淺議鋼筋混凝土橋梁裂縫病害原因及補救措施

摘要：本文分析了鋼筋混凝土粱裂縫產(chǎn)生的原因及主要形式，提出了設計施工中改善裂縫的措施和時超標裂縫補救的辦法。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土裂縫補救

眾所周知，混凝土的抗壓強度高，但抗拉強度很低，在橋梁這樣的大型建筑物中，混凝土中的裂縫是不可避免的。裂縫是鋼筋混凝土橋梁的重大病害之一，作為一名專業(yè)技術(shù)人員，必須認真分析其產(chǎn)生的原因，從設計施工入手，盡量改善裂縫，若出現(xiàn)裂縫的寬度和數(shù)量超過《規(guī)定》允許的限度，應及時采取補救措施。

一　裂縫的主要形式

對運營中的鋼筋混凝土公、鐵路橋梁的調(diào)查和試驗表明，裂縫主要有以下幾種形式。

1、受拉翼緣的裂縫。

裂縫出現(xiàn)在受拉翼緣的側(cè)面和底面，方向基本上垂直于受拉主筋，近跨中部裂縫分布較密。裂縫間距約為0．1--0．2m，寬度約為0 03-0.1mm。用變形鋼筋配筋的構(gòu)件，鋼筋附近還出現(xiàn)了一些短的“次裂縫”。若為連續(xù)梁，在支座附近的裂縫由上而下發(fā)展。

2、斜裂縫。

這類裂縫多發(fā)生在支點附近至1/4圍內(nèi)。在梁的腹板側(cè)面上，裂縫延伸方向與梁軸的夾角大約為25 26。，離支點越近夾角越大。斜裂縫通常有數(shù)條，間距約為0．5～1．0 m，縫寬一般在0 3mm以下。

3、腹板豎直裂縫。

裂縫多處于梁的薄腹部位，方向垂直于梁的軸線，在梁的半高線附近裂縫寬度較大，一般在0．15^o．3mm左右，經(jīng)荷載作用后，裂縫向上下端延伸，通常上至腹板頂，下至下翼緣梁肋處。

4、粱體表面的網(wǎng)裂。

這種裂縫方向無一定規(guī)律，常象一片片斷網(wǎng)，長度不大，寬度很小，一般在0．Ol^o．05ram左右。這種裂縫大量地分布在橋面板、梁腹表面及橫隔板上。除此之處，在個別橋梁上，還發(fā)現(xiàn)了梁底面縱向裂縫和梁端裂縫。

二、裂縫產(chǎn)生的原因

1、荷載作用引起的裂縫。

橋梁承受外部荷載，在混凝土中引起拉應力，混凝土本身抗拉能力很低，極限拉應變很小，其值約為1．5x10—4，相應于此拉伸應變時的鋼筋拉應力約為30MPa，當鋼筋應力超過這個數(shù)值時，混凝土即出現(xiàn)裂縫。受拉翼緣裂縫主要是外荷載引起的變曲拉應力而產(chǎn)生的{在彎曲拉應力與剪應力共同作用下，在梁中形成主拉應力，當其值超過混凝土抗拉強度時，梁兩端附近產(chǎn)生斜裂縫。

2、溫度、收縮引起的裂縫。

鋼筋混凝土橋梁中，很多裂縫是由溫度和收縮引起的。如果混凝土體積變化不受任何約束，則不會引起混凝土開裂，而鋼筋混凝土梁中，混凝土體積的變化總是受到內(nèi)部或外部的約束，引起拉應力導致混凝土開裂另外，由于日照影響，構(gòu)件內(nèi)溫度差也是使混凝土開裂的主要原因之一。

3、材料質(zhì)量不好引起的裂縫。

如果水泥質(zhì)量不好、骨料含泥量過大，將在混凝土澆筑后產(chǎn)生不規(guī)則裂縫；當骨料是反應性的或風化骨料時，在混凝土硬化后往往出現(xiàn)以骨料為中心的裂縫。

4、施工引起的裂縫。

混凝土攪拌時間過長，運輸距離過長，將會使混凝土凝固速度加快，在整個結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生細裂縫；橫板的不均勻下沉、脫模過早，也會使混凝土在澆筑后不久產(chǎn)生裂縫，裂縫寬度較大，而且往往出現(xiàn)在支點處；養(yǎng)生不好，混凝土受溫度、濕度的影響，會在表面發(fā)生不定向的收縮裂縫。另外，梁內(nèi)鋼筋保護層過薄、混凝土中摻入過量氯化鈣，會使鋼筋銹蝕脹裂混凝　，在主筋部位出現(xiàn)縱向裂縫。

5、設計原因?qū)е碌牧芽p。

設計時由于結(jié)構(gòu)構(gòu)造不合理，比如結(jié)構(gòu)外形有劇烈的突變、鋼筋的保護層未滿足要求等都會引起裂縫。計算圖式、計算假定與實際受力情況的差異也是裂縫產(chǎn)生的一個原因。另外，外界條件的變化如基礎不均勻沉降、結(jié)構(gòu)超載等都會使構(gòu)件產(chǎn)生裂縫。

三、改善裂縫的措施

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的形成和開展是一個比較復雜的問題，影響裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的因素很多。為改善梁(板)的裂縫，應從設計、施工和材料等方面綜合考慮。設計時梁內(nèi)鋼筋可采用小直徑、分散布置，這樣鋼筋與混凝土間的粘結(jié)力較好，可使裂縫間距和寬度減小。螺紋鋼筋的粘結(jié)力比光面鋼筋大得多，采用螺紋鋼筋是改善裂縫的有效措施。構(gòu)造上應盡量避免結(jié)構(gòu)外形有劇烈的突變，以減小應力的集中程度，適當?shù)夭贾脴?gòu)造鋼筋。當梁高超過lm時，為控制梁腹板收縮裂縫，在腹板兩側(cè)沿梁高應布置一定數(shù)量的縱向水平鋼筋。

提高施工質(zhì)量是改善裂縫的重要措施。應正確地選擇砂石級配使其孔隙率達到最小?；炷恋拿軐嵍葘α芽p的影響也很大，施工中應嚴格控制水灰比，保持骨料潔凈，震搗密實。嚴格控制混凝土的配合比，不應為了提高混凝土的強度(或早期強度)而加大水泥用量，這樣不僅造成材料的浪費，而且增加了混凝土的收縮量，更易產(chǎn)生收縮裂縫。為減少收縮裂縫，混凝土的養(yǎng)護工作極為重要。另外，施工時應正確控制保護層厚度。

鋼筋混凝土橋所處的使用條件，如氣候條件及溫度變化、橋上線路是否平順、汽車行駛的速度和密度以及支座的靈活性程度等，對梁體裂縫的發(fā)展和穩(wěn)定都有影響。因此，在使用時應經(jīng)常注意橋梁上橋面鋪裝的質(zhì)量，定期對梁體裂縫檢查與觀測。根據(jù)裂縫的特征、結(jié)合設計、施工資料進行分析，查明裂縫性質(zhì)、原因及其危害程度。如裂縫的寬度和數(shù)量超出《規(guī)范》容許限度。將會導致結(jié)構(gòu)惡化，應采取措施及時補救。

《橋梁養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：對于鋼筋混凝土梁，主筋附近豎向裂縫應不大于0．25mm；腹板豎向裂縫不應大于0．3rnm 。

確定裂縫是否需修補，除依據(jù)規(guī)范規(guī)定外，還可根據(jù)下面幾個方面進行考慮：

(1)發(fā)展裂縫的寬度在6個月期間增大0．1mm以上時；

(2)裂縫寬度雖未增大，但裂縫數(shù)量增多時：

(3)裂縫寬度在O．3mm以上時：

(4)裂縫寬度在0．2左右，但認為對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危險時。裂縫的修補，應視裂縫對結(jié)構(gòu)損傷程度和修補目的的不同，而采取不同的修補方法。修補方法大體上分為修復、加固及更換三類。

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