混凝土桥梁裂缝分析与处治对策

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1、混凝土桥梁裂缝分析与处治对策【摘要】混凝土是一种典型的脆性材料，具有较低的抗拉性能，这种特点使其抗裂性差，在使用中容易开裂。实践证明，混凝土结构的任何损伤与破坏，一般均首先表现为混凝土的开裂，可以说，裂缝是反应混凝土结构病害情况的晴雨表。但在实践中，在对混凝土桥梁的管理养护过程中，技术人员因对裂缝的性质、成因等分析不清，一方面可能小题大做，将一些不影响结构耐久性和使用功能的非结构性裂缝当作主要病害进行处治，造成人力、物力的浪费，另一方面，也可能对开始显现的细微结构性裂缝掉以轻心，任由病害扩展，最终导致结构的破坏。因此，根据混凝土桥梁裂缝的表现性状、裂缝的成因、性质进行正确的判断分

2、析，对于及时采取准确措施抑制病害发展，提高桥梁耐久性和使用性能是非常必要的。本文对混凝土桥梁裂缝根据类型及成因进行详细分析，提出不同裂缝的处治措施，对桥梁管理养护过程中裂缝的判别与治理具有指导意义。　　【关键词】受力裂缝；环境因素；裂缝处治　　1.混凝土桥梁裂缝分析　　混凝土结构的裂缝由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展引起。引起裂缝的原因错综复杂，根据裂缝位置、形状等表现形式可将其分为两大类：一是由外荷载引起的结构性受力裂缝，与外荷载的作用大小、位置有关，常预示着结构承载力的相对不足；二是环境因素引起的裂缝，这类裂缝又可分为直接环境因素引起的裂缝和间接环境因素引起的裂缝。　　1.

3、1外荷载引起的受力裂缝　　混凝土结构在荷载作用下，承受拉(轴)力和弯矩的构件在横截面上有一维的拉应力，承受剪应力和扭矩的构件，或二维和三维结构有主拉应力，这些构件都将出现垂直于主拉应力方向的裂缝。对于常见的混凝土简支梁结构来说，常见的受力裂缝有受弯裂缝、受剪裂缝两大类，不同裂缝的出现位置、形状、成因各不相同。　　1.1.1受弯裂缝　　混凝土简支梁受弯裂缝主要是由于主梁抗弯承载力相对不足引起：一是结构先天性设计承载力不足，不能满足桥梁荷载标准的规定要求；二是满足桥梁荷载标准的主梁结构承载力相对于日益增大的使用荷载显得不足，如桥梁上有超限车辆通行时。受弯裂缝一般出现于梁跨中部位，沿截

4、面竖直向上发展，一般情况下，裂缝宽度不大，间距较密，分布均匀，不影响桥梁正常使用。若裂缝宽度过大，则预示主梁抗弯能力不足，此种情况常伴随主梁挠度过大，且发生显而易见的塑性变形，反应在桥面上可能有下沉现象。　　1.1.2受剪裂缝　　混凝土简支梁根据跨高比或剪跨比的不同，有三种受剪破坏形态：剪压破坏、斜压破坏和斜拉破坏。其中，斜压破坏和斜拉破坏均属脆性破坏，不允许发生，一般在设计中采取措施防止二者发生，换言之，若桥梁在正常设计使用荷载下发生了斜压或斜拉破坏，则主梁的设计一定是不合格的。剪压破坏中，弯剪钢筋和箍筋首先屈服，斜裂缝发展而呈使结构呈塑性破坏，有明显征兆，是结构所能接受的破坏

5、形式。当主梁截面尺寸过小，腹筋配置过多时，混凝土首先被压碎而发生斜压破坏，梁上出现多条平行斜裂缝。实际中，有时因超限车辆荷载远远大于设计使用荷载，而造成主梁截面尺寸相对较小，使得该种破坏也时有发生。　　当梁内配置腹筋过少时，将发生斜拉破坏。此种情况下，斜裂缝一旦出现，很快形成临界斜裂缝，并迅速伸展到受压边缘，将梁拉断破坏。剪压破坏发生时，首先出现少量垂直裂缝和细微斜裂缝，随着荷载的增加，出现临界裂缝，荷载继续增加，引起与斜裂缝相交的腹筋屈服。　　1.2环境因素引起的裂缝　　1.2.1直接环境因素裂缝　　直接环境因素裂缝主要有两类：温度裂缝和收缩裂缝。　　混凝土结构在温度变化时发生

6、热胀冷缩变形，变形受到约束时即产生拉应力，拉应力达到混凝土极限抗拉强度就会引起混凝土结构的开裂。此类裂缝发生在梁板上通常平行于短边，发生在如桥面铺装等大面积结构上时多表现为纵横交错，当桥梁伸缩缝受到堵塞而不能自由伸缩变形时，会使桥面产生大面积开裂。　　收缩裂缝是混凝土结构常见裂缝，多发生在混凝土表面，裂缝浅而细，宽度多在0.05～0.2mm之间。　　温度裂缝和收缩裂缝一般在设计中或施工中通过构造措施或材料配比进行控制，使用中一般不会对结构承载力造成影响，但会间接的影响结构的耐久性。　　1.2.2间接环境因素裂缝　　此类裂缝主要有钢筋锈蚀裂缝和碱骨料反应裂缝。当有水分浸入混凝土内部

7、时就会破坏钢筋钝化膜进而引起钢筋锈蚀，钢筋因锈蚀膨胀引起表面混凝土开裂，钢筋锈蚀裂缝一般沿顺筋方向。当混凝土保护层较薄时，就会引起混凝土大片脱落碱骨料反应一般指水泥中的碱与骨料中的活性硅发生反应，生成碱-硅酸盐凝胶，吸水后体积膨胀，引起混凝土开裂。碱骨料反应一般发生在结构竣工数年之后(5~10年)，其自损危害较大，一旦发生则很难控制，对混凝土耐久性破坏相当严重，有时称为混凝土结构的“癌症”。骨料膨胀裂缝一般发生在浅层，呈X状或放射状，裂缝交汇点为骨料膨胀点。　　碱骨料反应的一个重