1、1浅谈桥梁裂缝病害的分析及防治1.1 桥梁裂缝种类及成因在高速公路养护过程中，经常会发现桥梁（特别是中、小桥、通道）梁板底部出现一些细小裂缝，分为表面龟裂、纵向裂缝、横向裂缝及斜向裂缝。实际上，混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因，裂缝有施工时产生的，也有使用中产生的。混凝土桥梁裂缝的种类，就其产生的原因，大致可划分如下几种：1.1.1 设计问题引起的裂缝在设计阶段，如果出现以下情况，构件往往会产生裂缝。主要包括非标准构件套用标准图集；构件不计算或漏算；计算模型的简化不合理；结构的实际受力和边界条件不符；荷载少算或漏算；截面尺寸不够，
2、保护层厚度不够；配筋不足或布筋错误；结构安全系数不够；设计时未详细地进行施工分析；预应力筋合理的孔道布置等。1.1.2 荷载问题引起的裂缝混凝土桥梁在常规静、动荷载下产生的裂缝称荷载裂缝，因桥梁设计桥梁静荷载对裂缝的产生较小，主要应力裂缝是由外荷载引起的裂缝。裂缝产生的原因有：在使用阶段，超出设计载荷的重型车辆过桥。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。但必须指出，如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因往往是截面尺寸偏小。根据结构不同受力方式，产生的裂缝特征如下：受拉。裂缝贯穿构件横截
3、面，间距大体相等，且垂直于受力方向。采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次裂缝。K282+542 中桥裂缝主要位于梁底，集中在行车道和超车道下方的梁板，与车辆的行驶有关。受压。沿2构件出现平行于受力方向的短而密的平行裂缝，可以造成桥面铺装与梁体脱空，桥面铺装在车辆的反复碾压下破坏。支座处的负弯矩：施工中不注意钢筋的保护，为方便混凝土的振捣施工，将钢筋踩弯，这样会造成支座的负弯矩，导致混凝土梁板出现裂缝，突出表现在连续混凝土箱梁上。受剪。当箍筋太密时发生斜压破坏，沿梁端腹部出现大于 45方向的斜裂缝；当箍筋适当时发生剪压破坏，沿梁端中下部出现约 45方向相互平行的斜裂缝。1.1.3 配合比
4、引起的裂缝由配合比引起的裂缝主要表现为一是水泥引起的。包括水泥受潮引起的非正常凝结；水泥有游离 Cao，Mgo，含碱量过高引起的水泥非正常膨胀；水泥的水化热偏大；二是骨料选择不当引起的。包括骨料含泥量过大，级配不良，使用了碱性骨料或风化岩石；三是由于配合比不当引起的，包括混凝土配合比不当，塌落度过大，骨料下沉、沁水；外加剂、掺合料和水泥不匹配或掺量超标等问题。混凝土主要由水泥、砂、碎石、水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料不合格，可能导致结构出现裂缝。影响混凝土裂缝的主要因素有：水泥安定性不合格，强度不足；砂石粒径太小、级配不良、空隙率大、使用超出规定的特细砂、砂石中含泥量高。1.1.4 温度
5、问题引起的裂缝混凝土具有热胀冷缩的性质，当外部环境或内部温度发生变化，混凝土将发生变形。若变形遭到约束，则在结构内产生应力。当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其他裂缝最主要的特征是裂缝将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有：年温差、日照、聚然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工措施不当等。1.1.5 收缩引起的裂缝在桥梁调查中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。缩水收缩（干缩） 。混凝土结硬以后，随着表层水分逐步蒸发，湿度逐步降低，混凝土体积减小，称为缩水收缩（干缩） 。因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到
6、内部混凝土的约束，致3使表面混凝土承受拉力，当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。混凝土硬化后收缩主要就是缩水收缩，混凝土表面容易出现龟裂裂纹。混凝土收缩裂缝的特点是大部分属表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。影响混凝土收缩裂缝的主要因素有：养护方法。良好的养护可加速混凝土的水化反应，获得较高的混凝土强度。养护时保持湿度越高、气温越低、养护时间越长，则混凝土收缩越小。蒸汽养护方式比自然养护方式混凝土收缩要小。外界环境。大气中湿度小、空气干燥、温度高、风速大，则混凝土水分蒸发快，混凝土收缩越快。1.1.6 地基基础变形引起的裂缝由于基础竖向不均匀沉降或
7、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。主要表现为承台、桥台的开裂。基础不均匀沉降的主要原因是地基土由于不同压缩性引起不均匀沉降及桥梁基础置于滑坡体、溶洞或活动断层等不良地质时，可能造成不均匀沉降。1.1.7 保护层厚度不足导致钢筋锈蚀引起的裂缝由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀炭化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入，钢筋周围氯离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏，钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约 24 倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土
8、开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱，结构承载力下降，并将诱发其它形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。1.1.8 施工工艺引起的裂缝在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中，若施工工艺不合理、施工质量低劣，容易产生纵向的、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，特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异，比较典型常见的4有：混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点。混凝土分层或分段浇筑时，接头
9、部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝。温差裂缝，特别是夏季，在太阳的直射下，混凝土升温急剧，混凝土体之间形成温度差，最容易产生温差裂缝，表现在薄壁桥墩上。冬季则在迎风的一面。混凝土浇筑后过分抹干压光：混凝土浇筑完成后，多度的抹干压光会使混凝土的细骨料过多地浮到表面，形成含水量很大的水泥浆层，水泥浆中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化学反应生成碳酸钙，引起表面体积碳水化收缩，导致混凝土梁板表面龟裂。2.2 桥梁裂缝防治措施空心板梁简支梁桥造价低、工期短，在高速公路桥、城市立交桥的建造中均占有重要的位置。但从大量的工程实践情况看，空心板梁出现裂缝类病害原本至少是部分是可以防治的。刘家宕桥裂
10、缝出现的原因不外乎以上几种情况，如果在设计、施工中注意到并且采取了相应的一些防治措施，可以大大减少以后的养护成本。针对裂缝出现的几种原因，可以相应以下一些防治措施：2.2.1 配合比不当引起的裂缝防治其防治措施一是合理的进行混凝土配合比设计。在混凝土配合比设计中，不要为了提高保证率而过多地增加水泥用量，在满足混凝土塌落度的前提下，尽量采用可靠的减水剂，合理调整配合比，降低水泥用量和用水量，以减少混凝土的凝结收缩量；二是粗骨料采用连续级配，以减少水泥用量；三是水泥用量不得超出规范最大值；四在配合比中掺加适量外加剂。一方面以减少水泥用量，另一方面。减水剂等外加剂能改善混凝土力学性能，减少混凝土的收
11、缩徐变，从而减少温缩裂缝的产生。2.2.2 材料引起的裂缝防治其防治措施是严格控制原材料质量。按照质量进度，严格要求进行选料、对不合格要求的砂、石料和水泥不许进场，对含泥量较大的骨料用水冲洗，严禁使用过期和不同标号的水泥、尽量采用发热量及收缩量较小的水泥。2.2.3 温差引起的裂缝防治其防治措施一是选择较好的挑起浇筑混凝土。注意天气预报，尽量选择较5好的天气浇筑空心板。尽量避免下午、下雨和温差较大的天气浇筑。在夏天浇筑混凝土不宜在白天进行，在冬季宜在中午浇筑混凝土，并要采取冬季施工措施。二是混凝土在初凝前往往会出现裂缝，这是应及时收浆二次抹平，这样处理可以增加混凝土表面密度，使混凝土表面产生的
12、裂缝愈合。这是消除早期裂缝最行之有效的措施。2.2.4 施工工艺控制不当引起的裂缝防治其防治措施一是在施工时搭设工作平台，放置于钢模板上，机械、人员由上面施工；二是在钢筋成型时，确保钢筋骨架尺寸控制准确，三是加强内膜定位钢筋绑扎质量，确保内膜胶囊不上浮，尽量采用发热量及收缩量较小的水泥。2.2.5 施工运输、保存引起的裂缝防治其防治措施一是在施工时按设计起吊点位置设置起吊环，吊环预埋筋不应与梁底板筋绑扎在一起；施工中若需要挪动设计吊点位置一般是向里挪动，以小起吊高度，首先要验算混凝土的抗裂性，另外构件要规范对方；二是起吊时，吊绳与起吊构件的交角不应小于 67.5 度；板梁脱模前应通过敲击削弱模板与梁体之间的结合面，出槽时，应先使梁一段慢慢脱离模后另一端在脱离底膜；第三四存放，运输搁置时，梁板搁置支撑位置应该与支座支承点位置一致。此外，为了底板横向裂缝出现，在板梁假设好后要做好防护，尽量避免重型机械上桥。
