橋梁裂縫病害及其成因

Word版本，下載可自由編輯橋梁裂縫病害及其成因橋梁裂縫病害及其成因是十分重要的，了解危害才會(huì)更深化的了解問題緣由，每個(gè)細(xì)節(jié)的處理都要結(jié)合實(shí)際狀況。我就橋梁裂縫病害及其成因和大家說明一下。

肇慶市馬路局養(yǎng)護(hù)的現(xiàn)役橋梁大多數(shù)建于在上世紀(jì)的60～80年月，有些甚至更早。共有大、中橋122座，其中特大橋3座，大橋34座，中橋85座。主要有以下幾大類較為普遍的橋型：①T梁橋，②延續(xù)梁橋，③雙曲拱橋，④剛架拱橋。近幾年來，本人向來從事橋梁檢測，在檢測過程中利用不斷學(xué)習(xí)、鉆研、查閱資料并總結(jié)閱歷，下面談?wù)劚救藢?duì)以上類型橋梁的裂縫病害及其成因分析。

橋梁裂縫病害及其成因分析

一、T梁橋

豎向裂縫

在鋼筋混凝土T梁的跨中附近，梁肋兩側(cè)面浮現(xiàn)較多的豎向裂縫，裂縫由梁肋底面對(duì)上延長，長短不一，上端最高延長至翼緣與梁肋相接處，下端延長至梁肋底面，裂縫間距約0.3～1.0m，寬度約為0.03～0.3mm，個(gè)別裂縫甚至達(dá)0.3mm以上。部分裂縫呈兩側(cè)對(duì)稱狀態(tài)，跨徑較小的T梁，其裂縫數(shù)量及寬度相對(duì)來說少而細(xì)小。這是T梁在恒載及車輛等荷載作用下產(chǎn)生的豎向裂縫，屬于結(jié)構(gòu)受力裂縫，如圖所示。

斜向裂縫

斜向裂縫多浮現(xiàn)在T梁支座至1/4跨之間，傾角約在30°～60°之間，裂縫以跨中為中心，成“八”字形，斜向裂縫普通由梁肋底面對(duì)上延長，寬度普通在0.05～0.3mm之間。是T梁在恒載作用及車輛荷載等作用下產(chǎn)生的斜向裂縫，屬于受力裂縫，如上圖所示。

T梁肋板表面豎向裂縫

鋼筋混凝土T梁肋板表面浮現(xiàn)的豎向裂縫，在梁肋的中部附近裂縫寬度較大，普通在0.15mm～0.3mm左右，而裂縫上、下端處的裂縫寬度較小，又稱為欖核形裂縫。產(chǎn)生的緣由有兩個(gè)方面：①T梁水平分布鋼筋數(shù)量偏少或鋼筋直徑偏細(xì)，布置間距過大；②在T梁混凝土澆筑后，肋板混凝土硬化收縮，受到受壓翼板和梁肋下部較多主筋的約束而造成的。

鋼筋砼T梁浮現(xiàn)裂縫的機(jī)率很大，并且以跨中居多，基本上是帶裂縫工作?？傮w來說，整體搭支架現(xiàn)澆的T梁其整體性及剛度較好，裂縫相對(duì)較少，而預(yù)制吊裝的T梁則整體性欠佳，因此簡單浮現(xiàn)較多的裂縫；預(yù)應(yīng)力砼T梁因?yàn)槭艿筋A(yù)應(yīng)力筋的約束，在營運(yùn)期間浮現(xiàn)裂縫的機(jī)率較小，其浮現(xiàn)裂縫的緣由往往是因?yàn)槭┕み^程中及后期養(yǎng)護(hù)條件控制措施不當(dāng)及張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)引起的，如圖所示。

二、延續(xù)箱梁

箱梁腹板斜向裂縫

混凝土延續(xù)箱梁腹板普通有兩類斜裂縫：

一類斜向裂縫往往浮現(xiàn)在邊跨梁端附近、中跨在墩支座中心線與反彎點(diǎn)之間的區(qū)域，斜向裂縫往往由箱梁腹板下邊緣向上斜向延長，傾角約在30°～60°角范圍內(nèi)。腹板斜向裂縫在跨間兩邊往往對(duì)稱發(fā)生，如圖、所示。

另一類腹板斜向裂縫是斜向裂縫與底板的橫向裂縫相連，普通多發(fā)生在節(jié)段懸臂施工的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的腹板上。

第一類箱梁腹板斜向裂縫可能產(chǎn)生的緣由為：

①、箱梁截面高度和腹板厚度尺寸偏小，雖然在設(shè)計(jì)計(jì)算上滿足規(guī)范要求，但在營運(yùn)階段箱梁混凝土抗裂富余能力不足；

②、在邊跨梁端附近梁段，緊鄰邊跨支座，剪力較大，同時(shí)還存在著箱梁截面彎矩作用，剪應(yīng)力與彎曲應(yīng)力共同作用。在初始開裂后，腹板上的表面豎向彎曲裂縫會(huì)繼續(xù)斜向進(jìn)展，形成彎-剪斜向裂縫。

③、預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁底板中鋼束錨固的齒板與頂板中鋼束錨固齒板之間在梁的縱向錯(cuò)開距離不夠，浮現(xiàn)腹板拉裂的斜向裂縫。

其次類預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁腹板斜向裂縫產(chǎn)生的可能緣由有：

①、在預(yù)應(yīng)力鋼束錨固的齒板后部的箱梁底板上，因?yàn)榉穷A(yù)應(yīng)力鋼筋數(shù)量不足或布置不合理，造成底板產(chǎn)生橫橋向裂縫，并向著腹板擴(kuò)展，形成與梁縱軸呈30°～60°角的腹板斜向裂縫。

②、箱梁施工造成的較大混凝土超方，實(shí)際上是增強(qiáng)了箱梁自重恒載作用，增強(qiáng)了恒載剪力和彎矩。

箱梁腹板豎向裂縫

一類是在延續(xù)箱梁的跨中區(qū)段和墩頂部位區(qū)段分離浮現(xiàn)由箱梁底板邊緣向上延長和由箱梁頂板邊緣向下延長的豎向裂縫，其中較常見的是在跨中區(qū)段由梁底板邊緣向上延長的豎向裂縫。對(duì)節(jié)段施工的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，普通易在箱梁節(jié)段的接縫內(nèi)或接縫附近浮現(xiàn)豎向裂縫。箱梁腹板豎向裂縫往往還伴著隨箱梁底板或頂板的橫向裂縫。

其產(chǎn)生緣由主要是：在支架上現(xiàn)澆混凝土施工時(shí)荷載作用效應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)豎向裂縫最大寬度超過限值時(shí)，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)、施工資料舉行檢算，進(jìn)一步查明緣由。

另一類是箱梁腹板豎向裂縫是在腹板的半高處，離翼板及底板均有一段距離，而裂縫呈中間較大兩端細(xì)小的欖核形裂縫，在箱梁跨中部位往往間距較密，而在其他部位間距較疏。

其產(chǎn)生緣由主要是箱梁混凝土的收縮造成的。

箱梁底板橫向裂縫

在箱梁底板表面上，沿箱梁跨度方向上的裂縫?？煞譃槿缦氯悾?/p>

第一類：底板的橫向裂縫主要發(fā)生在鋼筋混凝土延續(xù)梁的跨中區(qū)段，經(jīng)常陪同浮現(xiàn)腹板上的豎向彎曲裂縫；

其次類：底板的橫向裂縫主要浮現(xiàn)在節(jié)段施工的預(yù)應(yīng)力混凝土延續(xù)箱梁的相鄰節(jié)段之間的接縫附近；

第三類：底板的橫向裂縫浮現(xiàn)在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土延續(xù)箱梁底板齒塊后方區(qū)段，往往陪同著浮現(xiàn)腹板的斜裂縫。

在支架上現(xiàn)澆混凝土施工的鋼筋混凝土延續(xù)箱梁底板浮現(xiàn)橫向裂縫的主要緣由為荷載作用效應(yīng)，即為使用階段正彎矩作用產(chǎn)生的，另外也可能為箱梁混凝土溫度收縮變形受到約束而施工對(duì)策不當(dāng)引起的，箱梁頂板縱向裂縫

箱梁頂板下表面沿箱梁跨徑方向的縱向裂縫，通常狀況下，縱向裂縫的裂縫寬度較小，斷斷續(xù)續(xù)延長。箱梁頂板表面縱向裂縫普通有兩種狀況：

一種是縱向裂縫延長較長，往往在箱梁的跨中區(qū)段和臨近支座部位箱梁區(qū)段；另一種是在節(jié)段懸臂澆筑混凝土箱梁的節(jié)段分界線之間，縱向裂縫起始于節(jié)段接縫處，但縱向裂縫延長不超過另一節(jié)段接縫。

第一類裂縫主要可能是日照輻射作用，即由溫差產(chǎn)生的收縮作用而產(chǎn)生的，特殊是在延續(xù)箱梁的跨中區(qū)域。另一個(gè)緣由可能是箱梁頂板寬度較大，橫向配筋或橫向預(yù)應(yīng)力不足，在車輛輪載作用下產(chǎn)生的裂縫。

其次類裂縫產(chǎn)生的緣由可能是節(jié)段懸臂澆筑混凝土箱梁施工時(shí)，未能實(shí)行有力保養(yǎng)措施而由新舊混凝土之間溫度收縮產(chǎn)生的。

三、雙曲拱

拱肋在跨中附近的徑向裂縫

主拱圈混凝土拱肋在跨中附近浮現(xiàn)的垂直于拱軸線方向的裂縫普通是由拱肋截面下邊緣向上延長進(jìn)展。

該類型裂縫產(chǎn)生的緣由有以下幾點(diǎn)：

①、拱肋截面設(shè)計(jì)尺寸偏小，截面受力鋼筋配筋率偏低或不足，在自重和車輛荷載作用下，主拱圈在跨中區(qū)段正彎矩較大，導(dǎo)致拱肋在跨中區(qū)段產(chǎn)生混凝土開裂；

②、拱腳可能發(fā)生了過大的水平位移，使主拱圈跨中區(qū)段截面正彎矩大大增強(qiáng)；

拱肋在拱腳區(qū)段的橫向裂縫

拱肋在拱腳區(qū)段的混凝土橫向裂縫，又稱為拱背徑向縫，是因?yàn)楣澳_發(fā)生較大水平位移產(chǎn)生的。

拱波沿橋跨徑方向的裂縫

浮現(xiàn)在拱波頂部沿橋跨徑方向的裂縫，又稱“波頂裂縫”。較多地浮現(xiàn)在主拱圈頂部附近并前后延長，大多數(shù)裂縫長度在1/4～3/4跨之間，有時(shí)也會(huì)浮現(xiàn)在主拱圈拱腳附近。

產(chǎn)生這種裂縫的緣由有以下幾點(diǎn)：

①、拱波截面鋼材用量不足，可能在施工安裝起吊時(shí)就已產(chǎn)生裂縫；

②、拱波上方的混凝土現(xiàn)澆層過厚，拱板混凝土收縮較大，加之拱波頂處混凝土厚度最小，是主拱圈截面上最薄弱的地方，故拱波產(chǎn)生沿跨徑方向的縱向裂縫；

③、拱肋間橫系梁數(shù)量及剛度不足，荷載橫向分布不勻稱造成拱肋受力不均，而拱波又是與拱肋銜接在一起，各拱肋間的不勻稱沉降造成裂縫的產(chǎn)生。

拱波與拱肋結(jié)合面處的裂縫

拱波與拱肋結(jié)合面處浮現(xiàn)平行于拱軸線的裂縫，又稱環(huán)向縫。

環(huán)向縫產(chǎn)生的緣由是沒有實(shí)行足夠保證主拱圈整體性的有效措施，或者在設(shè)計(jì)中未能考慮主拱圈拱腳過大水平位移產(chǎn)生的作用，這時(shí)主拱圈的拱頂正彎矩及拱腳剪力大大增強(qiáng)，當(dāng)其大于結(jié)合面的極限粘結(jié)力時(shí)，進(jìn)而使環(huán)向縫產(chǎn)生。

四、剛架拱橋

拱片實(shí)腹段混凝土豎向裂縫

混凝土剛架拱拱片實(shí)腹段厚度較小，又位于拱片跨中區(qū)段，使用階段實(shí)腹段主要承受正彎矩，較易產(chǎn)生混凝土裂縫。拱頂實(shí)腹段處的裂縫是呈豎向裂縫狀態(tài)，且裂縫寬度是上窄下寬。

這種裂縫可能是超過設(shè)計(jì)荷載的車輛荷載作用而造成實(shí)腹段截面彎矩過大，即截面下邊緣混凝土拉應(yīng)變較大，超出混凝土極限拉應(yīng)變而導(dǎo)致開裂。

節(jié)點(diǎn)附近的混凝土斜裂縫

拱片各桿件節(jié)點(diǎn)處混凝土開裂緣由有以下幾點(diǎn)：

①、節(jié)點(diǎn)部位設(shè)計(jì)上缺少須要的斜向鋼筋，以反抗節(jié)點(diǎn)部位混凝土受拉主應(yīng)力；

②、各桿件軸線在節(jié)點(diǎn)部位實(shí)際并未相交于一點(diǎn)，且受其他附加應(yīng)力影響，使節(jié)點(diǎn)局部應(yīng)力過大引起混凝土開裂；

③、剛架拱片二次拼裝施工時(shí)，可能會(huì)造成節(jié)點(diǎn)剛度弱化，使得桿件混凝土開裂發(fā)生在節(jié)點(diǎn)銜接部位。

剛架拱拱腿及斜撐根部的混凝土環(huán)向裂縫

拱腿及斜撐底部區(qū)段附近有較多由上而下的環(huán)形裂縫，有些開裂至拱腿及斜撐截面高度一半左右。

當(dāng)墩臺(tái)發(fā)生不勻稱沉降時(shí)，作用在拱腿及斜撐底部截面為負(fù)彎矩，即使較小的不勻稱下沉量，也在此區(qū)段將產(chǎn)生較大的截面混凝土拉應(yīng)力。

橫系梁裂縫

拱片間橫系梁浮現(xiàn)豎向的裂縫，往往裂縫由橫系梁的截面下邊緣延長到上邊緣。

對(duì)中等跨徑和大跨徑鋼筋混凝土剛架拱橋，在橋面車輛荷載作用下，拱片會(huì)發(fā)生側(cè)向變形，在拱片跨中附近設(shè)置橫系梁的作用是約束這種變形，保證各拱片橫向整體工作。當(dāng)橫系梁本身截面尺寸不足，或者在跨中附近橫系梁設(shè)置數(shù)量不夠時(shí)，橫系梁本身受拉力較大，致使橫系梁開裂。

結(jié)論

裂縫病害是橋梁營運(yùn)過程中浮現(xiàn)的最嚴(yán)峻病害類型之一，其