桥梁裂缝产生原因及防治.docVIP

近年来，在道路桥梁建造和使用过程中，因出现混凝土结构裂缝而影响桥梁质量甚至导致桥梁垮塌的事故屡见不鲜，为防止重大事故的发生，查明目前正在服役桥梁的运行状况，去年我县请江苏省交通科学研究院对城区内的数十座不同结构形式的桥梁进行了“体检”，结果发现确实有部分桥梁带病工作，大部分桥梁均出现了不同程度的裂缝，其中有1座桥梁因混凝土梁裂缝严重被鉴定为D级而大修，有3座桥梁因关键部位裂缝较多被鉴定为C级目前限载通行。本文结合桥梁检测中发现裂缝现状，从设计、施工和使用等阶段中桥梁混凝土出现裂缝的种类、产生的原因进行了分析、总结，并提出了防治的措施。 1、裂缝产生原因 道路桥梁混凝土结构裂缝受多种因素相互影响，成因较复杂，通过调查分析发现，其裂缝产生的原因主要有以下几种： 1.1勘探设计的疏忽造成的裂缝 1.1.1地质勘察精度不够。在没有充分掌握地质情况就设计、施工，这是造成地基不均匀沉降的主要原因。比如钻探时，在桥位处河两崖被密集的居民区所覆盖，勘察钻孔间距太远，而地基持力层起伏大，勘察报告不能充分反映实际地质情况。地基地质差异太大。我县地处长江水系和淮河水系的交界处，地质差别大，有时同一座桥台基础都有可能出现土性不同，因而，由于不同压缩性的地基土均能引起不均匀沉降。 1.1.2结构基础类型差别大。同一联桥梁中，混合使用不同基础如扩大基础和桩基础，或同时采用桩基础但桩径或桩长差别大时，或同时采用扩大基础但基底标高差异大时，也可能引起地基不均匀沉降。 1.1.3设计阶段，结构设计时不计算或部分漏算；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够；结构设计时不考虑施工过程中的可能性荷载；构造处理不当；设计图纸交代不清等。 1.1.4次应力裂缝:桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等，在计算时难以用准确的图式进行模拟计算，而是根据经验设置受力钢筋。研究表明，受力构件挖孔后，力流将产生绕射现象，在孔洞附近密集，产生巨大的集中应力，若处理不当，在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。 1.2、收缩或澎胀引起的裂缝 1.2.1温度变化引起的裂缝 ⑴日照不均。桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。 ⑵骤然降温。突降大雨、冷空气侵袭、日落、蒸汽养护或冬季施工时措施不当等，可导致结构外表面混凝土骤冷骤热温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度。 ⑶水化热。出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2.0米）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。 ⑷焊接、张拉温度过高。预制T梁之间横隔板安装时，支座预埋钢板与调平钢板焊接时，若焊接措施不当，铁件附近混凝土容易烧伤开裂。采用电热张拉法张拉预应力构件时，预应力钢材温度可升高至350℃，混凝土构件也容易开裂。由火灾等原因引起高温烧伤的混凝土强度随温度的升高而明显降低，混凝土体内游离水大量蒸发也可产生急剧收缩。 ⑸冻胀。大气气温低于零度时，吸水饱和的混凝土出现冰冻，游离的水转变成冰，体积膨胀9%，因而混凝土产生膨胀应力，混凝土强度降低，并导致裂缝出现。 1.2.2收缩引起的裂缝 ⑴塑性收缩。混凝土浇筑后4～5小时左右，此时水泥水化反应激烈，分子链逐渐形成，出现泌水和水分急剧蒸发，混凝土失水收缩，同时骨料因自重下沉，因此时混凝土尚未硬化，称为塑性收缩。塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡，便形成沿钢筋方向的裂缝。 ⑵缩水收缩。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，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致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。 ⑶自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中，水泥与水发生水化反应，这种收缩与外界湿度无关，且可以是正的（即收缩，如普通硅酸盐水泥混凝土），也可以是负的（即膨胀，如矿渣水泥混凝土与粉煤灰水泥混凝土）。 ⑷炭化收缩。大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。 1.2.3钢筋锈蚀引起的澎胀裂缝。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，钢筋中铁离子与浸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加约2～4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥