公路桥梁混凝土裂缝成因及维护

摘要：本文针对钢筋混凝土桥梁工程中常见的裂缝现象，阐述了产生裂缝的原因，及维护控制裂缝的有效办法。

关键词：桥梁； 裂缝 ；成因 ；维护

Abstract: this article in view of the reinforced concrete bridge engineering, the cracks of the common phenomenon, this paper expounds the cause of cracks, and maintenance of the effective way to control the cracks.

Keywords: bridge; Crack; Cause; maintenance

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：

一、 前言

桥梁混凝土裂缝问题是一个普遍存在而又很难解决的实际工程问题。对于桥梁结构而言．混凝土裂缝是桥梁缺陷的集中表现，也是桥梁最常见的病害。由于混凝土桥梁的裂缝成因复杂，种类繁多，因此引起了桥梁工程界的普遍关注。本文就混凝土桥梁裂缝的成因及维护修缮办法进行简要的分析，以达到提高桥梁施工质量的目的。

二、混凝土桥梁裂缝产生的原因及表现形式

钢筋混凝土结构裂缝形成的原因相当复杂，但大致可划分为如下几种。

1、由荷载引起的裂缝。钢筋混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝．归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。

直接应力裂缝产生的原因有以下几方面：设计计算阶段的原因。结构不计算或漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；内力与配筋计算错误；设计不考虑施工：钢筋设置偏少或布置错误：设计图纸表述不清等。施工阶段的原因。不加限制地在构件上堆放施工机具、材料；不了解预制构件受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；不按设计图纸施工，擅自更改构件施工顺序．改变结构受力模式；不对构件做施工机具振动等条件下的疲劳强度验算等。使用阶段的原因。超出设计载荷的重型车辆过桥；受车辆、船舶的接触、撞击；发生大风、大雪、地震等。

次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力导致的裂缝。裂缝产生的原因有以下两个方面：在设计外荷载作用下，由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算时没有考虑，从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。局部应力集中在桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在常规计算中这些部位难以用准确的图式进行模拟受力计算，一般根据经验设置受力钢筋。研究表明受力构件挖孔后力流将产生绕射象。从而导致应力在孔洞附近密集，产生巨大的应力集中。在长跨预应力连续梁中，经常在跨内根据截面内力需要截断钢束，设置锚头，在锚固断面附近可以看到次应力裂缝。若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处以及受力钢筋截断处容易出现裂缝。在实际工作中，次应力是产生荷载裂缝的最常见原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质引起的裂缝。次应力裂缝是由荷载引起的．但按常规一般不计算。随着现代计算手段的不断完善，次应力裂缝已经可以做到合理验算。结构设计应注意避免结构突变(或断面突变)，当不能回避时．应做局部处理，如在转角处做圆角，在突变处做成渐变过渡，同时增加结构配筋，在转角处增配斜向钢筋．对于较大孔洞的部位可在周边设置护边角钢

2、混凝土收缩引起的裂缝。混凝土在凝结过程中，会因为外界环境的不同而产生不同程度的体积变化，其中最主要的是收缩变形。收缩变形主要分为塑性变形、干缩变形、自收缩变形、碳化变形。各种收缩变形都可能导致混凝土开裂。几种常见的收缩变形有：(1)塑性收缩。混凝土还处于塑性状态时产生的体积收缩就叫塑性收缩。当混凝土表面水分蒸发大于表面泌水速率时就会产生塑性收缩。塑性收缩的比例很大，高时可达1％。当塑性收缩受到混凝土内部钢筋、粗骨科或是基底约束时就会导致表面开裂。为减小塑性收缩，施工时要选择合适的配合比，振捣要密实，有时还需进行分成浇注。(2)干缩变形。混凝土凝结以后，表层水分会逐步蒸发，湿度逐步降低，从而引起混凝土体积减小，这称为混凝土的干缩。由于表面水分蒸发快，内部蒸发慢，因此表层混凝土的收缩大干内部混凝土的收缩，这样表层混凝土就会受到内部混凝土的约束，当约束应力达到此时混凝土的抗拉强度时，就会出现开裂。(3)自收缩。处于与外界无水分交换条件下，混凝土内部未水化的胶凝材料吸收毛细管中的水分而水化，使毛细管失水，由于毛细管压力使水泥浆产生的收缩称为自收缩。随着高性能和高强度混凝土的发展，混凝土的自收缩也开始变大，成为高强高性能混凝土早期开裂的主要原因。当混凝土成型后，弹性模量开始增加，内部的收缩变形在受到约束的条件下形成内应力，而早期混凝土抗拉强度还很低， 自收缩就可能引起微裂纹。

3、温度变化引起的裂缝。混凝土具有热胀冷缩性质，当外部环境或结构内部温度发生变化，混凝土将发生变形，若变形遭到约束，则在结构内将产生应力，当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。在某些大跨径桥梁中．温度应力可以达到甚至超过荷载应力。温度裂缝区别其他裂缝最主要特征是随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：年温度、日照、骤然降温等。

4、地基础变形引起的裂缝。由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。基础不均匀沉降的主要原因有：地质勘察精度不够，试验资料不准；地基地质差异太大；结构荷载差异太大；结构基础类型差别大；分期建造的基础；地基冻胀；桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，均可能造成不均匀沉降。

5 、由施工材料质量引起的裂缝。混凝土所采用水泥、砂、骨料、拌、水及外加剂等材料的质量不合格，可能导致结构出现裂缝。钢筋锈蚀也会导致结构出现裂缝。

6 、由施工工艺和质量引起的裂缝。在钢筋混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理或施工质量低劣，都可能引起各种形式的裂缝，特别是细长薄壁结构更容易出现这样的裂缝。裂缝出现的部位、走向及裂缝宽度则因产生的原因而异。

三、 裂缝维护修补方法

1 、表面封闭法。(1)表面涂抹：在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜，在裂缝宽度有可能变动时，可采用焦油环氧树脂等材料。在裂缝多而且密集或者混凝土老化、砂浆离析的结构物上也可大面积涂抹保护膜。(2)凿深槽嵌补：先沿裂缝凿一条深槽，槽形根据裂缝位置和填补材料而定，然后在槽内嵌补各种粘结材料，如环氧砂浆、沥青等。(3)表面喷浆：在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层来封闭裂缝。(4)打箍加固封闭：当钢筋混凝土产生应力裂缝时，可采用在裂缝处加箍使裂缝封闭。

2、 粘贴加固法。(1)注入法粘贴钢板：在混凝土表面与钢板之间加垫块等使两者之间保持一定空隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而后从注人口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气。此法虽然费时，但即使混凝土表面不平整也可进行施工。(2)压粘法粘贴钢板：在混凝土表面及钢板表面涂上环氧树脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上，随着环氧树脂被挤出，粘贴面之间的空气也被排出。用这种方法几乎不会残留气泡，粘结效果也好，此法适用于混凝土表面平整的场合。(3)粘贴碳纤维布：这是一种新型的技术，它利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面，利用其良好的抗拉性能达到修补加强的目的。这种修补方法，基本不增加原结构的自重及尺寸。碳纤维材料几乎无腐蚀性和磁性，并具有较好的耐热性，且其化学性质稳定，不会与酸、碱、盐等化学物质发生反应，具有良好的耐久性。碳纤维有良好的抗震性，它改善了原构件的裂缝形态，能延缓和减轻震动造成的破坏。

四、结束语

综上所述，裂缝作为混凝土桥梁的主要病害，其产生的原因是十分复杂的。在设计中考虑不周，施工过程中不遵守规则，运营管理时不严加控制，均可能造成裂缝的产生。因此，严格按照国家有关规范、技术标准进行设计、施工和监理，并根据裂缝的成因进行有针对性地防治，是保证结构安全耐用的前提和基础。

参考文献：

[1]孟表柱 钢筋混凝土桥梁裂缝类型及分析[J]公路，2002(9)

[2]宫丽莉 钢筋混凝土桥梁裂缝控制措施及治理方法[J] 北方交通 2010.3

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