混凝土桥梁结构裂缝分析、控制及修补

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1、混凝土桥梁结构裂缝分析、控制及修补　　近年来，随着公路交通量不断增加，桥梁的负荷压力日益加重，在役桥梁结构随着使用时间的延续，不断出现各种各样的病害，由于维修工作的滞后，很多桥梁带病超负荷工作，结构的损伤不断累积导致结构性能过早劣化，承载力下降和耐久性降低。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土桥梁结构耐久性设计的重要性，由此导致的经济损失是巨大的。因此，混凝土桥梁结构的耐久性问题也受到国内外土木工程界的高度重视。　　实践表明，混凝土结构的任何损伤和破坏，一般都是首先在混凝土结构中出现裂缝，裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。不论何种原因产生的裂缝，都

2、会对混凝土结构的耐久性造成影响。　　对混凝土桥梁结构裂缝进行分析，包括裂缝产生原因、裂缝的危害性评定，然后根据分析结果对裂缝进行修补和加固。如果对裂缝不经分析研究就盲目进行处理，不仅达不到预期的修补效果，还可能潜藏着突发性事故的危险。　　裂缝产生原因　　混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的。除了混凝土材料自身特性和所处环境的影响外，混凝土结构的设计和施工质量、使用条件和防护措施、后期养护措施等都是直接影响因素。引起裂缝的原因和因素很多，可归纳为两类：　　非结构性裂缝　　非结构性裂缝是由变形引起的裂缝，比如混凝土结构变形产生的收缩裂

3、缝和温度裂缝。在混凝土收缩、温度变化等因素的作用下，混凝土结构的变形收到限制时，在结构内部就会产生自应力，当自应力达到混凝土抗拉强度极限值时，就会引起混凝土裂缝。裂缝一旦出现，变形得以释放，自应力也就消失了。　　收缩裂缝：混凝土凝固时，由于水泥化产物的体积比反应前物质的总体积要小，因而产生收缩；混凝土在硬化过程忠随着水分的逐渐蒸发，体积逐渐缩小，称为干缩。当表面混凝土所受的拉力超过其抗拉强度时，便产生收缩裂缝。　　温度裂缝：混凝土在运营过程中受阳光照射、大气及周围温度等因素影响，而出现冷热变化时，将发生收缩和膨胀，产生温度应力，温度应力超过混凝土强度时，

4、即产生温度裂缝。　　钢筋锈胀裂缝：又称顺筋裂缝。钢筋混凝土结构的裂缝与钢筋腐蚀是相互作用的。裂缝的存在会增加混凝土的渗透性，使钢筋的腐蚀加重；另一方面钢筋腐蚀后，腐蚀产物体积膨胀，使混凝土的保护层沿钢筋方向出现裂缝，严重者混凝土保护层会完全脱落。　　结构性裂缝　　结构性裂缝又称受力裂缝，即在荷载作用下产生的裂缝，如弯曲裂缝、剪切裂缝、断开裂缝、扭曲裂缝和局部应力引起的裂缝等，裂缝的分布和宽度与外荷载有关。这类裂缝的出现，预示结构承载力不足或存在其他严重问题。　　弯曲裂缝：车辆荷载在混凝土梁上施加弯矩时，将产生弯曲裂缝。　　剪切裂缝：剪切裂缝也称作斜裂缝。

5、首先发生在剪力最大的部位。对收弯构件和压弯构件，往往发生在支座负筋，由下部开始，沿着轴线成25°～50°左右的角度裂开。剪切裂缝一旦出现，就应该加强观察，视具体情况及时予以必要的加固处理。　　断开裂缝：钢筋混凝土构件受拉时，进入整个截面的裂缝称为断开裂缝。　　扭曲裂缝：钢筋混凝土构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝称为扭曲裂缝。该裂缝一般呈45°倾斜方向。　　局部应力引起的裂缝：局部应力引起的裂缝主要表现在墩台或梁板支座位置受到较大局部压力处、构件突然受到冲击荷载直接作用处、以及位于构件受力角隅处。　　这两类裂缝有明显的区别，危害效果也不相同。调查资料表

6、明，在两类裂缝中以变形引起的裂缝占主导的约占80%，以荷载引起的裂缝占主导的约占20%，有时两类裂缝交融在一起。　　裂缝状态判断　　钢筋混凝土结构在使用状态下出现裂缝属于正常现象。但理论和大量试验表明结构的破坏又往往从裂缝开始，因此可以把桥上的裂缝分为“有害裂缝”和“无害裂缝”。　　“有害裂缝”主要指：对桥梁结构的承载能力、变形、节点构造的牢固程度等有直接影响或严重影响的裂缝，如由于墩台不均匀沉降、倾斜造成的结构裂缝；由于主筋腐蚀而膨胀所引起的顺钢筋向裂缝；承重构件受荷载作用后，展开宽度超过规范要求限值的裂缝。“有害裂缝”必须采用相应的措施进行维修，以限

7、制其进一步发展；因结构承载力不足而产生的“有害裂缝”，还需要对结构承载力进行补强。　　“无害裂缝”主要指：暂时对桥梁结构不致产生安全方面的不利影响，但也不能认为是绝对无害的裂缝，待其发展到一定程度、结合其它方面的因素，也可能对桥梁结构安全产生威胁。需要长期观察记录该裂缝发展情况并加以分析，以采取相应措施。　　由于裂缝的产生的原因是多种多样的，并且裂缝的存在直接影响着混凝土桥梁结构的耐久性、安全性及可靠性。因此，对混凝土桥梁结构的裂缝进行分析研究，并根据导致裂缝产生的因素来控制结构的裂缝是十分必要的。　　材料选用　　混凝土主要由水泥、砂、骨料、水及外加剂组

8、成。配置混凝土时选材不当或用料配合比不合理都可能导致结构产生裂缝。首先需选择质量