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钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁裂缝分析
2008/12/03 00:00
来源：中国混凝土网
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摘 要:介绍了钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁裂缝种类及部分裂缝的成因及解决办法。
关键词:桥梁;裂缝;成因;解决办法
中图分类号:U445 文献标识码:C 文章编号:1008 - 3383 (2006) 11 - 0085 - 01
1 裂缝形成原因
1.1 荷载引起的裂缝
(1) 设计阶段,由于考虑不充分,计算简化模式与实际受力状态不相符;结构安全系数采用不当;结构刚度不够或钢筋设置有误。
(2) 施工阶段,没有按照设计图纸施工,随意变更结构施工顺序;未对桥梁结构做施工时的强度验算。
(3) 使用阶段,超设计荷载的重型车辆通过,外力及自然灾害的影响。
1.2 温度变化引起的裂缝
混凝土亦具有热胀冷缩的特性,内外界发生温度变化时混凝土会变形,当外界约束产生的应力超过混凝土的抗拉强度时即会产生裂缝。
(1) 由于四季温度的变化使桥梁在纵桥向产生位移,当位移受限时即会产生裂缝。
(2) 当外界条件发生急剧变化时,结构物表面温度发生快速改变,而内部变化较慢,由于内外温差较大而产生裂缝。
(3) 冬季施工时温度变化,内外温度变化不均引起结构产生裂缝。
1.3 基础变形引起的裂缝
(1) 地基冻胀。由于基础位于冻胀土层内,冬季含水率较高的土冰冻膨胀,温度升高时冻土融化,地基出现沉降。北方地区此类情况比较严重。
(2) 地质资料不准确或天然扩大基础作用在差异很大的土层内,由于地基土不均匀沉降而产生裂缝。
(3) 道路二期工程扩建时,在原桥梁较近处重新修建新桥,新建桥梁基础处理时引起地基土重新固结而使原有桥梁基础产生较大沉降使结构产生裂缝。
(4) 地质勘查及试验资料不准确,在这种情况下进行的设计、施工已不符合真实的地质状况,从而引起基础不均匀沉降使结构产生缝。
1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量不好或混凝土保护层过薄,二氧化碳的作用使钢筋周围的混凝土碱性降低引起钢筋表面的氧化保护膜被破坏,氧气、水、钢筋中铁离子发生锈蚀反应,使混凝土保护层开裂、剥落,沿钢筋纵向产生裂缝。因为钢筋锈蚀使钢筋有效面积减少,钢筋与混凝土的握裹力减弱,使结构承载力下降,将引起更多裂缝,钢筋锈蚀加聚,从而导致结构破坏。
1.5 冻胀引起的裂缝
吸水达到饱和状态的混凝土,当外界大气温度很低低于0 ℃时,混凝土内呈游离状态的水冻结为冰,由于水变为冰时体积会膨胀,混凝土会产生应力使混凝土的强度降低,而出现裂缝。特别是当混凝土中含杂质过多,空隙较大时更容易产生裂缝。
1.6 施工质量引起的裂缝
钢筋混凝土结构在浇注、运输过程中,由于未严格按照操作规程,造成施工质量低劣会产生各种型式的裂缝。
(1) 混凝土搅拌及运输时间长,混凝土中水分蒸发过多,使混凝土塌落度降低,使混凝土表面出现裂缝。
[Page] (2) 混凝土分段浇注时,由于混凝土相接部位没有处理好,新旧混凝土之间或施工缝处就会产生裂缝。
(3) 由于新技术的不断开发应用,混凝土施工时更多的采用泵送混凝土,此时为保证混凝土的运送,水及水泥的用量增加了,从而引起混凝土凝固时的收缩量增大而产生裂缝。
1.7 使用不当引起的裂缝
在使用上最主要的是由汽车超载造成的,汽车超载主要有以下几种情况: (1) 早期建设的桥梁已超过了设计年限或原来的设计荷载较低,随着设计荷载和交通量的不断增加相对于原设计的超栽。(2)车辆违规超载,即车辆使用者违法超载运营。
超载可使桥梁疲劳幅度加大,造成桥梁内部损伤,改变了桥梁原有的工作状态,无法保证其安全性。在超载作用下,桥梁可能发生开裂,由于桥梁结构内部受损伤,可使结构刚度下降,于是正常使用荷载作用下,原来不应开裂的结构产生裂缝或本来较小的裂缝加大成为超出规范容许的裂缝。
2 桥梁混凝土裂缝处理方法
(1) 表面修补法,适用于对承载能力无影响的表面及深层裂缝,以及大面积裂缝渗漏水的处理。
①表面涂水泥砂浆法; ②表面涂抹环氧树脂或用环氧树脂粘贴玻璃布; ③表面凿槽嵌补,沿混凝土裂缝凿1 条V 型或U 型深槽,V 型用于一般裂缝的处理,U 型用于渗水裂缝的处理。槽内嵌水泥砂浆、环氧胶泥、沥青油膏等,表面做砂浆保护层。
(2) 内部修补法,适用于对结构的整体性有影响或有防水、防渗要求的裂缝修补。采用压浆泵将胶结料压入裂缝中,由于其凝结硬化而起到补缝的作用,以恢复结构的整体性。这种方法常用的材料主要有水泥和化学材料,可根据裂缝的性质、宽度以及施工条件等具体情况选用。
(3) 结构加固法,用于对整体性、承载能力有较大影响的深进及贯穿性裂缝的加固处理。有以下几种方法:
①加设钢筋混凝土套圈; ②加钢套箍,在结构裂缝部位四周加钢筋或型钢套箍,将钢件箍紧,以提高结构的刚度和承载力,防止裂缝扩大; ③设置预应力拉杆; ④预应力法,在与裂缝相垂直的方向配置钢筋,然后张拉拧紧以增加预应力; ⑤其它修补方法,主要有钢铆钉法(类似于缝合裂缝) ,用树脂粘结剂和接钢板的方法等。
总之,桥梁状况的好坏,涉及到设计、施工、监理、管理等多个环节,其中某个环节的失误都可能使混凝土桥梁出现裂缝,从而使桥梁在安全及使用寿命上达不到要求,甚至使人民的生命及国家财产遭受更大损失。因此,在设计、施工、监理及管理过程中,要严格遵照国家有关工程规范及技术标准,确保工程质量。
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