小議橋梁裂縫的控制
2016-07-05
1.引言
隨著我國交通基礎建設的迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。橋梁結構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。橋梁結構裂縫的種類成因復雜而繁多，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。本文從分析橋梁裂縫的產(chǎn)生原因入手，并進一步提出如何控制橋梁裂縫。
2.橋梁裂縫的產(chǎn)生
2.1結構性裂縫
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，是最常見的結構性裂縫。在正常設計和使用情況下，裂縫寬度不大，間距較密，分布均勻。若豎直裂縫寬度過大，預示結構正截面承載力不足。鋼筋混凝土簡支梁的支點（或腹板寬度變化處）附近截面由主拉應力引起的斜裂縫，在正常設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，預示結構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，應引起足夠的重視。另外，鋼筋混凝土墩柱受壓構件由于縱向壓力過大引起的縱向裂縫、預應力筋錨固區(qū)由于局部應力過大引起的劈裂裂縫等都屬于結構性裂縫。
2.2非結構性裂縫
非結構性裂縫的產(chǎn)生，受混凝土材料組成、澆筑方法，養(yǎng)護條件和使用環(huán)境等等多種因素影響。非結構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。
2.2.1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，但多集中在構件中部，中間寬兩頭細，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，側面也有所見。收縮裂縫對構件承載力影響不大，主要影響影響結構外觀和耐久性。
2.2.2溫度裂縫
鋼筋混凝土結構隨著溫度變化將產(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)生拉應力，當此應力達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）梁板式結構或長度較大的結構，裂縫多是平行于短邊。（3）大面積結構（例如橋面鋪裝）裂縫多是縱橫交錯。（4）裂縫寬度大小不一，且沿結構全長沒有多大變化。
2.2.3鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質(zhì)量較差或保護層厚度不足，混凝土保護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，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)生膨脹應力，導致保護層混凝土開裂、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。結構承載力下降，并將誘發(fā)其他形式的裂縫，加劇鋼筋銹蝕，導致結構破壞。
3.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。對橋梁結構，一般裂縫寬度超過0.1mm.就會影響結構構件的耐久性、安全性，因而在設計和施工中宜采取可行、合理的措施對裂縫進行有效控制。這主要應把握好以下幾方面內(nèi)容：
第一，設計上應盡量避免軟土地基上采用超靜定結構，對大型橋梁應加強鉆探。防止出現(xiàn)軟弱下臥層。在施工上要加強基礎夯實，做好模板、支架及各支撐處基礎和地基處理，防止產(chǎn)生沉降裂縫。
第二，在橋梁結構中。墩臺、臺基樁等水下結構，反復凍融會導致結構疏松引起微裂縫。是比較容易出現(xiàn)裂縫的部位之一。在施工時，混凝土應盡可能一次澆筑。不設施工縫，同時應根據(jù)需要對構件進行凍融循環(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。可采取減少水泥用量、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，應以預防為主。在設計上應盡量限制連續(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，進行預應力施工時。后張法采用抽拔管道成孔時，要嚴格控制抽拔時間。不宜太早，否則會使管壁拉裂，導致灌漿時串孔。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，控制混凝土澆筑速度。比如在混凝土初凝前進行二次澆搗，可有效消除因塑性沉降引起的內(nèi)分層，改善骨料的界面結構，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)護階段又離不開水，如采用“蓄水法”養(yǎng)護，不僅能滿足強度增長需要，而且對溫度控制也十分有利。
4.橋梁裂縫的處理措施
4.1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而淺的裂縫、深度未達到鋼筋表面的發(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。
4.2 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。
4.3 灌漿法
此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。
4.4 結構補強法
因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導致混凝土耐久性降低、火災造成裂縫等影響結構強度時，可采取結構補強法、錨固補強法、預應力法等處理措施。
參考文獻：
[1]王立強.混凝土橋梁裂縫修補分析[J].科技風.2013.09.
[2]呂豐.橋梁裂縫維修技術應用研究[J].科技創(chuàng)新與應用.2013.21.
