橋梁裂縫該如何控制

隨著我國交通基礎(chǔ)建設(shè)的迅猛發(fā)展,各地新建了大量的混凝土橋梁。橋梁結(jié)構(gòu)在施工和營運使用過程中,常會出現(xiàn)各種不同形式的裂縫。橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的種類成因復(fù)雜而繁多,甚至多種因素相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。小編以橋梁裂縫的產(chǎn)生原因入手,并進(jìn)一步提出如何控制橋梁裂縫。

1.橋梁裂縫的產(chǎn)生

1.1結(jié)構(gòu)性裂縫

鋼筋混凝土簡支梁的跨中截面附近下緣受拉區(qū)的豎向裂縫,是最常見的結(jié)構(gòu)性裂縫。在正常設(shè)計和使用情況下,裂縫寬度不大,間距較密,分布均勻。若豎直裂縫寬度過大,預(yù)示結(jié)構(gòu)正截面承載力不足。鋼筋混凝土簡支梁的支點(或腹板寬度變化處)附近截面由主拉應(yīng)力引起的斜裂縫,在正常設(shè)計和使用情況下很少出現(xiàn)斜裂縫,即使出現(xiàn)裂縫寬度也很小。若斜裂縫寬度過大,預(yù)示結(jié)構(gòu)的斜截面承載力不足,存在發(fā)生斜截面脆性破壞的潛在危險,應(yīng)引起足夠的重視。另外,鋼筋混凝土墩柱受壓構(gòu)件由于縱向壓力過大引起的縱向裂縫、預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)由于局部應(yīng)力過大引起的劈裂裂縫等都屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。

1.2非結(jié)構(gòu)性裂縫

非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生,受混凝土材料組成、澆筑方法,養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境等等多種因素影響。非結(jié)構(gòu)性裂縫可以分為三種:收縮裂縫、溫度裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫。

1.2.1收縮裂縫

在實際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見的。在混凝土收縮種類中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。

收縮裂縫常見有:(1)在構(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹庬樃拱宸较虻牧芽p;(2)對板類構(gòu)件多沿短邊方向,均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間,方向與鋼筋平行;(3)對高度較大的鋼筋混凝土梁,由于腰部水平鋼筋間距過大,在腰部(或腹板)產(chǎn)生豎向收縮裂縫,但多集中在構(gòu)件中部,中間寬兩頭細(xì),至梁的上、下緣附近逐漸消失,梁底一般沒有裂縫;(4)大體積混凝土在平面部位收縮裂縫較多,側(cè)面也有所見。收縮裂縫對構(gòu)件承載力影響不大,主要影響影響結(jié)構(gòu)外觀和耐久性。

1.2.2溫度裂縫

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形,這種溫度變形受到約束時,在混凝土內(nèi)部就會產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強度極限值時,即會引起混凝土裂縫,這種裂縫稱為溫度裂縫。采集者退散混凝土溫度裂縫常見有:(1)在板上時,多為貫穿裂縫;發(fā)生在梁上多為表面裂縫。(2)梁板式結(jié)構(gòu)或長度較大的結(jié)構(gòu),裂縫多是平行于短邊。(3)大面積結(jié)構(gòu)(例如橋面鋪裝)裂縫多是縱橫交錯。(4)裂縫寬度大小不一,且沿結(jié)構(gòu)全長沒有多大變化。

1.2.3鋼筋銹蝕引起的裂縫

由于混凝土質(zhì)量較差或保護(hù)層厚度不足,混凝土保護(hù)層受二氧化碳侵蝕碳化至鋼筋表面,使鋼筋周圍混凝土堿度降低,或由于氯化物介入。鋼筋中鐵離子含量較高,均可引起鋼筋表面氧化膜破壞。鋼筋中鐵離子與侵入到混凝土中的氧氣和水分發(fā)生銹蝕反應(yīng),其銹蝕物氫氧化鐵體積比原來增長約2-4倍,從而對周圍混凝土產(chǎn)生膨脹應(yīng)力,導(dǎo)致保護(hù)層混凝土開裂、剝離,沿鋼筋縱向產(chǎn)生裂縫,并有銹跡滲到混凝土表面。由于銹蝕,使得鋼筋有效斷面面積減小,鋼筋與混凝土握裹力削弱。結(jié)構(gòu)承載力下降,并將誘發(fā)其他形式的裂縫,加劇鋼筋銹蝕,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

2.橋梁裂縫的控制措施

混凝土裂縫一般是由于混凝土內(nèi)部應(yīng)力和外部荷載以及溫差、干縮等多方面因素作用下形成的。對橋梁結(jié)構(gòu),一般裂縫寬度超過0.1mm.就會影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性、安全性,因而在設(shè)計和施工中宜采取可行、合理的措施對裂縫進(jìn)行有效控制。這主要應(yīng)把握好以下幾方面內(nèi)容:

第一,設(shè)計上應(yīng)盡量避免軟土地基上采用超靜定結(jié)構(gòu),對大型橋梁應(yīng)加強鉆探。防止出現(xiàn)軟弱下臥層。在施工上要加強基礎(chǔ)夯實,做好模板、支架及各支撐處基礎(chǔ)和地基處理,防止產(chǎn)生沉降裂縫。

第二,在橋梁結(jié)構(gòu)中。墩臺、臺基樁等水下結(jié)構(gòu),反復(fù)凍融會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疏松引起微裂縫。是比較容易出現(xiàn)裂縫的部位之一。在施工時,混凝土應(yīng)盡可能一次澆筑。不設(shè)施工縫,同時應(yīng)根據(jù)需要對構(gòu)件進(jìn)行凍融循環(huán)試驗并做抗凍強度驗算。

第三,墩身部位容易出現(xiàn)不規(guī)則縱向裂縫,且在陽光直射面較多的陽面。墩身易出現(xiàn)網(wǎng)狀裂紋??刹扇p少水泥用量、降低混凝土的入模溫度和降低水泥水化熱的溫度、加快澆筑混凝土的散熱等方法來加以預(yù)防。

第四,混凝土橋面、寬體橋臺都容易出現(xiàn)溫度裂縫,由于溫度裂縫屬于活裂縫。其裂縫寬度隨環(huán)境溫度的變化而變化。這類裂縫不宜修補,應(yīng)以預(yù)防為主。在設(shè)計上應(yīng)盡量限制連續(xù)澆筑長度,增加防收縮鋼筋;在施工中要分段澆筑。并同時采取一些其他措施盡可能地減小混凝土的收縮量。

第五,進(jìn)行預(yù)應(yīng)力施工時。后張法采用抽拔管道成孔時,要嚴(yán)格控制抽拔時間。不宜太早,否則會使管壁拉裂,導(dǎo)致灌漿時串孔。先張梁板施工時。要防止成孔膠囊上浮,削弱上部端面過多,在反拱作用下引起板的表面裂縫。

第六,加強混凝土的振搗和養(yǎng)護(hù),控制混凝土澆筑速度。比如在混凝土初凝前進(jìn)行二次澆搗,可有效消除因塑性沉降引起的內(nèi)分層,改善骨料的界面結(jié)構(gòu),提高混凝土的強度和抗裂能力。此外,因混凝土是一種水硬性材料,養(yǎng)護(hù)階段又離不開水,如采用“蓄水法”養(yǎng)護(hù),不僅能滿足強度增長需要,而且對溫度控制也十分有利。

3.橋梁裂縫的處理措施

3.1表面處理法

包括表面涂抹和表面貼補法,表面涂抹法適用范圍是漿材難以灌人的細(xì)而淺的裂縫、深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫、不漏水的裂縫、不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。表面貼補(木工膜或其他防水片)法適用于大面積漏水(蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫)的防滲堵漏。

3.2 填充法

用修補材料直接填充裂縫,一般用來修補較寬的裂縫(0.3mm),作業(yè)簡單,費用低。寬度小于0.3mm,深度較淺的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽,然后作填充處理。

3.3 灌漿法

此法應(yīng)用范圍廣,從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用,處理效果好。

3.4 結(jié)構(gòu)補強法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導(dǎo)致混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強度時,可采取結(jié)構(gòu)補強法、錨固補強法、預(yù)應(yīng)力法等處理措施。

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