钢筋混凝土桥面板裂缝成因浅析及处理

摘要：本文通过对某混凝土板梁桥裂缝成因进行分析、总结，避免此类工程中出现危害较大的裂缝，并提出裂缝处理的可行办法。

关键词：桥梁裂缝 成因分析 修补措施

中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

桥梁结构经常会各种各样的裂缝，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土板桥裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝，因此对桥面板出现的裂缝应尽量提前进行适当的处理。

造成桥面板出现裂缝的原因比较复杂，主要受材料、施工、使用环境以及结构设计等方面因素的影响。从梁体的受力、混凝土性质及施工工艺等方面,综合分析裂缝病害的成因,并初步提出处理方法和各环节的注意事项。

2、常见裂缝成因

混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，每一条裂缝均有其产生的一种或几种原因。在钢筋混凝土桥面板上所看到的损伤都是由于构造上的或与荷载条件有关的种种原因而造成的，大致可分为以下几类：

2.1荷载裂缝

次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。在实际工程中,次应力裂缝是产生裂缝的主要原因。次应力裂缝多属张拉、劈裂、剪切性质。一般在设计中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,如转角处做成圆角,突变处做成渐变过渡,同时加强构造配筋,转角处增配斜向钢筋,对于较大孔洞有条件时可在周边设置护边角钢。

由常规静、动荷载或次生应力所产生的裂缝称为荷载裂缝。荷载裂缝的分布规律是沿主拉应力方向开展，其走向与主拉应力方向垂直。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。

2.2温差裂缝

混凝土具有热胀冷缩的性能，当混凝土结构内外温差大，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。

2.3干缩裂缝

收缩裂缝是在混凝土浇筑后产生水化热,以及混凝土中的水分散失过程中,混凝土自身收缩产生的裂缝。收缩可分为自生收缩(硬化收缩)、塑性收缩、碳化收缩和失水收缩(干缩),上述几种收缩都会产生不同程度的裂缝。混凝土收缩裂缝的特点是裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。桥梁工程中干缩裂缝是最常见的。

2.4基础变形裂缝

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，导致结构开裂产生裂缝。

2.5施工裂缝

混凝土级配不良，混凝土振捣不密实，混凝土保护层过厚，混凝土浇筑过快，混凝土坍落度过低，混凝土分层，施工时拆模过早，施工前对支架压实不足或支架刚度不足等会导致产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。

3、工程实例

红卫桥为一单跨现浇混凝土实心板桥，跨度为1×7.5米，宽度为7米。桥面板厚40厘米，采用轻型桥台，钻孔桩基础，桩径为1.0米。桩基持力层为中风化砂岩。板面板及桥台材料均为C30混凝土，桩基材料为C25混凝土。设计荷载为公路－II级。

该桥在通车一年后，桥面板右侧距路中线约60cm处出现一道纵向裂缝，缝宽0.2~0.3mm，局部超过0.3mm，且有继续发展的趋势。

3、桥面板裂缝成因分析

3.1病因分析

3.1.1现场勘测

对该小桥进行详细地勘测发现，除了桥面板右侧靠近路中线处的有一道纵向裂缝外，桥面板上表面未出现其它裂缝，但该裂缝是上下贯通。对桥面板底部进行细致检查，发现在其它位置还有多条极细微的裂缝，缝宽小于0.1mm，均呈纵向布置。桥台及锥坡未发现有裂缝。

3.1.2现场施工

该小桥所使用的混凝土和钢筋各项指标均合格，水泥凝结试验以及掺合料、水、细骨料的试验结果均属正常。施工期间气象条件良好，平均气温24℃，湿度60~85%，混凝土浇灌过程中，天气睛朗，风速较小。桥面板采用整体浇筑，钢筋布设均按图施工，但钢筋搭接恰好处于距路中60cm左右的右侧桥面上。

3.1.3桥梁设计

根据实际使用荷载进行验算，发现原设计桥面板配筋量为承载力要求的1.5~1.6倍，偏于安全。但设计图纸中，桥面铺装层采用4cm厚的水泥混凝土，厚度偏薄，且未配置构造钢筋。

综上所述，因为主梁横向钢筋搭接不足，且桥面铺装层厚度过薄，未配置纵横向构造钢筋，桥面横向联系不足，在车轮荷载频繁冲击下，由于动荷载的不断作用而发生应力集中，出现纵向微裂缝，裂缝逐步扩展，从而不断减小承受应力作用的有效面积，最终在车轮荷载反复作用达到一定次数后导致破坏，桥面板出现裂缝。使桥面板失去整体性，承载力不断下降，最终导致破坏，必须及时采取有效的修补措施，控制裂缝的发展，增强桥面板的整体性，保证桥梁的正常使用。

4、处理措施

根据桥面板裂缝的成因，可采取处理措施步骤如下。

4.1裂缝的修补

4.1.1对于桥面板中间带上下贯通的裂缝，其下部采用钢板粘结施工法进行修补。这种施工法是用环氧树脂把钢板粘贴在桥面板混凝土受拉缘的外表面，使其与原桥面形成整体化，在活载的作用下可作为钢筋来使用。本工程采用6mm厚、100mm宽的长条钢板，顺桥方向进行加固。施工时采用液状环氧树脂注入施工法，根据桥面板的平整度，用锚固螺栓预先固定钢板，并使钢板与桥面板表面间保持2~4mm的间隙，然后用腻子状环氧树脂封闭钢板的边缘，再从适当设置在封闭线上及钢板中部的注入口注入环氧树脂，并保持原状使其硬化。

4.1.2对于桥面板中间带上下贯通的裂缝，其上部采用注入施工法进行处理。沿裂缝7~8cm宽度的范围内，用砂轮机和钢丝刷去混凝土表面的游离石灰和灰尘等，并用洗净剂清洗，然后加压注入具有渗透性和粘着性的环氧树脂，以此来填充混凝土裂缝，提高桥面板的防水性，防止钢筋锈蚀及混凝土老化。

4.1.3对桥面板下部宽度小于0.2mm的其它裂缝，采用表面处理法进行修补，在混凝土表面沿裂缝涂抹树脂保护膜。施工时先用钢丝刷除去混凝土表面的附着物，再用清水清洗，经充分干燥后，用油灰状树脂填充混凝土表面的凹瘪部分后，再进行必要的涂抹。

4.2桥面铺装层重新铺设

4.2.1凿除原桥面铺装层，在梁板顶面钻孔植入φ16@500，然后重新铺装，铺装层采用C40防水混凝土，构造钢筋网纵横向采用φ12@120，提高铺装层的整体强度。

4.2.2严格控制施工质量，桥面板顶面凿毛至露出骨料3~5mm，并用高压气泵或水枪清理干净；严格控制混凝土的配合比和坍落度，使混合料具有良好的和易性；混凝土采用低收缩配方，减少收缩开裂。

4.2.3重新调整搭板厚度，并铺设构造钢筋，使其与桥面板及桥两侧路面连接顺畅。

5、结束语

造成桥梁出现裂缝的原因非常复杂，设计疏漏、施工低劣、监理不力，均可能使混凝土桥梁出现裂缝。只有充分了解了混凝土材料的特质和产生裂缝的原因，才能够对症下药，在设计施工等多个环节采取相应的措施来减少裂缝的产生。当桥梁发生开裂后，应从设计、施工及其使用状况等各方面进行细致地调查测试及分析找出开裂的原因，分析裂缝的性质，预料其对结构的危害，最后采取合理、有效、经济的修补加固措施，使桥梁损伤尚在轻微时期就能得到修补，保证其正常地使用。

参考文献：

[1]JTG D60-2004,公路桥涵设计通用规范[S]。

[2]JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]。

[3]惠州市红卫小桥施工图设计[Z].2007。