn)銹蝕，這是因?yàn)槁入x子半徑小，活性大，

13、具有很強(qiáng)穿透鈍化膜的能力，氯離子首先吸附在鈍化膜有缺陷處，使氫氧化鐵反應(yīng)成易溶的氯化鐵，使鈍化膜局部破壞，產(chǎn)生坑蝕。氯離子來源： 內(nèi)摻型 50年代冬季施工常用氯鹽（氯化鈣）摻加，防凍，造成鋼筋銹蝕（圖20）。圖20 鋼筋周圍混凝土未碳化，鋼筋銹蝕是由于氯離子引起 外滲型 化工廠 海邊地區(qū)結(jié)構(gòu)物 北方橋面化冰鹽等 由氯離子引起鋼筋銹蝕而脹裂混凝土保護(hù)層，也是先銹后裂類型。2、先裂后銹 1) 荷載裂縫的裂縫寬度過大，外界腐蝕物質(zhì)有直 接通道而銹蝕鋼筋; 2) 酸雨腐蝕先腐蝕混凝土保護(hù)層繼而銹蝕鋼筋; 3) 骨料膨脹引起混凝土裂縫后再銹蝕鋼筋。3、鋼筋引起混凝土崩裂的形態(tài) 鋼筋銹蝕引起裂縫形態(tài)一般是

14、順筋向的。對先銹后裂的混凝土構(gòu)件，實(shí)際上在鋼筋銹蝕早期，構(gòu)件內(nèi)部已有層離裂縫存在，但外部還尚未裂縫，此時(shí)可用小錘輕敲聽聲，有空殼聲表示內(nèi)部已有層離裂縫起殼，然后鑿開檢查。 1）縱筋銹蝕裂縫（圖21） 圖21 鋼筋銹蝕引起順筋向裂縫 圖22 立柱銹脹裂縫圖23 雙曲拱拱肋下緣鋼筋銹脹圖24-a T梁端部鋼筋銹蝕圖24-b 銹蝕部分采用自流平砂漿修補(bǔ)2）箍筋銹蝕裂縫（圖25），手摸裂縫邊緣有突出高差感覺。 圖25 箍筋銹蝕崩裂混凝土保護(hù)層圖26 蓋梁箍筋銹蝕3）鋼筋銹蝕后，內(nèi)部混凝土產(chǎn)生層離狀態(tài)見圖27。圖27 鋼筋銹蝕后，內(nèi)部混凝土發(fā)生層離現(xiàn)象這類因鋼筋銹蝕后而產(chǎn)生的順筋向裂縫，在評定時(shí)不能用規(guī)

15、范中“對荷載裂縫的寬度限值”作為標(biāo)準(zhǔn)來評定。根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)構(gòu)件表面出現(xiàn)順筋向裂縫，并確定是由于內(nèi)部鋼筋銹蝕所引起，即使表面順筋向裂縫寬度小于受力裂縫寬度限制0.2mm，甚至在0.1mm以下時(shí)，也應(yīng)及時(shí)予以維修。有起殼聲者表明已層離，應(yīng)及時(shí)鑿除，用聚合物修補(bǔ)砂漿予以修補(bǔ)，并在混凝土表面涂刷滲透結(jié)晶型的濃縮劑漿料堵封混凝土毛細(xì)孔，防止外界腐蝕性物質(zhì)通過水滲入，使鋼筋進(jìn)一步銹蝕。圖28 四川路橋箱體腹板和頂板鋼筋大面積銹蝕而崩裂混凝土保護(hù)層圖28-a 腹板鋼筋銹蝕崩裂混凝土表面圖28-b 箱內(nèi)頂板鋼筋銹蝕成片頂裂混凝土保護(hù)層圖29-a 漢陽路橋橋面板鋼筋銹損圖29-b 漢陽路橋邊橋面板鋼筋嚴(yán)重銹蝕

16、 4）鋼筋銹蝕的危害 粘結(jié)力減弱，降低承載能力； 鋼筋截面減小，降低承載能力； 鋼筋銹蝕后易產(chǎn)生應(yīng)力集中，增加脆性； 預(yù)加應(yīng)力鋼筋銹蝕后，在高應(yīng)力作用下會加快銹蝕，即所謂應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象。 5）維修加固方法 銹蝕鋼筋徹底除銹，補(bǔ)焊鋼筋，彌補(bǔ)鋼筋銹損，然后用混凝土包裹保護(hù)； 銹蝕鋼筋應(yīng)徹底除銹，用混凝土修補(bǔ)，粘貼鋼板或碳纖維布，補(bǔ)充鋼筋截面損失； 保護(hù)層混凝土已全面碳化，不防銹，采用XYPEX(賽伯斯)濃縮劑漿料涂刷封閉砼毛細(xì)孔，隔離水及腐蝕性物質(zhì)，防止鋼筋繼續(xù)銹蝕； 滲入滲透型阻銹劑，防止鋼筋銹蝕。四、骨料膨脹引起的裂縫（一）概況 這是近年來遇到的機(jī)率逐漸增多的一種病害，就我個(gè)人而言，自1984年

17、首先在房屋建筑中發(fā)現(xiàn)，繼而在橋梁領(lǐng)域中發(fā)現(xiàn)。在橋梁方面首先于1995年在杭州清泰門立交橋上發(fā)現(xiàn)，接著于1999年在上海內(nèi)環(huán)線高架道路黃興路段空心板梁上發(fā)現(xiàn)，繼而于 2001年在上海寶山區(qū)龍珍港橋、上海嘉定區(qū)新涇橋和蘇州唯定大橋相繼發(fā)現(xiàn)，最近在上海內(nèi)環(huán)線高架道路上又發(fā)現(xiàn)橋墩立柱和蓋梁產(chǎn)生該病害。 1、杭州清泰門立門橋骨料膨脹病害 圖30af為杭州清泰門立交橋端橫隔板由于堿 活性骨料膨脹引起的裂縫形態(tài)。圖30a 杭州清泰門立交橋西部第七孔和第八孔實(shí)景圖30b 清泰門立交橋西部第七孔和第八孔之間伸縮縫西側(cè)第七孔端橫梁底裂縫圖30c 清泰門立交橋第七孔端橫梁裂縫形態(tài)圖30d 清泰門立交橋第八孔端橫梁底

18、裂縫形態(tài)圖30e 清泰門立交橋第七孔端橫梁鑿入內(nèi)部發(fā)現(xiàn)堿骨料反映特征變質(zhì)輝綠巖外圈產(chǎn)生白色反應(yīng)環(huán)圖30f 清泰門立交橋第七孔端橫梁內(nèi)部層離狀裂縫形態(tài)圖30a顯示清泰門立交橋?yàn)殡p箱并聯(lián)連續(xù)箱梁橋圖30-b為清泰門立交橋西部第七孔與第八孔之間伸縮縫西側(cè)第七孔端橫梁底面裂縫狀況 由該圖顯示該橫梁北端底面龜裂，在底面和側(cè)面用手指觸摸，可明顯感覺裂縫兩側(cè)有高差，表明一側(cè)“凸出”必然有膨脹源膨脹所致，經(jīng)鑿除松散碎塊后可發(fā)現(xiàn)橫梁底粗鋼筋(22)被向外頂彎彎曲，在橫梁頂部有一橫橋向裂縫，仔細(xì)用手觸摸，該縫可明顯感覺到裂縫下側(cè)相對于上側(cè)凸出10mm，這些均表明混凝土內(nèi)部有多個(gè)膨脹源膨脹頂出所致。圖30e為清泰門

19、立交橋第七孔端橫梁鑿入內(nèi)部 發(fā)現(xiàn)變質(zhì)青砂巖碎石外圈產(chǎn)生白色反應(yīng)環(huán)，這是明顯的彌漫性堿活性骨料所起化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，白色反應(yīng)環(huán)為堿活性骨料在堿和水的作用下產(chǎn)生的反應(yīng)物，為吸潮膨脹物，由于堿活性骨料多（彌漫型），故其內(nèi)部裂縫呈層離狀裂縫（圖30f）。 骨料膨脹先引起端橫隔板與頂板底的結(jié)合面裂縫，此后由于伸縮縫處滲漏水不斷，導(dǎo)致端橫隔板箍筋在該結(jié)合面裂縫處全部銹斷，這也是先裂后銹的主要表現(xiàn)。2、上海內(nèi)環(huán)線高架道路空心板梁骨料膨脹病害 上海內(nèi)環(huán)線高架道路黃興路12211223墩之間二孔跨徑為22m的先張法預(yù)應(yīng)力空心板梁于2000年發(fā)現(xiàn)梁底多處產(chǎn)生混凝土保護(hù)層崩裂和崩落，幸好未傷人。 圖31ad為空心板底

20、面崩裂裂縫和崩落后可見白色及姜黃色石子圖31a圖31b圖31c圖31d圖32a為空心板梁梁底因骨料膨脹而產(chǎn)生沖剪裂縫形態(tài)，放射形裂縫交點(diǎn)內(nèi)部有一膨脹源（膨脹骨料） 圖32a圖32b為空心板梁底因骨料膨脹的沖剪裂縫一側(cè)凸，有高差，表明被脹出 圖32b圖32c為空心板梁底因骨料膨脹的被沖剪部分的錐狀體鑿除后，可見潮濕姜黃色石子膨脹骨料膨脹源（直徑約11cm）圖32c圖32d上述膨脹骨料膨脹，不僅把混凝土脹裂，還把鋼筋脹彎 圖32d圖32e空心板梁底骨料膨脹崩落混凝土錐體 圖32e黃興路內(nèi)環(huán)線高架空心板梁底骨料膨脹崩落混凝土錐體 對于空心板梁橋其只有一個(gè)臨空面，可以直接觀察，而側(cè)面由于梁與梁之間并列

21、靠緊無法檢查裂縫，頂面由于瀝青混凝土覆蓋著，也無法檢查裂縫，因此其內(nèi)部裂縫目前還無直接觀測方法，我們曾嘗試?yán)走_(dá)檢測，能了解相互間損傷的相對程度，但還不能直接判斷損傷形態(tài)。 如果腹板崩裂和頂板崩裂，其損壞的危害性更大，腹板崩裂，因此必須引起重視。經(jīng)檢測，這類骨料為氧化鎂。3、上海寶山龍珍港橋骨料膨脹病害 龍珍港橋建于1992年，為一座三孔鋼筋混凝土空心板梁，跨徑組成為8m10m8m（圖33a），橋?qū)?9.5m，在2001年2月發(fā)現(xiàn)該橋北半橋中孔（圖33b）和邊孔車行道橋面鋪裝碎裂（圖33c），進(jìn)而發(fā)現(xiàn)空心板頂部碎裂（圖33d），對碎裂部分檢查可發(fā)現(xiàn)白色、姜黃色骨料，表面呈粉狀（圖33e和33f）

22、，不 僅如此，還發(fā)現(xiàn)常有白色反應(yīng)環(huán)的碎石（圖33g），這些均為膨脹骨料。 圖33-a圖33-b圖33-c圖33-d 圖33-e 圖33-f圖33-g 該空心板梁底也已全面被膨脹骨料所脹裂，由于與黃興路高架相似，恕不復(fù)述。本節(jié)要說明的是空心板梁梁頂碎裂的危害性，以補(bǔ)充前述不足，由于空心板梁頂部處于受壓區(qū)，如受壓區(qū)碎裂到一定程度，則易導(dǎo)致空心板梁突然斷裂，為此必須予以重視。 4、嘉定唐華路新涇橋橋墩骨料膨脹病害 該橋?yàn)橐蛔卓招陌搴喼Я簶颍▓D34-a），兩端橋臺為樁基重力式，中間兩橋墩為雙排樁樁基，橋墩承臺高為0.8m，寬為1.7m，其上為三根圓形立柱和蓋梁組成墩身，該橋主要病害是橋墩有嚴(yán)重裂縫

23、，具體如下：1）該橋唐行方向橋墩承臺有嚴(yán)重裂縫（圖34- b），最大裂縫寬度達(dá)30mm以上，其裂縫特征 為： 裂縫兩側(cè)有明顯高差，最大高差可達(dá)幾厘米， 圖34-c為承臺圓端環(huán)向裂縫，裂縫右側(cè)頂面混 凝土高出裂縫左側(cè)混凝土30mm以上。圖34-d為 承臺靠唐行方向一側(cè)的邊緣裂縫頂面部分混凝 土高出側(cè)面40mm以上。圖34-a圖34-b圖34-c圖34-d 承臺頂面混凝土有放射狀裂縫（圖34-e）和龜紋狀裂縫（圖34-f）。圖34-e圖34-f裂縫呈層離狀，用錘敲擊混凝土頂面及側(cè)面，有 明顯起殼聲，這種剝離層厚度達(dá)150mm以上（圖34-g）。 圖34-g承臺底部和四周在水下，無法觀察，只能用手支

24、摸，發(fā)現(xiàn)其裂縫形態(tài)與頂部相同，由此可知，該承臺上、下和四周已全面層離起殼。3）唐行方向橋墩立柱上端也有局部放射狀及龜裂狀裂縫，下端有多條豎向裂縫，長度約為4050cm。4）病害原因 根據(jù)承臺裂縫二側(cè)有高差，多處呈放射形及龜紋裂縫的特征，可以判斷為粗骨料膨脹所引起，根據(jù)承臺裂縫分布形態(tài)確診含有這類膨脹性骨料是彌漫性的，通過局部打開層離裂縫部位，可見骨料表面附著一層白色粉末（圖34h）或白色漿狀物質(zhì)，這是一種反應(yīng)物，經(jīng)檢測這種反應(yīng)物是硫酸鹽骨料，正是這種反應(yīng)物的膨脹，是造成承臺嚴(yán)重裂縫的根本原因，這類反應(yīng)統(tǒng)稱“骨料膨脹反應(yīng)”。 根據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，在北京、天津等地橋梁已發(fā)生多起這類病害，如 立交橋（

25、已拆除），三元立交橋等，這類病害俗稱“混凝土的癌癥”說明對已建混凝土結(jié)構(gòu)來說是難治的病害。圖34-h（二）骨料膨脹病害種類及產(chǎn)生條件 1、骨料膨脹病害有兩類： 第一類：“堿骨料反應(yīng)”引起骨料膨脹，破壞混凝土。 第二類：含有氧化鎂骨料、硫酸鹽骨料或生石灰緩慢水化膨脹而破壞混凝土。 骨料膨脹病害的進(jìn)展是由表及里的，這是與外界潮氣由表面通過毛細(xì)孔逐漸滲入有關(guān)。 2、其中發(fā)生所謂“堿骨料反應(yīng)”產(chǎn)生的條件有三點(diǎn)： 1）混凝土骨料中含有一定量的堿活性二氧化硅，例如白云石、蛋白石、玻璃質(zhì)二氧化硅，結(jié)晶不完整的二氧化硅礦物等，當(dāng)含量大于5時(shí)，對混凝土構(gòu)件可能會產(chǎn)生損害； 2）混凝土中堿含量超過一定量（一般控制

26、在 3kg/m3之內(nèi)）； 3）水。 前兩點(diǎn)是發(fā)生“堿骨料反應(yīng)”的必要條件，后一點(diǎn)水是充分條件。 3、第二類骨料膨脹的主要條件是水。 上述兩類骨料膨脹后體積可達(dá)原體積的24倍，相當(dāng)可觀。一般產(chǎn)生這類病害是在結(jié)構(gòu)竣工數(shù)年（一般在五年后）后發(fā)現(xiàn)，例杭州清泰門立交橋橫梁病害是建成后7年左右被發(fā)現(xiàn)，內(nèi)環(huán)線高架發(fā)現(xiàn)該類病害為竣工后6年被發(fā)現(xiàn)。 （三）危害性 這類材料自損現(xiàn)象危害很大，當(dāng)在一處首先發(fā)現(xiàn) 這類病害時(shí)，應(yīng)把它當(dāng)作一個(gè)信號，很可能在其它部位也會相繼出現(xiàn)。骨料膨脹病害的危害性： 1、骨料膨脹裂縫后使截面削弱。 2、裂縫處易滲水，銹蝕鋼筋（杭州清泰門立交橋 橫梁頂部箍筋全部銹斷），這類鋼筋銹蝕屬于 先

27、裂后銹。 3、受壓區(qū)因骨料膨脹而損壞，達(dá)到一定程度后， 可能會出現(xiàn)受壓突然破壞。 4、梁端因骨料膨脹而損壞，有可能產(chǎn)生斜壓破壞 形態(tài)。 綜上所述，對骨料膨脹病害必須予以重視。（四）骨料膨脹裂縫的辨別方法： 1、膨脹骨料在構(gòu)件淺層，一般呈網(wǎng)狀及放射形裂縫，裂縫交點(diǎn)處為膨脹骨料所在位置（圖35）。a 平面圖 b 立面圖 圖35 骨料膨脹沖剪錐體 2、當(dāng)膨脹骨料在鋼筋背后，則骨料膨脹后，會把鋼筋頂彎，此時(shí)有可能產(chǎn)生順鋼筋裂縫，但其長度不長，有時(shí)可能出現(xiàn)混凝土被沖剪破裂，其裂縫為周邊一圈。 3、混凝土沖剪錐體邊緣裂縫的兩側(cè)有高差。 若內(nèi)部膨脹骨料為彌漫性分布，其內(nèi)部有可能產(chǎn)生層離狀千層餅似的裂縫（圖3

28、6）。圖36 多顆膨脹源引起層離裂縫 4、與網(wǎng)狀收縮裂縫的區(qū)別有兩點(diǎn)： 1）收縮裂縫一般發(fā)生時(shí)間較早，多在施工后即發(fā)生， 而骨料膨脹裂縫均在幾年之后發(fā)生。 2）收縮裂縫兩側(cè)無高差，而骨料膨脹裂縫兩側(cè)有高 差。（五）骨料膨脹類型判別 由于骨料膨脹類型較多，這里從表面可大致判別。 1、石子周圍有白色反應(yīng)環(huán)者，多為堿活性骨料所產(chǎn) 生。 2、裂縫中滲出乳白色，黃褐色，咖啡色，甚至黑色的 堿硅凝膠，用濕布不易擦掉，多為堿骨料反應(yīng)。 3、膨脹源呈白色粉團(tuán)、姜黃色顆粒多為含氧化鎂石子 及生石灰吸潮膨脹所致。 4、膨脹源呈白色顆粒，多為硫酸鹽骨料吸水膨脹所致。（六）處理方法 1、在施工前，應(yīng)該對骨料進(jìn)行檢驗(yàn)，

29、對水泥及添加劑的堿含量加以控制，做好防水隔離，這是最好的預(yù)防措施。如果有條件可在攪拌混凝土?xí)r先摻加XYPEX(賽伯斯)摻合劑，可封閉毛細(xì)孔，消耗混凝土內(nèi)部自由水，減緩骨料膨脹事故的發(fā)生。 2、對于已建結(jié)構(gòu)，必須發(fā)現(xiàn)一處及時(shí)修補(bǔ)一處，修補(bǔ)時(shí)首先把膨脹骨料挖除，然后作好混凝土毛細(xì)孔封閉工作，如在混凝土表面涂刷XYPEX(賽伯斯)濃縮劑漿料，隔絕水分或潮氣侵入，以減緩病害發(fā)展速度。若發(fā)現(xiàn)病害已較嚴(yán)重維修加固已不經(jīng)濟(jì)時(shí)，則應(yīng)拆除重建。 3、由于骨料膨脹病害發(fā)展是緩慢的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)該病害時(shí)，不要焦急，經(jīng)詳細(xì)檢查后及時(shí)對策。對已發(fā)現(xiàn)的骨料膨脹錐體，應(yīng)及時(shí)清除，以防墜落傷人。五、鋼管拱橋裂縫 1、鋼管混凝土拱橋

30、拱腳構(gòu)造裂縫 鋼管混凝土拱橋的拱腳與系梁連接處，若采用鋼筋混凝土連接構(gòu)造，以下為義烏賓王橋拱腳裂縫。 圖37-a,b為賓王橋?qū)嵕啊D37-a圖37-b圖38-a,b為賓王橋拱腳連接構(gòu)造混凝土順拱向裂縫 圖38-a圖38-b 產(chǎn)生這類裂縫的根本原因是由于鋼管拱的鋼管導(dǎo)熱系數(shù)高，而混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)低，在日照作用下，鋼管溫度比混凝土高，以致鋼管膨脹量比混凝土大，從而脹裂外包混凝土，雖然混凝土內(nèi)部已布置了非常多的鋼筋，但效果甚微。一般采用封閉裂縫處理。 2、鋼管與核心混凝土粘結(jié)脫殼 1) 由于核心混凝土收縮和泌水引起與鋼管間的縫隙應(yīng)采用壓漿處理； 2）由于壓注混凝土?xí)r隔板的阻擋引起與鋼管間的空穴應(yīng)采用

31、壓漿處理； 3）經(jīng)上述兩點(diǎn)處理后，在日照作用下，鋼管溫度高于核心混凝土的溫度，鋼管拱直徑大于核心混凝土的直徑，于是產(chǎn)生鋼管與核心混凝土起殼脫空。該現(xiàn)象是無法克服的。但一般這種縫隙很微細(xì)，可不予處理。七、大體積混凝土水化熱引起的裂縫 大體積混凝土澆筑過程中，由于水泥水化過程中會產(chǎn)生大量熱量，導(dǎo)致內(nèi)外溫差，一般在澆筑過程中，應(yīng)采取措施控制內(nèi)外溫差不超過25 ，但往往由于管理不善，保溫措施不力而開裂。 圖39 為某斜拉橋塔基混凝土承臺，養(yǎng)護(hù)狀況圖40 為承臺混凝土西側(cè)面北部豎向裂縫 圖41 為承臺混凝土西側(cè)面中部豎向裂縫 圖42 為承臺混凝土西側(cè)面南部豎向裂縫 圖43 為承臺混凝土測溫 圖44 為用

32、超聲波探測裂縫深度第二節(jié) 荷載裂縫 一、正截面裂縫 所謂正截面裂縫是指垂直于構(gòu)件軸線的截面在正彎矩或負(fù)彎矩作用下產(chǎn)生的裂縫，這類裂縫一般垂直于構(gòu)件軸線方向（見圖45）。圖45 二、斜截面裂縫 在梁端的剪力作用下，當(dāng)主拉應(yīng)變超過混凝土極限拉應(yīng)變，即產(chǎn)生斜截面裂縫（圖46），對于箱梁，在扭矩作用下，也會產(chǎn)生斜截面裂縫。 三、 組合結(jié)構(gòu)裂縫 在裝配組合式結(jié)構(gòu)中，往往由于結(jié)合面強(qiáng)度不足，以及結(jié)合面未予配筋而在結(jié)合面受剪較大處及結(jié)合面受拉較大處產(chǎn)生裂縫（圖47）。 這類裂縫必須引起重視，由于結(jié)合面裂縫產(chǎn)生后，會造成截面承載能力大幅降低，在作荷載試驗(yàn)時(shí)，一般應(yīng)該檢測截面整體性 。 a 肋板組合截面的結(jié)合面

33、裂縫b 結(jié)合面裂縫部位圖47 結(jié)合面裂縫 四、預(yù)加應(yīng)力不足引起裂縫 預(yù)加應(yīng)力不足，會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)提前出現(xiàn)裂縫，圖48為上海中山西路三號橋由于對箱梁剪滯效應(yīng)估計(jì)不足，而導(dǎo)致預(yù)加應(yīng)力不足，由此產(chǎn)生正截面裂縫。圖48 上海中山西路三號橋由于預(yù)加應(yīng)力不足引起箱梁底板下緣裂縫 五、預(yù)應(yīng)力混凝土錨下應(yīng)力集中引起裂縫 由于預(yù)應(yīng)梁在張拉時(shí)，若混凝土強(qiáng)度未達(dá)到一定要求，或錨下配置抗應(yīng)力集中鋼筋不足時(shí)，就會出現(xiàn)距錨具一定距離產(chǎn)生順應(yīng)力鋼筋方向的縱向裂縫。 圖49-a某橋預(yù)應(yīng)力橫梁端部產(chǎn)生明顯的錨下應(yīng)力集中裂縫 圖49b為錨下混凝土應(yīng)力分布示意圖 由圖49b可知在錨具處作用局部的集中力后， 在錨具下一定范圍內(nèi)是處

34、于橫向受壓狀態(tài)，但過后即產(chǎn)生橫向受拉狀態(tài)，當(dāng)其拉應(yīng)變大于當(dāng)時(shí)混凝土極限拉應(yīng)變，即會沿預(yù)應(yīng)力方向開裂。 六、混凝土受壓裂縫 鋼筋混凝土拱橋由于拱腳過大水平位移或船撞，往往引起拱腳下緣處于較高壓應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)壓應(yīng)變超過其當(dāng)時(shí)的極限壓應(yīng)變，就會產(chǎn)生沿受壓方向的裂縫而破壞。 圖50為某剛架拱橋拱腳截面下緣混凝土產(chǎn)生受壓縱向裂縫形態(tài)，這種破壞形態(tài)類似于混凝土立方塊受壓破壞時(shí)的形態(tài)。 圖50如果受壓繼續(xù)加大，則下緣將全部壓碎，內(nèi)部下緣鋼筋會產(chǎn)生壓屈現(xiàn)象，這在軟土地基上早期拱橋中是常見現(xiàn)象，如圖51示意圖。這類拱腳壓碎往往是拱橋突然坍塌的先兆。受壓裂縫 圖51 七、橋面板沖剪裂縫 在6070年代修建的橋梁中，

35、特別是雙曲拱農(nóng)橋，大量采用少筋混凝土微彎板，往往未經(jīng)計(jì)算和試驗(yàn)就應(yīng)用于橋梁上， 在當(dāng)時(shí)通行小型拖拉機(jī)還能使用，但隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽車載重越來越大，導(dǎo)致經(jīng)常發(fā)生橋面板沖剪破壞，如圖52。圖52也有一些老橋，由于橋面板板底鋼筋銹蝕導(dǎo)致橋面板混凝土被脹裂崩落，使截面嚴(yán)重減弱而發(fā)生沖剪破壞，如上海四川路橋就發(fā)生這樣的事故。圖53 八、橋面伸縮縫構(gòu)造的損壞1、板式橡膠伸縮縫構(gòu)造往往由于螺母松掉而損壞。2、剛架拱橋端部型鋼伸縮縫構(gòu)造，由于橋面板端部無端橫隔板，使橋面板的抗彎剛度不足，而導(dǎo)致型鋼伸縮縫兩側(cè)保護(hù)段混凝土碎裂，如圖54-a。圖54-a3、空心板型鋼伸縮縫構(gòu)造的保護(hù)段混凝土強(qiáng) 度不高，且不采用鋼

36、纖維混凝土而產(chǎn)生收 縮裂縫，并進(jìn)一步龜裂（圖54-b）。圖54-b九、橋面縱向裂縫 橋面縱向裂縫主要由于橋梁上部結(jié)構(gòu)橫向整體性差所致。1、拼裝式T 梁，由于橫隔板拼縫處下緣焊接鋼板脫焊，在活荷載作用下，相鄰T梁產(chǎn)生錯(cuò)動撓度差(圖55-a)，導(dǎo)致橋面鋪裝產(chǎn)生縱向裂縫(圖55-b)。 圖55-a 圖55-b圖55 T梁橫隔板焊接鋼板脫焊及橋面縱裂圖56 T梁橫隔板拼接鋼板焊縫斷裂引起橋面裂縫分析維修方法：a、橋面鋪裝重新修筑、采用鋼筋鋼纖維混凝 土，鋼筋網(wǎng)為101210cm 15cm, 鋼纖維45kg/m3；b、橫隔板拼接，鋼板重焊，橫隔板底緣增設(shè)鋼筋混凝土馬蹄。2、空心板梁由于剪力鉸鉸縫構(gòu)造較小

37、，施工時(shí)又不注意混凝土強(qiáng)度，在活載作用下極易剪裂，并在相鄰板梁之間產(chǎn)生錯(cuò)動撓度差，而造成橋面產(chǎn)生縱向裂縫。3、槽形梁由于兩梁之間簡支板在活載下，產(chǎn)生撓曲變形而導(dǎo)致縱向裂縫，見圖57。圖574、獨(dú)立槽型梁組合的簡支梁的橋面縱向裂縫。圖58 為上海陳行橋的橋面縱向裂縫它是由3榀獨(dú)立槽形梁組合的簡支梁橋。如圖59-b所示，加載后發(fā)現(xiàn)邊槽形梁向內(nèi)扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致橋面橫向受拉而縱裂（見圖59-a ）。 圖59-a 圖59-b5、35mT梁橋面縱向裂縫分析圖60-a 橫隔梁構(gòu)造圖60-b 橫隔梁下緣拼接鋼板呈S形 圖60-c處理方法：T梁橫隔板下緣布設(shè)鋼筋混凝土半圍套加固，增加橫隔板的橫向撓度變形剛度，處理完后

38、，至今未出現(xiàn)縱裂。特別提醒：橋面縱向裂縫不能僅認(rèn)為是橋面鋪裝問題，必須認(rèn)真查明原因，由上所述，橋面縱向裂縫往往會引起荷載橫向分布集中，導(dǎo)致承載能力降低。對于一榀空心板梁兩側(cè)剪力鉸處均有縱向裂縫者，已發(fā)生多起這類空心板梁斷裂事故，因此檢算時(shí)取其荷載分布系數(shù)為一個(gè)軸重P的0.5，這是偏安全的檢算方法。荷載試驗(yàn)時(shí)，必須考慮橋面縱向裂縫的不利狀態(tài)。十、支座變位引起的裂縫1、連續(xù)梁因橋墩不均勻沉降引起的裂縫(圖61) 圖61 連續(xù)梁支座不均勻沉降引起的裂縫 2、拱圈因拱腳水平變位引起的裂縫（圖62）圖 62 拱圈因拱腳變位引起的裂縫 跨中下緣正彎矩裂縫拱腳區(qū)段上緣負(fù)彎矩裂縫 3、 剛架拱因拱腳變位引起的

39、裂縫（圖63） 圖63 剛架拱因拱腳變位引起裂縫十一、伸縮縫堵塞引起的裂縫 1、橋端橋面鋪裝由于伸縮縫堵塞引起的裂縫;圖64照片中幾條縱向裂縫是堵塞的硬塊引起橋面鋪裝端部產(chǎn)生應(yīng)力集中所產(chǎn)生。橫向壓碎裂縫是由于硬塊頂起端部橋面鋪裝混凝土拱起起殼，在車輪的碾壓下壓碎。處理方法：1）清除伸縮縫堵塞硬塊;2）鑿除損壞橋面鋪裝，重新鋪筑。2、伸縮縫堵塞引起預(yù)應(yīng)力混凝土帶頸（倒T型）蓋梁單側(cè)豎向裂縫。圖65-b圖65-a圖65-c原因： 由于梁體在熱脹作用下，側(cè)向頂推蓋梁而引起。處理方法：清除伸縮縫堵塞硬塊后，裂縫趨閉合，外涂XYPEX(賽柏斯)水泥基滲透結(jié)晶型漿料封閉裂縫。 十二、簡支梁橋面連續(xù)構(gòu)造裂縫

40、 這類裂縫是橫橋向的，在上海一帶幾乎所有簡支梁橋面連續(xù)構(gòu)造均產(chǎn)生橫橋向裂縫，有的一條，有的兩條或三條。圖66產(chǎn)生這類裂縫的主要原因是梁的剛度較小，在荷載作用下，梁端轉(zhuǎn)角較大，引起橋面連續(xù)處產(chǎn)生較大負(fù)彎矩而拉裂。該裂縫會引起該處滲水，鋼筋銹蝕，在車輛荷載的反復(fù)作用下逐步損壞。處理方法：改建為型鋼伸縮縫構(gòu)造。十三、明槽混凝土裂縫引起鋼筋銹蝕由于明槽混凝土是普通鋼筋混凝土，在預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉完成后澆筑的，因此不存在預(yù)壓應(yīng)力，后期恒載及混凝土收縮徐變的作用產(chǎn)生負(fù)彎矩，加上明槽混凝土自身收縮受到約束，導(dǎo)致明槽混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)變，當(dāng)其拉應(yīng)變超過其自身極限拉應(yīng)變，即產(chǎn)生橫橋向裂縫。圖67 預(yù)應(yīng)力T構(gòu)鋼束銹蝕斷裂

41、，引起懸臂端部及掛孔墜落圖68 若此時(shí)橋面有水或含氯離子的水，就極易滲入裂縫到達(dá)預(yù)應(yīng)力鋼筋而銹蝕鋼筋。而預(yù)應(yīng)力鋼筋比普通鋼筋更易銹蝕，即所謂的“應(yīng)力腐蝕”現(xiàn)象，有很大可能發(fā)生突然斷裂的現(xiàn)象。特別提醒：當(dāng)裂縫寬度達(dá)到0.05mm，就有可能滲水，因此對于負(fù)彎矩區(qū)裂縫寬度不能用設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的0.2mm，或養(yǎng)護(hù)規(guī)范規(guī)定的0.25mm來判斷，而應(yīng)更嚴(yán)格。這對北方地區(qū)，橋面經(jīng)常撒“除冰鹽”的橋梁更應(yīng)謹(jǐn)慎。因此對于產(chǎn)生負(fù)彎矩的橋面系，防水和封閉裂縫的措施非常重要。第三節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁裂縫 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)梁及連續(xù)剛構(gòu)（箱形截面）橋梁近年來發(fā)現(xiàn)的病害較多，主要病害： 1、腹板斜裂縫 2、底板

42、橫向裂縫 3、底板縱向裂縫 4、底板厚度中央層離裂縫 5、頂板縱向裂縫 6、體外預(yù)應(yīng)力加固引起的裂縫 7、齒塊周圍裂縫一、腹板斜裂縫圖691、主要原因：梁端不設(shè)預(yù)應(yīng)力彎起束，僅采用豎向預(yù)應(yīng)力筋，（高強(qiáng)度精軋螺紋鋼），由于豎向高度小，因此豎向預(yù)應(yīng)力筋中的預(yù)應(yīng)力損失大。2、處理方法：方法一：內(nèi)套方案a、壓漿封閉斜裂縫；b、種植垂直于腹板的結(jié)合面鋼筋；c、箱內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土內(nèi)襯套。方法二：粘鋼方案a、壓漿封閉斜裂縫；b、粘貼鋼板二、底板橫向裂縫1、原因：預(yù)應(yīng)力不足所引起。2、處理方法：方法一、箱內(nèi)對底板采取體外預(yù)應(yīng)力；方法二、底面粘貼纖維布加強(qiáng)；方法三、體外預(yù)應(yīng)力和粘貼纖維布相結(jié)合。圖70-a3、注

43、意事項(xiàng)：體外預(yù)應(yīng)力引起的病害圖70-b體外預(yù)加力的加固方式，必須考慮體外預(yù)加力在新設(shè)錨固構(gòu)造處引起的偏心力矩對頂板或底板的彎曲影響，防止頂板或底板裂縫。三、底板底面縱向裂縫 圖71 這類縱向裂縫主要分布在縱向預(yù)應(yīng)力索范圍內(nèi)（圖71），底板底面產(chǎn)生這類縱向裂縫后，可能會伴隨著底板厚度方向?qū)与x，有的引起局部起殼，嚴(yán)重者底板下半層混凝土脫落。原因分析：1、底板曲面在縱向預(yù)應(yīng)力束作用下會產(chǎn)生徑向分布力（圖72）。如果曲面為拋物線，那么徑向分布力為徑向均布力。如果鋼束彎曲半徑很小，則徑向力分布力集度會增大，例如圖72所示，齒板鋼束反向彎曲部位徑向力很大。如果施工不當(dāng)，局部波紋管上浮，使彎曲半徑減小，也會

44、增大徑向力。圖722、在底板束作用下，橫截面上底板在各預(yù)應(yīng)力束產(chǎn)生的徑向力作用下，底板橫截面產(chǎn)生如圖所示的彎曲變形，導(dǎo)致底板橫向受彎而產(chǎn)生縱向裂縫（圖73-ae）。圖73-a圖73-b底板縱向裂縫圖73-c 主橋南邊孔箱梁底面裂縫圖圖73-d 主橋北邊孔箱梁底面裂縫圖圖73-e 主橋中邊孔箱梁底面裂縫圖3、箱內(nèi)底板頂面齒板前部產(chǎn)生縱向裂縫（圖74）裂縫原因分析：圖74圖75齒板前部由于鋼束反向彎曲而產(chǎn)生徑向力所致。如圖75所示。4、底板在厚度方向的中央產(chǎn)生層離裂縫和表層起殼1）層離裂縫層離裂縫機(jī)理分析：假定底板由兩層混凝土板結(jié)合而成，由于徑向力是作用在波紋管底，故認(rèn)為底板下層受到徑向力引起彈性

45、壓縮，由此使底板下層軸線縮短，而板上層未受到徑向力故上層軸線不縮短，導(dǎo)致底板上下兩層產(chǎn)生拉開。該層離裂縫在曲面中央最寬。見圖76、77。圖76某連續(xù)梁橋底板預(yù)應(yīng)力索張拉完成后，跨中位置，底板厚度中央層離裂縫圖77 為了使底板上下兩層共同作用，必須增設(shè)足夠強(qiáng)的拉結(jié)筋，不讓它們產(chǎn)生縫隙。由此可見，如果設(shè)計(jì)時(shí)底板上下兩層鋼筋網(wǎng)之間布設(shè)的拉結(jié)筋比較薄弱，如僅設(shè)帶直角勾的拉結(jié)筋“”，不能有效抵抗上下層之間產(chǎn)生縫隙的拉力。作為整體底板考慮，當(dāng)上下層之間的拉應(yīng)變超過底板混凝土的極限拉應(yīng)變就會拉裂，這就是圖77底板厚度中央產(chǎn)生層離裂縫的主要原因。這類病害是在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)就可能發(fā)生，因此該病害是設(shè)計(jì)考慮不周所造

46、成的。2)底板底面混凝土局部起殼由于預(yù)應(yīng)力管道施工布置誤差而引起局部彎折，在預(yù)加力作用下會產(chǎn)生徑向集中力，該力作用于波紋管底，引起局部沖剪受力破壞而起殼。如圖78、79所示。圖78 圖79 -a底板混凝土起殼圖79 -b底板混凝土厚度中央層離后，下層橫橋向鋼筋橫向彎曲，混凝土保護(hù)層起殼剝落3) 實(shí)例在2005年，我們曾在安徽檢查某預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)時(shí)，開始僅發(fā)現(xiàn)底板縱向裂縫和局部起殼，未見層離裂縫，由于這類裂縫隱含在底板內(nèi)部，因此檢查時(shí)很容易忽略，未診斷出該病害，事隔一年，又去觀測，中跨下?lián)显黾?，在底板的泄水孔邊發(fā)現(xiàn)層離裂縫，該縫寬可達(dá)幾厘米。底板底面的縱向裂縫由0.3mm增寬到0.5

47、mm。表明該橋技術(shù)狀況在向差的狀態(tài)發(fā)展。見圖80。圖80-a圖80-b4)建議 對變截面連續(xù)箱梁、連續(xù)剛構(gòu)橋和預(yù)應(yīng)力彎橋，不管是新橋還是老橋，在荷載試驗(yàn)之前，必須對底板不容易發(fā)現(xiàn)的層離裂縫或裂隙采取無損檢測和局部解剖觀察相結(jié)合的方法來進(jìn)行檢查。這種底板層離裂縫或?qū)与x裂隙的產(chǎn)生，一方面對底板的預(yù)加力對橋梁應(yīng)力狀態(tài)會重新分布，這種改變對橋梁是有害的；另一方面不僅施加預(yù)加力的局部截面會產(chǎn)生過大的預(yù)壓應(yīng)力，而對橋梁的其他部分造成預(yù)加應(yīng)力不足，降低了橋梁承載能力，甚至演變?yōu)槲颉?此時(shí)若進(jìn)行荷載試驗(yàn)，必須考慮這一不利因素，測點(diǎn)布置必須具有針對性，試驗(yàn)荷載和加載方式必須慎重研究，不能按常規(guī)方式加載，以防在

48、荷載試驗(yàn)時(shí)出事故。圖81-b 目前，有些設(shè)計(jì)單位已經(jīng)考慮到這一問題的嚴(yán)重性，在設(shè)計(jì)中對箱梁板內(nèi)上下兩層鋼筋網(wǎng)之間的連接采用封閉式箍筋作為拉結(jié)筋，如昆明某連續(xù)剛構(gòu)橋（圖81）已采取該措施 。圖81-a 如果在施工中發(fā)生這類病害，應(yīng)拆除底板，對拆除部分重新進(jìn)行設(shè)計(jì)施工。 如果在運(yùn)營中橋梁發(fā)生這類病害，原則上應(yīng)保持結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，采用底板加固方案或采用結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換方案。四、頂板縱向裂縫1、病害位置：1）多發(fā)生在錨固齒板前，預(yù)應(yīng)力鋼索轉(zhuǎn)向部位，這是由于頂板上下層鋼筋網(wǎng)之間拉結(jié)筋較弱引起。2）頂板的錨固齒板以外的縱向裂縫，往往由于施工中橫向預(yù)加力管道的位置誤差所造成。3）縱向裂縫位置如與波紋管相對應(yīng)，這有可能

49、是混凝土收縮所引起。2、處理方法：1）齒板前的縱向裂縫一般可采用頂板頂面和底面粘貼鋼板并用對穿螺栓夾緊。2）以上“2）”、“3）”所述病害原則上可以采用纖維布加固。五、齒板周圍的其它裂縫1）齒板兩側(cè)底板的斜裂縫和齒板背面的橫向裂縫圖82由于施加于齒板上的預(yù)加力，引起向上的徑向力在其兩側(cè)底板和后側(cè)底板，產(chǎn)生負(fù)彎矩裂縫。這類裂縫若寬度不大，且已穩(wěn)定，則只需封閉即可。本節(jié)結(jié)語箱梁的病害眾多，從目前來看，是由于對箱梁細(xì)節(jié)構(gòu)造的力學(xué)分析不足所造成，而往往這些病害是致命的，需要引起重視。第四節(jié) 裂縫調(diào)查及形態(tài)分析鋼筋混凝土病害的主要表現(xiàn)是“裂縫”。一、裂縫調(diào)查方法： 1、目測：裂縫界面、走向、部位、裂縫寬

50、度。為了清楚判斷裂縫形態(tài)，一般要求眼睛到裂縫的最佳距離為30cm左右。圖83-a 2、用筆勾畫在裂縫邊約35mm處用粉筆或記號筆或毛筆勾畫線，以示醒目和照相記錄。圖83-b 3、注出位置坐標(biāo)4、沿裂縫劃三個(gè)小圈，第一個(gè)圈是裂縫寬度最寬處（如）；第二個(gè)圈是主鋼筋重心處裂縫寬度（如）；第三個(gè)圈是裂縫未處裂縫寬度（如）。并予以注明分子裂縫寬度以mm計(jì)；分母時(shí)間（年、月、日） 5、用于觸摸裂縫1) 裂縫兩側(cè)無高差 圖84-a2) 裂縫兩側(cè)有高差 圖84-b并把感覺予以記錄 6、觀察裂縫處顏色 1）裂縫處有白漿滲出 2） 裂縫處有其它顏色粘液滲出（如鐵銹色姜黃色等） 3） 鐘乳液 7、用手指或布擦拭，觀

51、察和指感 1） 用手指或布容易擦掉不留痕跡 2） 用手指或布容易擦不掉仍留痕跡 3） 指感： 粘感 不粘感 8、 裂縫真?zhèn)闻袆e 觀察裂縫：遠(yuǎn)望，但不夠，只有靠近觀察才能確定 關(guān)鍵：界面分析和部位分析 界面分析： 1）界面清淅 是圖85 2）界面模糊 否 圖86 主要是局部漏漿所致3）無界面，表面凹凸 否 圖87 模板制作不平整 9、關(guān)于裂縫寬度的檢測 1）裂縫寬度應(yīng)指主筋重心部位的裂縫寬度圖882）裂縫寬度真?zhèn)闻袆e圖8910、在裂縫部位用小錘敲擊 若聲響輕脆，則內(nèi)部未起殼，估計(jì)內(nèi)部沒有脹裂現(xiàn)象產(chǎn)生。若聲響沉悶和明顯起殼聲，則內(nèi)部有脹裂現(xiàn)象產(chǎn)生。 11、裂縫寬度檢測儀器 1) 2040倍刻度放大

52、鏡 2) 裂縫寬度對比卡 3) 游標(biāo)卡尺（測量裂縫寬度變化值） 12、小結(jié) 裂縫調(diào)查口訣一看看裂縫走向、部位、測量裂縫寬。二摸摸裂縫兩側(cè)高差。三敲敲裂縫兩側(cè)混凝土，聽聲響。四分析分析裂縫性質(zhì)和產(chǎn)生原因。第二章索的病害 我國自二十世紀(jì)70年代以來，修建的斜拉橋、系桿拱、中承式拱、懸索橋等帶索橋型已很多，索的構(gòu)造也在不斷改進(jìn)，但索的損壞早已顯現(xiàn)，有的由于斷索而導(dǎo)致塌橋，對此必須引起高度重視。第一節(jié)早期索防護(hù)失效一、安徽合肥壽春路橋 該橋建于1987年，是鋼筋混凝土中承式拱橋，跨徑為72m，矢高18m，矢跨比為1/4，全橋?qū)挒?0.38m，吊桿是橋面系結(jié)構(gòu)和拱結(jié)構(gòu)之間傳力構(gòu)件，由于發(fā)現(xiàn)下端錨具處有漏

53、油和滲水現(xiàn)象，故主管部門要求檢查。 該橋每根吊桿有96根5平行鋼絲組成，采用鋼管內(nèi)灌注黃油保護(hù)。檢查的唯一方法是解剖鋼管，觀察內(nèi)部鋼絲，后發(fā)現(xiàn)鋼管內(nèi)黃油干涸，鋼絲銹蝕。 銹蝕原因，上端封錨混凝土收縮開裂，雨水順縫流入鋼管內(nèi)（圖90），銹蝕鋼絲。雖然先前采用灌注黃油防護(hù)，但由于黃油干縮老化，防護(hù)作用減弱，當(dāng)水滲入就會銹蝕鋼絲。（圖9193）圖90圖 91圖92圖 93二、廣東海印大橋 該混凝土斜拉橋建于1988年，跨徑組成：48m+96m+48m，雙塔雙索面。1995年5月15日晨7時(shí)，南塔邊跨西側(cè)15號索突然斷落，它的防護(hù)構(gòu)造是在PE管內(nèi)注入水泥砂漿。斷落原因是上端水泥砂漿未凝固且泌水，鋼索嚴(yán)重銹蝕而斷。見圖9499。圖 94海印大橋圖 95 斜拉索圖 96 斜拉索斷索圖 97 鋼絲銹蝕圖 98 鋼絲銹蝕圖 99 斷索鋸斷后狀態(tài)三、上海恒豐北路立交橋 恒豐北路立交橋是一座跨越鐵路的獨(dú)塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，跨徑為76.65m+72.8m，橋?qū)?4.1m，建于1987年。斜拉索為豎琴式布置，共由15層，計(jì)60根拉索組成，每根拉索由302根5高強(qiáng)度鋼絲編制而成，拉索防護(hù)采用外套PE管