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浅议钢筋混凝土桥梁裂缝病害原因及补救措施

信息来源:hunningtu.biz  时间:2007-12-05  浏览次数:182

  摘要:本文分析了钢筋混凝土粱裂缝产生的原因及主要形式,提出了设计施工中改善裂缝的措施和时超标裂缝补救的办法。
  关键词:钢筋混凝土 裂缝 补救
  众所周知,混凝土的抗压强度高,但抗拉强度很低,在桥梁这样的大型建筑物中,混凝土中的裂缝是不可避免的。裂缝是钢筋混凝土桥梁的重大病害之一,作为一名专业技术人员,必须认真分析其产生的原因,从设计施工入手,尽量改善裂缝,若出现裂缝的宽度和数量超过《规定》允许的限度,应及时采取补救措施。
  一 裂缝的主要形式
  对运营中的钢筋混凝土公、铁路桥梁的调查和试验表明,裂缝主要有以下几种形式。
  1、受拉翼缘的裂缝。
  裂缝出现在受拉翼缘的侧面和底面,方向基本上垂直于受拉主筋,近跨中部裂缝分布较密。裂缝间距约为0.1--0.2m,宽度约为0 03-0.1mm。用变形钢筋配筋的构件,钢筋附近还出现了一些短的“次裂缝”。若为连续梁,在支座附近的裂缝由上而下发展。
  2、斜裂缝。
  这类裂缝多发生在支点附近至1/4围内。在梁的腹板侧面上,裂缝延伸方向与梁轴的夹角大约为25 26。,离支点越近夹角越大。斜裂缝通常有数条,间距约为0.5~1.0 m,缝宽一般在0 3mm以下。
  3、腹板竖直裂缝。
  裂缝多处于梁的薄腹部位,方向垂直于梁的轴线,在梁的半高线附近裂缝宽度较大,一般在0.15^o.3mm左右,经荷载作用后,裂缝向上下端延伸,通常上至腹板顶,下至下翼缘梁肋处。
  4、粱体表面的网裂。
  这种裂缝方向无一定规律,常象一片片断网,长度不大,宽度很小,一般在0.Ol^o.05ram左右。这种裂缝大量地分布在桥面板、梁腹表面及横隔板上。除此之处,在个别桥梁上,还发现了梁底面纵向裂缝和梁端裂缝。
  二、裂缝产生的原因
  1、荷载作用引起的裂缝。
  桥梁承受外部荷载,在混凝土中引起拉应力,混凝土本身抗拉能力很低,极限拉应变很小,其值约为1.5x10—4,相应于此拉伸应变时的钢筋拉应力约为30MPa,当钢筋应力超过这个数值时,混凝土即出现裂缝。受拉翼缘裂缝主要是外荷载引起的变曲拉应力而产生的{在弯曲拉应力与剪应力共同作用下,在梁中形成主拉应力,当其值超过混凝土抗拉强度时,梁两端附近产生斜裂缝。
  2、温度、收缩引起的裂缝。
  钢筋混凝土桥梁中,很多裂缝是由温度和收缩引起的。如果混凝土体积变化不受任何约束,则不会引起混凝土开裂,而钢筋混凝土梁中,混凝土体积的变化总是受到内部或外部的约束,引起拉应力导致混凝土开裂 另外,由于日照影响,构件内温度差也是使混凝土开裂的主要原因之一。
  3、材料质量不好引起的裂缝。
  如果水泥质量不好、骨料含泥量过大,将在混凝土浇筑后产生不规则裂缝;当骨料是反应性的或风化骨料时,在混凝土硬化后往往出现以骨料为中心的裂缝。
  4、施工引起的裂缝。
  混凝土搅拌时间过长,运输距离过长,将会使混凝土凝固速度加快,在整个结构上产生细裂缝;横板的不均匀下沉、脱模过早,也会使混凝土在浇筑后不久产生裂缝,裂缝宽度较大,而且往往出现在支点处;养生不好,混凝土受温度、湿度的影响,会在表面发生不定向的收缩裂缝。另外,梁内钢筋保护层过薄、混凝土中掺入过量氯化钙,会使钢筋锈蚀胀裂混凝 ,在主筋部位出现纵向裂缝。
  5、设计原因导致的裂缝。
  设计时由于结构构造不合理,比如结构外形有剧烈的突变、钢筋的保护层未满足要求等都会引起裂缝。计算图式、计算假定与实际受力情况的差异也是裂缝产生的一个原因。另外,外界条件的变化如基础不均匀沉降、结构超载等都会使构件产生裂缝。
  三、改善裂缝的措施
  钢筋混凝土结构裂缝的形成和开展是一个比较复杂的问题,影响裂缝产生和发展的因素很多。为改善梁(板)的裂缝,应从设计、施工和材料等方面综合考虑。设计时梁内钢筋可采用小直径、分散布置,这样钢筋与混凝土间的粘结力较好,可使裂缝间距和宽度减小。螺纹钢筋的粘结力比光面钢筋大得多,采用螺纹钢筋是改善裂缝的有效措施。构造上应尽量避免结构外形有剧烈的突变,以减小应力的集中程度,适当地布置构造钢筋。当梁高超过lm时,为控制梁腹板收缩裂缝,在腹板两侧沿梁高应布置一定数量的纵向水平钢筋。
  提高施工质量是改善裂缝的重要措施。应正确地选择砂石级配使其孔隙率达到最小。混凝土的密实度对裂缝的影响也很大,施工中应严格控制水灰比,保持骨料洁净,震捣密实。严格控制混凝土的配合比,不应为了提高混凝土的强度(或早期强度)而加大水泥用量,这样不仅造成材料的浪费,而且增加了混凝土的收缩量,更易产生收缩裂缝。为减少收缩裂缝,混凝土的养护工作极为重要。另外,施工时应正确控制保护层厚度。
  钢筋混凝土桥所处的使用条件,如气候条件及温度变化、桥上线路是否平顺、汽车行驶的速度和密度以及支座的灵活性程度等,对梁体裂缝的发展和稳定都有影响。因此,在使用时应经常注意桥梁上桥面铺装的质量,定期对梁体裂缝检查与观测。根据裂缝的特征、结合设计、施工资料进行分析,查明裂缝性质、原因及其危害程度。如裂缝的宽度和数量超出《规范》容许限度。将会导致结构恶化,应采取措施及时补救。
  《桥梁养护技术规范》规定:对于钢筋混凝土梁,主筋附近竖向裂缝应不大于0.25mm; 腹板竖向裂缝不应大于0.3rnm 。
  确定裂缝是否需修补,除依据规范规定外,还可根据下面几个方面进行考虑:
  (1)发展裂缝的宽度在6个月期间增大0.1mm以上时;
  (2)裂缝宽度虽未增大,但裂缝数量增多时:
  (3)裂缝宽度在O.3mm以上时:
  (4)裂缝宽度在0.2左右,但认为对结构产生危险时。裂缝的修补,应视裂缝对结构损伤程度和修补目的的不同,而采取不同的修补方法。修补方法大体上分为修复、加固及更换三类。
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