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(kāi)放以來(lái)，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)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(guò)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(kāi) 裂。混凝土因其取材廣泛、價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高，可澆筑成各種形狀，并且耐火性好，不 易風(fēng)化，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，成為當(dāng)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(kāi)裂在 使用荷載或外界物理、化學(xué)因素的作用下，不斷地產(chǎn)生和擴(kuò)展，引起混凝土碳化、保護(hù)層剝 落、鋼筋腐蝕，使混凝土的強(qiáng)度與剛度受到削弱，耐久性降低，嚴(yán)重吋甚至發(fā)生一些垮塌的 事故。因此，木文針對(duì)鋼筋混凝土橋梁裂縫問(wèn)題的種類、形成原因及處理方法進(jìn)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(jiàn)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(duì)溫度變化的控制2.1.2針對(duì)地基沉降不均勻的控制2.1.3混凝土的養(yǎng)護(hù)方面2.1.4各國(guó)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(yǔ)8參考文獻(xiàn) 9引言近些年來(lái)，我國(guó)城市化迅速發(fā)展，國(guó)家加強(qiáng)了對(duì)道路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施

7、的建設(shè)，越來(lái)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(jì)，我國(guó)約有73. 5萬(wàn)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(duì)整 個(gè)公路來(lái)說(shuō)占有非常重要的地位。在伴隨著近些年來(lái)各地多起橋梁倒塌、毀壞事故的發(fā)生， 國(guó)家對(duì)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(jìn)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(yuǎn)， 所以它的危險(xiǎn)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(shí)進(jìn)行修補(bǔ)或加固，最終導(dǎo)致病害的快速發(fā)展，出現(xiàn)缺陷，如裂縫、鋼筋銹蝕、開(kāi)裂、

8、 基礎(chǔ)沉降、傾斜等，給橋梁帶來(lái)安全隱患，交通受到影響。如果因此而出現(xiàn)橋梁垮塌，就會(huì) 對(duì)人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成很人的威脅。所以說(shuō)對(duì)橋梁進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)橋結(jié)構(gòu)存在的 裂縫，對(duì)裂縫的種類和原因進(jìn)行判決斷，對(duì)橋梁的安全運(yùn)營(yíng)有著重要的意義。一、鋼筋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)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(lái)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(gè)方面: 首先，在施工之前的設(shè)計(jì)階段。沒(méi)有選擇合理的計(jì)算模型；在計(jì)算吋漏算或少算了荷載；在 對(duì)內(nèi)力與配筋進(jìn)行計(jì)算時(shí)產(chǎn)生了錯(cuò)誤；沒(méi)有實(shí)事求是的對(duì)受力大小進(jìn)行估計(jì)，導(dǎo)致假設(shè)的結(jié) 構(gòu)受力與實(shí)

9、際受力和去甚遠(yuǎn)；對(duì)于安全系數(shù)的要求偏低，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全系數(shù)達(dá)不到實(shí)際需求。 然后就是施工階段。施工現(xiàn)場(chǎng)比較混亂，材料和工具胡亂的堆放；施工人員在施工過(guò)程中， 沒(méi)有認(rèn)識(shí)到設(shè)計(jì)圖紙的重要性，沒(méi)有嚴(yán)格按照施工順序進(jìn)行施工，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力模式發(fā)生變 化；對(duì)于預(yù)制結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)沒(méi)有清晰的了解，造成施工過(guò)程中任意的進(jìn)行運(yùn)輸、安裝、起吊、 翻身。最后，使用階段。這個(gè)階段不是設(shè)計(jì)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(fēng)和大雪等；一些較重的車輛超岀了當(dāng)初設(shè)計(jì)的載荷從橋上 通過(guò)，或是在經(jīng)過(guò)的過(guò)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(jì)階段，一些

10、常規(guī)的問(wèn)題并不能完全通過(guò)圖紙準(zhǔn)確的模擬計(jì)算出來(lái)的，只能通過(guò)以往經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行設(shè)置。例 如，在實(shí)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(huì)給設(shè)計(jì)帶來(lái)較大的困難，因?yàn)楦鶕?jù)有關(guān)研究表明，當(dāng)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(huì)產(chǎn)生繞射現(xiàn)象。這種繞射現(xiàn)彖會(huì)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(shí)，如果不能給予有效的處理，將會(huì)有裂縫出現(xiàn)在這些結(jié)構(gòu)的受力鋼筋截?cái)?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(diǎn)，混凝土也不例外。當(dāng)混凝土所處的環(huán)境溫 度發(fā)生變化時(shí)，混凝土的形狀會(huì)發(fā)生變化，這時(shí)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(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，如果應(yīng)力超過(guò)了混凝土所能承受的拉仲?gòu)?qiáng)度，那么混凝土將會(huì)有裂縫產(chǎn) 生。這種裂縫會(huì)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(dāng)、 水化熱、年溫差以及蒸汽養(yǎng)護(hù)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(dāng)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(guò)程中，會(huì)發(fā)生復(fù)雜的 物理化學(xué)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(chǎng)的作 用下，逐漸向表層移動(dòng)，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(dǎo)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(kāi)裂，這種表而裂縫非常細(xì)小。混凝土終凝以后，其強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速，特別是在終 凝完成后7天內(nèi)，一般強(qiáng)度能夠達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%,早強(qiáng)混凝土 7天強(qiáng)度可能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng) 度的100%,此時(shí)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(fēng)吹雨淋，陽(yáng)光照射等環(huán)境變化影響，迅速發(fā)展，嚴(yán)重可導(dǎo)致大面積網(wǎng)狀裂縫?；炷猎缙陴B(yǎng)護(hù)非常重要，當(dāng)澆筑完成以后，和當(dāng)?shù)貧夂蛳噙m應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方法，準(zhǔn)確的二 次抹而的時(shí)機(jī)，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(fēng)吹口期曬影響，會(huì)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(qiáng)度 早期較低，所以收縮裂縫也就易產(chǎn)生。在

13、我國(guó)南方地區(qū)，由于常年潮濕溫?zé)幔瑲鉁馗?，?dāng)混 凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成以后，要及時(shí)覆蓋，以防止表面水分蒸發(fā)過(guò)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(dòng)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(dāng)附加應(yīng)力超過(guò)了混凝土的抗拉限，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。導(dǎo)致地 基礎(chǔ)不均勻沉降的原因有很多，如在對(duì)地基礎(chǔ)進(jìn)行勘察的時(shí)候沒(méi)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(duì)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(dǎo)致銹蝕的原 因一般是混凝土的保護(hù)層不夠或有著較差質(zhì)量。鋼筋銹蝕之后的體積會(huì)比原來(lái)的大出許多， 這樣就會(huì)對(duì)混凝土產(chǎn)生一定的膨脹力，當(dāng)超過(guò)混凝土的承受范圍，就會(huì)產(chǎn)生沿鋼筋縱向的裂 縫，而且其屮的銹跡還會(huì)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(huì)有所下降，進(jìn)而會(huì)有其他形式的裂縫出 現(xiàn)。1.6凍脹引起的裂縫當(dāng)吸水飽和的混凝土處于空氣氣溫低于零度時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生冰凍現(xiàn)象，發(fā)牛冰凍以后混凝 土的體積將會(huì)比原來(lái)體積大岀9%左右，這時(shí)的混凝土產(chǎn)生一定的膨脹應(yīng)力；與此同時(shí)，在 微觀結(jié)構(gòu)中的過(guò)冷水會(huì)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(qiáng)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(huì)引起裂縫，即是平常所見(jiàn)的豆腐渣工程。如使用了過(guò)期 的水泥或水泥的質(zhì)量達(dá)不到施工的要求，砂石的粒徑、級(jí)配與雜質(zhì)含量的多少，以及堿骨料 掇應(yīng)也會(huì)引起質(zhì)量問(wèn)題，此外，拌和水及外加劑的添加也會(huì)對(duì)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(kāi)工的哈爾濱到齊齊哈爾的哈齊客運(yùn)專線，地處于中國(guó)最東北，濕寒地區(qū)。 夏天溫度能達(dá)到30攝氏度以上，晚上溫度10度以下，風(fēng)力大，濕度50%以上，最冷溫度達(dá) 到了零下30攝氏度，年溫差達(dá)到了 60度以上。日照時(shí)間夏天2點(diǎn)天亮，3點(diǎn)日出，一直到 下午7點(diǎn)

16、日落。在此狀況下正在進(jìn)行施工的哈齊客運(yùn)專線的主要組成部分600噸箱梁從梁體 到墩臺(tái)，在施工前標(biāo)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(yùn) 專線，其高架橋535跨。在施工前期，由于缺少經(jīng)驗(yàn)，忽略了日照、時(shí)間、溫差、凍脹等對(duì) 混凝土的影響，引發(fā)了種種問(wèn)題，預(yù)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(fù)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(shí)際情況，整理混凝土的澆筑時(shí)間，選用速凝混凝土，使用蒸 汽養(yǎng)護(hù)，以完成部分選用土工布覆蓋，灑水養(yǎng)護(hù)，根據(jù)溫濕度，再滿足混凝土的強(qiáng)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(yán)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(guó)家財(cái)產(chǎn)。而這些所有的一切, 通過(guò)技術(shù)人員的知識(shí)與多年經(jīng)驗(yàn)，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(jiàn)的處理措施。2. 1混凝土橋梁裂縫的控制方法2. 1. 1針對(duì)溫度變化的控制對(duì)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(lái)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(shí)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(duì)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(jìn)而減少裂縫的產(chǎn) 生。2. 1. 2針對(duì)地基沉降不均勻的控制在確定施工z前，首先要科學(xué)的對(duì)地基土質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)。采用現(xiàn)代合理的科學(xué)技術(shù)，將地 基土質(zhì)的基本情況測(cè)量出來(lái)，這樣以便為堅(jiān)實(shí)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(kāi)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(duì)建筑材料合理的使用，合理的進(jìn)行科學(xué)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(hù)方面混凝土的養(yǎng)護(hù)是一項(xiàng)非常復(fù)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(yù)防工作， 將貫穿整個(gè)混凝土的生產(chǎn)和施工過(guò)程。對(duì)于預(yù)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(huì)大大增加早期收縮和后期收縮的發(fā)牛。因此， 應(yīng)當(dāng)采取有效的方法來(lái)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(guó)規(guī)范所釆用的裂縫控制方法中國(guó)規(guī)范(gb50010 - 2002) 中國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(gb50010-2002) 裂縫控制 驗(yàn)算時(shí)，最大裂縫寬度的限值以及相應(yīng)的裂縫控制等級(jí)應(yīng)根據(jù)構(gòu)建設(shè)所處的環(huán)境類別來(lái)進(jìn)行 確定，并且在驗(yàn)算止截面裂痕或受拉邊緣應(yīng)力時(shí)要按照三級(jí)裂縫的規(guī)定來(lái)進(jìn)行。美國(guó)規(guī)范

20、aci (318-2005)根據(jù)預(yù)壓受拉區(qū)在使用荷載下計(jì)算的邊緣纖維最大應(yīng)力，將 預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件分為以下三種級(jí)別：構(gòu)件未開(kāi)裂為u級(jí)，構(gòu)件處于開(kāi)裂和未開(kāi)裂狀態(tài) 之間為t級(jí)、構(gòu)件開(kāi)裂為c級(jí)。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(duì)于滿足規(guī)定時(shí)，裂縫寬度不會(huì)超過(guò)規(guī)定的值，可不對(duì)裂縫寬度進(jìn)行計(jì)算而認(rèn)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(kāi)裂截而計(jì)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(gè)：1) 表面粘貼修補(bǔ)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(dá)到封閉裂縫目的的一種修補(bǔ)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(bǔ)是在經(jīng)鑿毛處理，噴射一層密實(shí)而且強(qiáng)度高的水泥砂漿保護(hù)層 來(lái)封閉裂縫的一種修補(bǔ)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(bǔ)修補(bǔ)方法。進(jìn)行噴漿前，必須完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作, 需要噴漿的結(jié)構(gòu)表面應(yīng)仔細(xì)敲擊，在敲擊屮發(fā)現(xiàn)剝離的部分應(yīng)當(dāng)敲碎并除去，有缺陷的部位 應(yīng)先填補(bǔ)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(kāi)始噴漿 前先用水沖洗結(jié)構(gòu)表面，并在開(kāi)始噴漿之前先把基層濕潤(rùn)一下，然后再開(kāi)始噴漿。3) 表面封閉修補(bǔ)法。通常是在混凝土表面沿寬度較小的裂縫涂抹樹(shù)脂保護(hù)膜。對(duì)容易活 動(dòng)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(dòng)裂縫鑿開(kāi)，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(chǎng)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(bǔ)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(guò)環(huán)氧使鋼筋與孔 壁粘牢固，并用環(huán)氧充填裂縫，把開(kāi)裂的混凝土面粘合成一整體，從而達(dá)到加強(qiáng)裂縫截面強(qiáng) 度的目的。5）刻槽封閉或鑿嵌補(bǔ)。此法是用混凝土鋸、手動(dòng)或氣動(dòng)工具沿裂縫的裸露而鋸或鑿，使 擴(kuò)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