摘 要:介紹了鋼筋混凝土及預應力混凝土橋梁裂縫種類及部分裂縫的成因及解決辦法。
關鍵詞:橋梁;裂縫;成因;解決辦法
中圖分類號:U445 文獻標識碼:C 文章編號:1008 - 3383 (2006) 11 - 0085 - 01
1 裂縫形成原因
1.1 荷載引起的裂縫
(1) 設計階段,由于考慮不充分,計算簡化模式與實際受力狀態不相符;結構安全系數采用不當;結構剛度不夠或鋼筋設置有誤。
(2) 施工階段,沒有按照設計圖紙施工,隨意變更結構施工順序;未對橋梁結構做施工時的強度驗算。
(3) 使用階段,超設計荷載的重型車輛通過,外力及自然災害的影響。
1.2 溫度變化引起的裂縫
混凝土亦具有熱脹冷縮的特性,內外界發生溫度變化時混凝土會變形,當外界約束產生的應力超過混凝土的抗拉強度時即會產生裂縫。
(1) 由于四季溫度的變化使橋梁在縱橋向產生位移,當位移受限時即會產生裂縫。
(2) 當外界條件發生急劇變化時,結構物表面溫度發生快速改變,而內部變化較慢,由于內外溫差較大而產生裂縫。
(3) 冬季施工時溫度變化,內外溫度變化不均引起結構產生裂縫。
1.3 基礎變形引起的裂縫
(1) 地基凍脹。由于基礎位于凍脹土層內,冬季含水率較高的土冰凍膨脹,溫度升高時凍土融化,地基出現沉降。北方地區此類情況比較嚴重。
(2) 地質資料不準確或天然擴大基礎作用在差異很大的土層內,由于地基土不均勻沉降而產生裂縫。
(3) 道路二期工程擴建時,在原橋梁較近處重新修建新橋,新建橋梁基礎處理時引起地基土重新固結而使原有橋梁基礎產生較大沉降使結構產生裂縫。
(4) 地質勘查及試驗資料不準確,在這種情況下進行的設計、施工已不符合真實的地質狀況,從而引起基礎不均勻沉降使結構產生縫。
1.4 鋼筋銹蝕引起的裂縫
由于混凝土質量不好或混凝土保護層過薄,二氧化碳的作用使鋼筋周圍的混凝土堿性降低引起鋼筋表面的氧化保護膜被破壞,氧氣、水、鋼筋中鐵離子發生銹蝕反應,使混凝土保護層開裂、剝落,沿鋼筋縱向產生裂縫。因為鋼筋銹蝕使鋼筋有效面積減少,鋼筋與混凝土的握裹力減弱,使結構承載力下降,將引起更多裂縫,鋼筋銹蝕加聚,從而導致結構破壞。
1.5 凍脹引起的裂縫
吸水達到飽和狀態的混凝土,當外界大氣溫度很低低于0 ℃時,混凝土內呈游離狀態的水凍結為冰,由于水變為冰時體積會膨脹,混凝土會產生應力使混凝土的強度降低,而出現裂縫。特別是當混凝土中含雜質過多,空隙較大時更容易產生裂縫。
1.6 施工質量引起的裂縫
鋼筋混凝土結構在澆注、運輸過程中,由于未嚴格按照操作規程,造成施工質量低劣會產生各種型式的裂縫。
(1) 混凝土攪拌及運輸時間長,混凝土中水分蒸發過多,使混凝土塌落度降低,使混凝土表面出現裂縫。
(2) 混凝土分段澆注時,由于混凝土相接部位沒有處理好,新舊混凝土之間或施工縫處就會產生裂縫。
(3) 由于新技術的不斷開發應用,混凝土施工時更多的采用泵送混凝土,此時為保證混凝土的運送,水及水泥的用量增加了,從而引起混凝土凝固時的收縮量增大而產生裂縫。
1.7 使用不當引起的裂縫
在使用上最主要的是由汽車超載造成的,汽車超載主要有以下幾種情況: (1) 早期建設的橋梁已超過了設計年限或原來的設計荷載較低,隨著設計荷載和交通量的不斷增加相對于原設計的超栽。(2)車輛違規超載,即車輛使用者違法超載運營。
超載可使橋梁疲勞幅度加大,造成橋梁內部損傷,改變了橋梁原有的工作狀態,無法保證其安全性。在超載作用下,橋梁可能發生開裂,由于橋梁結構內部受損傷,可使結構剛度下降,于是正常使用荷載作用下,原來不應開裂的結構產生裂縫或本來較小的裂縫加大成為超出規范容許的裂縫。
2 橋梁混凝土裂縫處理方法
(1) 表面修補法,適用于對承載能力無影響的表面及深層裂縫,以及大面積裂縫滲漏水的處理。
①表面涂水泥砂漿法; ②表面涂抹環氧樹脂或用環氧樹脂粘貼玻璃布; ③表面鑿槽嵌補,沿混凝土裂縫鑿1 條V 型或U 型深槽,V 型用于一般裂縫的處理,U 型用于滲水裂縫的處理。槽內嵌水泥砂漿、環氧膠泥、瀝青油膏等,表面做砂漿保護層。
(2) 內部修補法,適用于對結構的整體性有影響或有防水、防滲要求的裂縫修補。采用壓漿泵將膠結料壓入裂縫中,由于其凝結硬化而起到補縫的作用,以恢復結構的整體性。這種方法常用的材料主要有水泥和化學材料,可根據裂縫的性質、寬度以及施工條件等具體情況選用。
(3) 結構加固法,用于對整體性、承載能力有較大影響的深進及貫穿性裂縫的加固處理。有以下幾種方法:
①加設鋼筋混凝土套圈; ②加鋼套箍,在結構裂縫部位四周加鋼筋或型鋼套箍,將鋼件箍緊,以提高結構的剛度和承載力,防止裂縫擴大; ③設置預應力拉桿; ④預應力法,在與裂縫相垂直的方向配置鋼筋,然后張拉擰緊以增加預應力; ⑤其它修補方法,主要有鋼鉚釘法(類似于縫合裂縫) ,用樹脂粘結劑和接鋼板的方法等。
總之,橋梁狀況的好壞,涉及到設計、施工、監理、管理等多個環節,其中某個環節的失誤都可能使混凝土橋梁出現裂縫,從而使橋梁在安全及使用壽命上達不到要求,甚至使人民的生命及國家財產遭受更大損失。因此,在設計、施工、監理及管理過程中,要嚴格遵照國家有關工程規范及技術標準,確保工程質量。
