空心板梁常見裂縫的形成原因及維修處理措施

第9頁共9頁空心板梁常見裂縫的形成原因及維修處理措施趙陽（吉林市市政設(shè)設(shè)施管理處吉吉林HYPERLINK"/132011/"1320111）摘要：空心板梁梁是我國常用用的小跨徑梁梁體，但其在使用用過程中混凝凝土常出現(xiàn)許許多裂縫，本本文通過對空空心板梁各種種類型的裂縫縫的匯總和成成因分析，提提出各類裂縫的防治和和加固處理措措施。關(guān)鍵詞：空心板板梁；荷載裂裂縫；非荷載載裂縫；裂縫縫形成的原因因；維修處理理措施1引言空心板梁是目前前我國中、小小橋上部結(jié)構(gòu)構(gòu)使用最為廣廣泛的結(jié)構(gòu)類類型，其工作作狀態(tài)直接關(guān)關(guān)系到橋梁的安全，而空心心板梁日常使使用中最常見見的病害就是是裂縫，雖然然裂縫在規(guī)范范里是作為正正常使用狀態(tài)態(tài)中耐久性來來評價(jià)，但結(jié)結(jié)構(gòu)損壞乃致致倒塌往往是是從裂縫的擴(kuò)擴(kuò)展開始的，隨隨著時(shí)間的推推移橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)逐漸由安全全狀態(tài)轉(zhuǎn)化為為危險(xiǎn)狀態(tài)，因因此需準(zhǔn)確分析空心板梁梁裂縫形成的的原因，為其其養(yǎng)護(hù)維修或或加固提供技技術(shù)依據(jù)?？招陌辶撼Ｒ娏蚜芽p主要有兩兩類：荷載裂裂縫和非荷載載裂縫，在預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土土梁和非預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土梁梁中兩者的存存在情況也不不一樣，預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土中中以非荷載裂裂縫居多，而而普通鋼筋混混凝土空心板板梁常出現(xiàn)的的裂縫為荷載載裂縫，因此此在裂縫分析析中需準(zhǔn)確測測量其寬度和和深度，判斷斷裂縫的性質(zhì)質(zhì)和成因，評評價(jià)裂縫對結(jié)結(jié)構(gòu)安全的影影響，提出養(yǎng)養(yǎng)護(hù)或維修加加固措施。2空心板梁荷載載裂縫2.1普通鋼筋筋混凝土空心心板梁2.1.1梁底底橫向裂縫普通鋼筋混凝土土空心板梁梁梁底橫向裂縫縫是最為常見見的裂縫類型型，這種裂縫縫通常橫向貫貫通梁底，裂裂縫位置基本本位于空心板板梁，基本位位于1/4～3/4跨，這些裂裂縫是空心板板梁在荷載作作用下產(chǎn)生的的正彎矩裂縫縫。此類裂縫在檢測測過程中應(yīng)注注意裂縫的寬寬度，當(dāng)裂縫縫寬度小于規(guī)規(guī)范規(guī)定的限限值（《城市市橋梁養(yǎng)護(hù)技技術(shù)規(guī)范》（CJJ999-20003）和《公路橋橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范范》（JTGHH11-20004）規(guī)定的鋼鋼筋混凝土梁梁裂縫寬度限限值分別為0.20mmm、0.25mmm，以下簡稱稱規(guī)范），不不影響橋梁的的承載能力，是是正常的荷載載裂縫；當(dāng)裂裂縫寬度大于于規(guī)范規(guī)定的的限值，且梁梁底裂縫向兩兩側(cè)腹板延伸伸，尤其是跨跨中撓度出現(xiàn)現(xiàn)較大變形，裂裂縫寬度擴(kuò)展展至空心板梁梁理論計(jì)算的的中性軸高度度時(shí)，此類病病害往往出現(xiàn)現(xiàn)在空心板梁梁對應(yīng)的橋面面鋪裝出現(xiàn)縱縱向貫通裂縫縫，梁間剪力力鉸遭到破壞壞，形成單梁梁受力狀態(tài)，空空心板梁受拉拉區(qū)鋼筋處于于屈服階段或或受壓區(qū)混凝凝土中和軸的的高度在不斷斷上移，是空空心板梁即將將破壞的預(yù)兆兆，應(yīng)引起足足夠的重視，應(yīng)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加加固或更換梁梁板，典型圖見圖1。若空心板梁梁底底出現(xiàn)橫向裂裂縫且對應(yīng)橋橋面出現(xiàn)縱向向貫通裂縫，加加固措施為人人工鑿除原橋橋面鋪裝混凝凝土，修復(fù)梁梁間損壞的剪剪力鉸，若空空心板梁間鉸鉸縫鋼筋損壞壞，須在空心心板梁原剪力力鉸兩側(cè)植筋筋，然后用鋼鋼筋鋼纖維混混凝土重筑橋橋面鋪裝，并并適當(dāng)增加橋橋面鋪裝鋼筋筋，并增設(shè)剪剪力釘，確保保所設(shè)鋪裝層層與主梁共同同作用。圖1松江區(qū)某某橋空心板梁梁跨中嚴(yán)重下下?lián)?，該橋已已拆除重?.1.2梁底底縱向裂縫普通鋼筋混凝土土空心板梁梁梁底常會出現(xiàn)現(xiàn)縱向裂縫，此此類裂縫大多多與空心板梁梁空腔最低處處相對應(yīng)，裂裂縫寬度較大大，個(gè)別裂縫縫寬度達(dá)到0.5mm，往往部分分裂縫表面有有明顯的滲水水痕跡或白色色結(jié)晶物析出出,典型照片見見圖2?？v向裂縫形成的的原因是由于于空心板梁底底板混凝土中中鋼筋較密，粗粗骨料不易進(jìn)進(jìn)入空腔最低低處導(dǎo)致細(xì)骨骨料較多，此此處也不易振振搗(見圖3)，使空腔最最低處混凝土土橫向收縮應(yīng)應(yīng)力較其它處處大而開裂。裂裂縫表面明顯顯滲水痕跡表表明裂縫已貫貫通空腔底板板厚度，裂縫縫滲水是由于于空心板梁內(nèi)內(nèi)積水所致，梁梁內(nèi)積水是由由于梁端堵頭頭板破損，其其上伸縮縫止止水帶失效或或橋面連續(xù)處處開裂，導(dǎo)致致橋面雨水下下滲并通過破破損的堵頭板板進(jìn)入梁空腔腔內(nèi)。裂縫表表面泛白是由由于水從縫隙隙中滲出時(shí)將將混凝土中Ca(OHH)2帶出，與空空氣中CO2作用形成白白色CaCO3結(jié)晶。裂縫處治措施：：此類裂縫對對承載能力并并不影響，僅僅影響耐久性性。應(yīng)先對存存在明顯滲水水痕跡的空心心板梁梁底空空腔較低處鉆鉆孔泄水，然然后清洗裂縫縫表面，風(fēng)干干后涂刷滲透透結(jié)晶型漿料料兩遍，封閉閉裂縫。圖2空心板梁底底縱向開裂并并有明顯滲水水痕跡圖3空心板梁空空腔底部振搗搗不密實(shí)而開開裂2.1.3腹板板豎向裂縫普通鋼筋混凝土土空心板梁跨跨中腹板也經(jīng)經(jīng)常會出現(xiàn)豎豎向裂縫（見見圖4），裂縫呈棗棗核形狀，即即兩端細(xì)、中中間粗，是典典型的收縮裂裂縫，裂縫下端細(xì)細(xì)是由于空心心板梁底部配配筋量大，上上端由于逐漸漸延伸至受壓壓區(qū)而消失，中中間粗是由于于腹板側(cè)面中中部縱向配筋筋較少，混凝凝土收縮而使使縫寬加大。值得注意的是，部部分空心板梁梁腹板豎向收收縮裂縫下端端經(jīng)常與梁底底橫向裂縫重重合，容易造造成收縮裂縫縫的長度誤判判為橫向裂縫縫開裂高度。遇遇到這種情況況應(yīng)根據(jù)裂縫縫梁底橫縫的的寬度和跨中中撓度變化加加以區(qū)分?？湛招陌辶贺Q向向收縮裂縫不不影響結(jié)構(gòu)承承載能力，僅僅影響耐久性性，只需封閉閉裂縫即可。圖4空心板腹板板豎向裂縫2.1.4腹板板斜向裂縫普通鋼筋混凝土土空心板梁梁梁端時(shí)常出現(xiàn)現(xiàn)斜向裂縫(見圖5)，這類裂縫縫通常表現(xiàn)為為兩種形態(tài)：：一種為中間間寬兩端細(xì)，呈呈棗核狀，與與梁體順橋向向呈45°夾角，為腹腹剪斜裂縫；；另外一種為為上細(xì)下寬，由由豎向裂縫引引伸而成的斜斜向裂縫，裂裂縫從主應(yīng)力力軌跡圖上看看，在剪彎區(qū)區(qū)段截面的下下邊緣，主拉拉應(yīng)力還是水水平向，為彎彎剪斜裂縫。梁梁端斜裂縫是是由于空心板板梁梁端抗剪剪能力不足所所致。裂縫處處治措施：裂裂縫寬度不超超過規(guī)范規(guī)定定的限值時(shí)，進(jìn)進(jìn)封閉裂縫即即可；若裂縫縫寬度超過規(guī)規(guī)范規(guī)定的限限值應(yīng)對梁端端腹板進(jìn)行加加固，以提高高其抗剪承載載能力，通常常采用粘貼鋼鋼板或梁端增增大截面法加加固。圖5空心板梁梁梁端斜裂縫2.2預(yù)應(yīng)力混混凝土空心板板梁2.2.1梁底底縱向裂縫預(yù)應(yīng)力空心板梁梁梁底端部一一定范圍和空空腔最低處均均容易出現(xiàn)縱縱向裂縫(見圖6)，梁端一定范范圍縱向裂縫縫是由于預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼筋放張張時(shí)混凝土強(qiáng)強(qiáng)度尚未達(dá)到到規(guī)定的要求求，使梁端混混凝土縱向受受壓較大，橫橫向則受拉，當(dāng)當(dāng)其拉應(yīng)變大大于當(dāng)時(shí)混凝凝土的極限拉拉應(yīng)變即會沿沿預(yù)應(yīng)力方向向開裂，由于于大多數(shù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力空心板梁梁梁端設(shè)有預(yù)預(yù)應(yīng)力隔離段段，所以此類類縱向裂縫會會在梁端一定定范圍產(chǎn)生。梁底其他區(qū)域空腔正下方縱向裂縫除上述原因外，同時(shí)由于空心板梁底板混凝土中鋼筋較密，粗骨料不易進(jìn)入空腔最低處導(dǎo)致細(xì)骨料較多，此處也不易振搗，使空腔最低處混凝土橫向收縮應(yīng)力較其它處大，上述兩因素導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力空心板梁空腔最低處易產(chǎn)生縱向裂縫。裂縫最大寬度超超過規(guī)范規(guī)定定的限值，將將不利于空心心板梁的耐久久性，尤其是是裂縫滲水，如如不及時(shí)維修修處理，梁內(nèi)內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼筋筋由于壓力腐腐蝕其銹蝕速速率將會更快快，當(dāng)銹蝕嚴(yán)嚴(yán)重時(shí)會引起起承載能力的的降低。針對對此類裂縫建建議先對存在在明顯滲水痕痕跡的空心板板梁梁底空腔腔較低處鉆孔孔泄水，然后后清洗裂縫表表面，風(fēng)干后后涂刷滲透結(jié)結(jié)晶型漿料兩兩遍，封閉裂裂縫。圖6空心板梁梁梁底縱向裂縫縫2.2.2梁底底橫向裂縫預(yù)應(yīng)力空心板梁梁根據(jù)規(guī)范規(guī)規(guī)定不允許出出現(xiàn)橫向裂縫縫，一旦產(chǎn)生生橫向裂縫說說明預(yù)應(yīng)力不不足，應(yīng)引起起高度重視，及及時(shí)進(jìn)行專項(xiàng)項(xiàng)加固，通常常對空心板底底板采取體外外預(yù)應(yīng)力、梁梁底粘貼碳纖纖維布加強(qiáng)或或體外預(yù)應(yīng)力力和碳纖維布布相結(jié)合,見圖7和圖8。預(yù)應(yīng)力空心板梁梁梁端有時(shí)可可能出現(xiàn)橫向向裂縫，如果果梁底橫向裂裂縫向兩側(cè)腹腹板延伸，可可能是彎剪斜斜裂縫引起的的，這種裂縫縫通常在腹板板的延伸高度度在同一水平平線上；如果果橫向裂縫較較短，且不貫貫通梁底，可可能是由于混混凝土收縮引引起的。圖7碳纖維布粘粘貼圖8碳纖維布布粘貼位置示示意圖2.2.3預(yù)應(yīng)應(yīng)力空心板梁梁腹板斜向裂裂縫預(yù)應(yīng)力空心板梁梁梁端腹板偶偶爾也會出現(xiàn)現(xiàn)斜向裂縫（見圖9），這類裂縫縫分為彎剪斜斜裂縫和腹剪剪斜裂縫兩種種，裂縫產(chǎn)生生原因都是梁梁端抗剪能力力不足所致。裂裂縫寬度不超超過規(guī)范規(guī)定定的限值時(shí)，進(jìn)進(jìn)封閉裂縫即即可；若裂縫縫寬度超過規(guī)規(guī)范規(guī)定的限限值應(yīng)對梁端端腹板進(jìn)行加加固，以提高高其抗剪承載載能力，通常常采用粘貼鋼鋼板或梁端增增大截面法加加固。圖9預(yù)應(yīng)力空心心板梁梁端斜斜裂縫3空心板梁非荷荷載裂縫3.1混凝土收收縮引起的裂裂縫混凝土是用水泥泥、水、砂、石石子等按設(shè)計(jì)計(jì)比例配制，經(jīng)經(jīng)攪拌、成型型、養(yǎng)護(hù)而形形成的。混凝凝土在施工過過程中會經(jīng)過過化學(xué)、物理理和碳化等一一系列收縮，當(dāng)當(dāng)收縮受到約約束而產(chǎn)生的的拉應(yīng)變大于于當(dāng)時(shí)混凝土土的極限拉應(yīng)應(yīng)變就會產(chǎn)生生與拉應(yīng)力方方向相垂直的的裂縫，如空空心板梁腹板板表面龜裂等等。這類裂縫縫僅需用滲透透結(jié)晶型材料料封閉即可。3.2鋼筋銹蝕蝕引起的裂縫縫空心板梁由于鋼鋼筋銹蝕而混混凝土開裂最最為常見，這這是因?yàn)殇摻罱钤诔睗竦沫h(huán)環(huán)境中與空氣氣中的氧氣發(fā)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)應(yīng)生產(chǎn)三氧化化二鐵即鐵銹銹的主要成分分，其體積是是將增大2~4倍，最終導(dǎo)導(dǎo)致混凝土被被脹裂，這類類裂縫的特點(diǎn)點(diǎn)是裂縫沿著著鋼筋走向發(fā)發(fā)展。要分析鋼筋銹蝕蝕的原因首先先要搞清楚鋼鋼筋銹蝕和混混凝土開裂的的先后順序。若若先鋼筋銹蝕蝕后混凝土開開裂，原因有有兩種：一是是包裹在鋼筋筋周圍的混凝凝土保護(hù)層偏偏薄，保護(hù)層層過早全面碳碳化，致使混混凝土中的鋼鋼筋失去堿性性保護(hù)而銹蝕蝕；二是混凝凝土中氯離子子含量超標(biāo)而而侵蝕鋼筋，當(dāng)當(dāng)混凝土中氯氯離子超標(biāo)時(shí)時(shí)雖然鋼筋周周圍的混凝土土未碳化，鋼鋼筋仍然會銹銹蝕，這是因因?yàn)槁入x子半半徑小，活性性大，具有很很強(qiáng)穿透鈍化化膜的能力，氯氯離子首先吸吸附在鈍化膜膜有缺陷處，使使氫氧化鐵反反應(yīng)成易溶的的氯化鐵，使使鈍化膜局部部破壞，產(chǎn)生生坑蝕。若先先混凝土開裂裂后鋼筋銹蝕蝕，要確定混混凝土開裂的的原因，如荷荷載裂縫寬度度過大或骨料料膨脹引起混混凝土開裂等等，導(dǎo)致外界界腐蝕物直接接銹蝕鋼筋。鋼筋銹蝕引起的的裂縫雖然是是耐久性范疇疇，但是空心心板梁的主筋筋銹蝕易導(dǎo)致致混凝土與鋼鋼筋之間的握握裹力減弱，鋼鋼筋截面減小小，進(jìn)而降低低承載能力，尤尤其是預(yù)應(yīng)力力鋼筋銹蝕后后，應(yīng)力腐蝕蝕速度很快，應(yīng)應(yīng)該引起足夠夠的重視。混混凝土剝落露露筋處鋼筋進(jìn)進(jìn)行除銹，清清理干凈后用用聚合物修補(bǔ)補(bǔ)砂漿進(jìn)行修修補(bǔ)，特別應(yīng)應(yīng)注意的是，在在修補(bǔ)之前必必須對露筋銹銹蝕周圍起殼殼混凝土徹底底鑿除，鋼筋筋完全除銹，否否則類似病害害仍將再次發(fā)發(fā)生。空心板板梁主筋嚴(yán)重重銹蝕的應(yīng)對對主筋鋼筋有有效面積折減減后進(jìn)行承載載能力檢算，承承載能力不足足的可采用粘粘貼碳纖維布布或鋼板進(jìn)行行補(bǔ)強(qiáng)。3.3堿骨料膨膨脹引起的裂裂縫在空心板梁病害害檢查過程中中發(fā)現(xiàn)，空心心板梁混凝土土出現(xiàn)環(huán)向裂裂縫，仔細(xì)用用手觸摸，可可明顯感覺裂裂縫兩側(cè)有高高差，沿裂縫縫鑿除混凝土土后，發(fā)現(xiàn)混混凝土呈錐形形，破損處出出現(xiàn)姜黃色石石子，該石子子為膨脹源，這這是堿骨料反反應(yīng)的典型特特征,見圖10。堿骨料料反應(yīng)是由于于混凝土骨料料含有氧化鎂鎂、硫酸鹽或或生石灰等骨骨料，當(dāng)含堿堿量超過一定定量（一般控控制在3kg/mm3之內(nèi)）時(shí)，這這些骨料吸潮潮后膨脹致使使混凝土開裂裂起殼。這類類病害往往呈呈彌漫性，可可以說是混凝凝土的“癌癥”。圖10空心板梁梁因堿骨料反反應(yīng)，破損區(qū)區(qū)域呈錐形狀狀堿骨料反應(yīng)對槽槽形梁自損較較為嚴(yán)重，不不僅削弱梁體體的有效截面面，而且隨時(shí)時(shí)間推移，梁梁體表面出現(xiàn)現(xiàn)堿骨料反應(yīng)應(yīng)的區(qū)域?qū)⒉徊粩嘣黾樱坝绊懮喜拷Y(jié)構(gòu)構(gòu)的承載能力力，要防止堿堿骨料反應(yīng)必必須把好混凝凝土原材料關(guān)關(guān)，對已經(jīng)出出現(xiàn)此類病害害的，建議對對病害部位鑿鑿除開裂起殼殼混凝土，挖挖除膨脹核心心，再用聚合合物修補(bǔ)砂漿漿修補(bǔ)，維修修后表面清洗洗干凈，再涂涂刷滲透結(jié)晶晶型濃縮漿料料，以封閉混混凝土表面毛毛細(xì)孔，隔絕絕水分或潮氣氣侵入，以確確保結(jié)構(gòu)的耐耐久性，并加加強(qiáng)日常巡查查，對新出現(xiàn)現(xiàn)的堿骨料反反應(yīng)須及時(shí)修修復(fù)。4結(jié)語綜上所述，空心心板梁出現(xiàn)的的裂縫種類雖雖多，但每一一條裂縫都有有其產(chǎn)生的具具體原因，本本文通過對空空心板梁裂縫縫的分類、對對應(yīng)裂縫產(chǎn)生生的原因及各各種裂縫處治治措施的詳細(xì)細(xì)闡述，對橋橋梁養(yǎng)護(hù)人員員正確認(rèn)識