試析公路橋梁產生裂縫的原因及其防治

陸旭明

摘 要:本文通過對某公路上的一座橋梁進行檢測,并對其裂縫產生的原因進行具體分析,最后給出公路橋梁裂縫的防治措施,期望能夠為公路橋梁裂縫的預防以及治理給予一定幫助。

關鍵詞:公路橋梁混凝土裂縫荷載

中圖分類號:U445 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(a)-0057-01

近年來,隨著我國公路交通運輸業的發展,推動了公路橋梁的發展速度,大量路橋工程隨之不斷增多。與此同時,橋梁裂縫問題也逐步凸顯。裂縫是混凝土工程中極其普遍的病害之一,也是危害性最大的一種病害。如若不加以防治,任由裂縫發展和蔓延,極有可能引發嚴重的后果。為此,必須對公路橋梁裂縫加以重視,并采取相應的措施予以防治。基于此點,本文就公路橋梁產生裂縫的原因及其防治進行淺談。

1案例分析

1.1 工程概述

地處某省公路上的一座橋梁,該橋全長750m,上部結構采用的是8m～30m的連續預應力混凝土箱梁,下部結構為柱式墩臺,橋梁基礎為混凝土鉆孔灌注樁。該橋自2003年投入運營以來,已使用接近10年,通過前期對橋梁進行檢測發現,橋身多處出現各種不同形式的裂縫。

1.2 裂縫位置及現象

(1)箱梁底板。經檢測該橋梁的箱梁底板位置處,僅橫向裂縫就有10條左右,全長共計7200mm,其中有9條總計約6800mm的超限裂縫,其最大寬度為1.5mm;縱向裂縫共計115條,約為523152mm,其中有47條約399878mm的超限裂縫,其最大寬度為1.5mm。

(2)箱梁腹板。在該位置處的豎向裂縫共計49條,全長總計50430mm,其中最大裂縫的寬度約為0.8mm,并且有些局部裂縫呈豎向貫通排列;縱向裂縫總計21條約32640mm,其中有7條共計9120mm的超限裂縫,最大裂縫的寬度約為0.3mm左右。

(3)箱梁橫隔板。該部位的橫向裂縫僅有1條,全長總計498mm;豎向裂縫總計89條,全長共計88796mm,其中超限裂縫86條。下面本文根據該橋梁的檢測數據,對其裂縫產生的原因進行系統分析。

2公路橋梁產生裂縫的具體原因分析

2.1 荷載裂縫

荷載裂縫是公路橋梁工程中最為常見的一種裂縫,導致這類裂縫產生的原因主要有以下幾個方面:其一,設計和施工階段結構計算不合理或是少部分出現漏算等;其二,橋梁結構的受力假設與投入運營后的實際受力嚴重不符;其三,結構內力以及配筋方面出現計算失誤,從而導致結構安全系數不足;其四,結構設計階段未能全面、充分地考慮施工過程中可能出現的一些可能性,致使斷面不足、結構剛度不足、鋼筋配置不足或布置錯誤等等。

2.2 溫度裂縫

由于公路橋梁都是以鋼筋混凝土作為主體結構,而混凝土本身具有熱脹冷縮的性質,一旦外部環境或是結構內部出現溫度變化時,都有可能造成混凝土變形,如果這種變形受到一定的約束和限制,那么結構內部便會產生一定的應力,當這部分應力超出混凝土本身的抗拉強度時,溫度裂縫也就隨之出現。通常情況下,引起混凝土結構溫度裂縫的主要原因有如下幾個方面。

(1)水泥水化熱。由于公路橋梁的混凝土結構多為大體積混凝土,當澆筑完成后,結構內部的水泥會出現水化熱現象,從而導致內部溫度升高,這樣一來結構內外的溫差便會增大,最終便會在混凝土結構表面形成裂縫。

(2)日光照射。當橋梁上的主梁、橋面板以及橋墩等受到陽光長時間照射后,這些部位的溫度會明顯高于其它部位。由于結構受到自身約束的作用,從而會造成局部拉應力過大,這樣便會產生裂縫。

(3)降溫。由于降雨和冷空氣侵襲等情況,會使橋梁結構的外表面溫度突降,但它的內部溫度變化卻相對比較緩慢,從而使內外形成溫度梯度,這也是溫度裂縫產生的主要原因之一。

2.3 收縮裂縫

由于混凝土收縮產生的裂縫在各大橋梁工程中都是比較常見的現象。這類裂縫屬于表面裂縫的一種,其寬度較細,多為龜裂狀,并呈縱橫交錯分布,基本沒有任何規律。導致混凝土收縮裂縫產生的主要原因有:水泥標號不足或用量不當、骨料品種選擇不當、配合比設計不合理以及養護不到位等等。

2.4 設計、施工原因導致的裂縫

公路橋梁的結構設計與裂縫產生有著直接關系,如果結構設計的不合理,施工質量再好也會在投入使用后出現裂縫,這在很多工程中都得到了驗證。同樣的,無論結構設計多合理,如果施工不按設計要求進行,那么仍然會產生裂縫。如,混凝土澆筑、構件制作、拼裝以及吊裝等不按照相關標準及設計要求進行施工,也會導致裂縫產生。

3公路橋梁裂縫的防治措施

3.1 結構設計防裂措施

首先,為了盡可能避免荷載裂縫的產生,就必須防止結構發生突變或斷面突變,一旦結構突變無法避免時,應當通過細部處理來降低裂縫的產生幾率,如將轉角設計成圓角、將容易發生突變的部分做成漸變過渡。也可通過增加配筋或斜向鋼筋的方法來控制結構突變;其次,為進一步防止混凝土溫縮和收縮裂縫,可在設計階段適當增加結構的配筋數量,以此來增強混凝土的抗裂性,特別是對于一些薄壁結構,采用該方法更加有效;再次,為避免因鋼筋銹蝕而導致混凝土產生裂縫,在設計階段應當嚴格按照有關規范的要求,采用厚度足夠的保護層以及防腐混凝土;最后,對于大體積的混凝土結構,可以采取鋼骨架內設冷卻水管的方法來增加進出水口,以此來快速降低承臺混凝土內部的溫度。

3.2 加強施工養護

加強對橋梁結構混凝土的養護能夠有效地降低裂縫產生的幾率,可以采取灑水、覆蓋以及薄膜保濕等方法進行養護,以此來避免混凝土溫度急劇變化、干燥過快等情況發生。混凝土在終凝后養護時間不得少于7d。需注意的是若在冬季施工,不可對裸漏在外的混凝土進行灑水養護,應當采用塑料薄膜進行保溫養護。

3.3 橋梁裂縫的治理方法

對于已經出現裂縫的公路橋梁可以采用以下方法進行治理。

(1)填充法。該方法是目前橋梁裂縫常用的處理方法之一,專用于修補寬度較寬的裂縫(縫寬在0.3mm以上),其優點是施工簡單快捷、成本較低。在具體施工過程中,可先在裂縫位置處進行開槽,然后將槽內殘留的碎片清除干凈,如有必要時,可以噴涂底層結合料,填充完畢后,待填料充分硬化應達到一定強度后,使用拋光機對其表面進行打磨即可。對于寬度不足0.3mm且深度相對較淺的裂縫,可在裂縫的位置處開V形槽,其余步驟同上。

(2)表面處理法。該方法采用的材料主要為環氧類樹脂,在施工過程中,先用鋼絲刷對混凝土表面進行打毛處理,然后用清水將表面沖洗干凈,再用樹脂將混凝土表面的氣孔填平,最后在其上鋪設薄膜即可。這種方法適合處理裂縫較窄、漿液難以灌入、深度未涉及鋼筋表面的發絲狀裂縫。

(3)灌漿法。該方法的應用范圍較廣,無論是細小裂縫還是寬度及深度較大的裂縫都可以采用該方法進行處理,并且效果良好。在施工時,先將橋梁結構上的裂縫或是空隙與外界進行封閉隔離,只需要預留進漿口和排氣孔即可,隨后利用壓漿泵將濃度較低的漿液以一定的壓力注入到裂縫當中,并使漿液在裂縫中擴散、固化,這樣能夠達到恢復橋梁結構整體性、抗滲性以及耐久性的目的。

參考文獻

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