某混凝土板橋裂縫成因分析及修補措施

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1、前言
    在橋梁建造與使用過程中，現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構構件出現(xiàn)裂縫，是非常值得關注的問題。裂縫的發(fā)展會使結構物產(chǎn)生異常的內(nèi)部應力或變形，嚴重的可能會危及橋梁的結構安全和正常使用。由于橋面板直接受到車輪荷載的影響，一旦開裂容易迅速惡化。因此對橋面板出現(xiàn)的裂縫，更應盡早發(fā)現(xiàn)，盡量提前進行適當?shù)奶幚怼?br />     造成橋面板出現(xiàn)裂縫的原因比較復雜，主要受材料、施工、使用環(huán)境以及結構設計等方面因素的影響。裂縫的種類繁多，不同的裂縫對橋梁的危害各有輕重。正確地分析裂縫出現(xiàn)的原因，是克服和控制裂縫、保證橋梁正常使用的關鍵。
    2、工程實例
    省道S223線K80+780小橋為該二級路改建時新增加的單跨現(xiàn)澆混凝土實心板橋，跨度為1×8米，寬度為8.5米。橋面板厚40厘米，采用柱式橋臺，直徑為1米，鉆孔樁基礎，樁徑為1.1米，每邊各二根。樁基持力層為中風化石英巖。板面板及橋臺材料均為C30混凝土，樁基材料為C25混凝土。設計荷載為汽-20、掛-100。
    該橋在通車一年后，左側橋面板距路中線約50cm處出現(xiàn)一道較明顯的縱向裂縫，縫寬0.2~0.3mm，局部超過0.3mm，且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。
    為正確地研究橋面板裂縫產(chǎn)生的原因，必須對橋梁的設計、施工過程及使用環(huán)境進行詳細地分析，才能采取有效的修補加固措施，確保橋梁的正常使用。
    3、橋面板裂縫產(chǎn)生原因分析
    3.1 概述
    混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多，甚至多種因素相互影響，每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種原因。在鋼筋混凝土橋面板上所看到的損傷都是由于構造上的或與荷載條件有關的種種原因而造成的。導致鋼筋混凝土橋面板裂縫產(chǎn)生的原因，大致可分為以下幾類：
    3.1.1  作用的常規(guī)靜、動荷載過大或次應力的產(chǎn)生
    在設計計算階段，計算模型不合理；設計斷面不足；結構計算時部分荷載漏算；構造處理不當，鋼筋設置偏少或布置錯誤；設計圖紙交代不清等。在施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料；不了解預制結構結構受力特點，隨意翻身、起吊、運輸、安裝；不按設計圖紙施工，擅自更改結構施工順序，改變結構受力模式；不對結構做機器振動下的疲勞強度驗算等。在橋梁使用階段，超出設計載荷的重型車輛頻繁過橋；受車輛、船舶的接觸、撞擊等。以上幾種情況都會使橋面板在荷載的作用下發(fā)生應力集中而出現(xiàn)微裂縫。這種由常規(guī)靜、動荷載或次生應力所產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫。荷載裂縫特征依荷載不同而異呈現(xiàn)不同的特點，其分布規(guī)律是沿主拉應力方向開展，其走向與主拉應力方向垂直。這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動嚴重部位。
    3.1.2  溫度變化頻繁或溫差過大
    混凝土具有熱脹冷縮的性能，當外部環(huán)境或結構內(nèi)部溫度發(fā)生變化，混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結構內(nèi)將產(chǎn)生應力，當應力超過混凝土抗拉強度時即產(chǎn)生溫度裂縫。
    3.1.3  混凝土的干縮
    在混凝土中，水以結合水、層間水、物理吸附水和毛細水等狀態(tài)存在。當這些水在混凝土硬化過程中失去時，水泥漿體就會收縮，當收縮受到限制產(chǎn)生收縮應力時，就會產(chǎn)生裂縫?；炷潦湛s裂縫的特點是大部分屬表面裂縫，裂縫寬度較細，且縱橫交錯，成龜裂狀，形狀沒有任何規(guī)律。橋梁工程中，由于混凝土的干縮所引起的干縮裂縫是最常見的。
    3.1.4  地基變形
    由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產(chǎn)生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂產(chǎn)生裂縫。
    3.1.5  施工質(zhì)量不良
    在施工過程中，假如混凝土級配不良或施工工藝不合理、施工質(zhì)量低劣，造成結構構件強度不足，容易產(chǎn)生縱向的、橫向的、斜向的、豎向的、水平的、表面的、深進的和貫穿的各種裂縫。
    3.2  病因分析
    3.2.1  現(xiàn)場勘測情況
    對該小橋進行詳細地勘測發(fā)現(xiàn)，除了左側橋面板靠近路中線處的那道縱向裂縫外，橋面板上表面未出現(xiàn)其它裂縫，但在橋面板底部同一位置上卻發(fā)現(xiàn)存在裂縫，縫寬0.2~0.3mm，也呈縱向布置，由此可判斷該裂縫是上下貫通的。對橋面板底部進行細致檢查，發(fā)現(xiàn)在其它位置還有多條極細微的裂縫，縫寬小于0.1mm，均呈縱向布置。對橋臺臺帽及錐坡進行檢查，未發(fā)現(xiàn)有裂縫。
    現(xiàn)場交通量正常，但大型貨車較多，且時有超載的違章車輛通過。
    3.2.2  施工情況
    該小橋所使用的混凝土和鋼筋各項指標均合格，水泥凝結試驗以及摻合料、水、細骨料的試驗結果均屬正常。施工期間氣象條件良好，平均氣溫24℃，濕度60~85%，混凝土澆灌過程中，天氣睛朗，風速較小。橋面板采用整體澆筑，鋼筋布設均按圖施工，但鋼筋搭接恰好處于距路中50cm左右的左側橋面上。