關(guān)于薄壁橋臺的受力分析及裂縫處治

摘要：薄壁橋臺的裂縫比較普遍，應引起工程各方的重視，本文從設計、材料、施工、養(yǎng)護等方面進行分析，并提出處治措施。

關(guān)鍵詞：薄壁橋臺；裂縫；成因；措施

薄壁橋臺也叫一字型橋臺，常用于跨越水利渠道、人工河道的小橋，以及不宜做溜坡的城市立體交叉的跨路橋、通道橋。具有結(jié)構(gòu)輕巧、美觀、造價低廉、施工方便等優(yōu)點。在廣州及周邊地區(qū)，由于地處珠江三角洲沖積平原地貌，土質(zhì)較差，承載力較低，故多采用樁基薄壁橋臺的形式。

一 受力分析

將薄壁橋臺上端的臺帽與鋼筋混凝土或預應力混凝土梁板之間采用固定錨栓或板式橡膠支座連接，設計原則是將上部結(jié)構(gòu)作為對橋臺的支撐，橋臺視為一次超靜定結(jié)構(gòu)，按臺身底部固接，臺身頂部鉸接支承的豎梁進行計算。薄壁臺身主要承受上部結(jié)構(gòu)從臺帽處傳來的豎向壓力和臺后全部填土壓力及汽車荷載引起的土側(cè)壓力，屬于偏心受壓構(gòu)件。

二 裂縫的形態(tài)

近年來，隨著橋面寬度的增加、臺身加長、增高、增厚，在施工過程中、完工初期及運營中的裂縫現(xiàn)象時有發(fā)生。從裂縫的形態(tài)來看，可分為水平裂縫、豎向裂縫、斜向不規(guī)則裂縫。水平裂縫一般發(fā)生在橋臺的１/3高處，基本貫通橋臺，多發(fā)生在橋臺較高（超過5米）的薄壁臺中，此類裂縫數(shù)量較少。豎向裂縫量最多，基本位于臺身的中下部，由基礎(chǔ)或承臺底部開始，由下而上延伸，下寬上窄，長度約為臺身高度的1/3～2/3，也有少數(shù)貫穿臺身；裂縫位置大部分出現(xiàn)在中間樁位左右兩側(cè)附近，且靠外側(cè)樁的裂縫要比內(nèi)側(cè)多。斜向不規(guī)則裂縫大部分在橋的耳墻（側(cè)墻）部位，個別嚴重者混凝土局部開裂、破損。

三 裂縫的成因分析

薄壁橋臺產(chǎn)生裂縫的原因很多，主要有以下幾個方面。

（１）承臺變位導致水平裂縫的產(chǎn)生

施工過程中，為加快路基沉降，對臺后路基采用超載預壓的方法，由于臺后土體上的重量增大，等效于加高填土，導致作用在樁上的水平土壓力加大，因而加大樁頂水平位移。由于樁向前的變形，而在其上的承臺剛度又遠大于薄壁臺身的剛度，因此產(chǎn)生了在承臺以上墻身出現(xiàn)水平裂縫的現(xiàn)象。以及在填筑臺背時沒有采取有效的措施預防壓實機械的碰撞或速率填的太快太厚均可能產(chǎn)生橫向的裂縫。

（２）基礎(chǔ)沉降不均導致豎向裂縫的產(chǎn)生

由于樁基下沉不均而引起臺身不均勻受力或局部應力所致。橋臺在平面內(nèi)的橫向抗彎剛度較大，在外界荷載作用下，多根樁的沉降值會存在差別，當其中任何一根樁的沉降值較大時，在臺身平面內(nèi)產(chǎn)生的負彎矩足以使臺身混凝土抗拉應力達到極限強度而引起臺身豎向開裂。

（３）溫度變化和混凝土收縮引起的裂縫

①在混凝土硬化。初期，這種變形對大體積混凝土不利，由于水泥水化產(chǎn)生較多的熱量，體積內(nèi)部溫度較外部高，產(chǎn)生顯著的體積膨脹，而外部混凝土隨氣溫降低而收縮而產(chǎn)生很大的約束應力，當應力超過混凝土當時極限抗拉強度就會產(chǎn)生裂縫；②在水泥混凝土構(gòu)件成型后，由于外界環(huán)境氣溫驟降，導致水泥混凝土構(gòu)件的體積收縮變形產(chǎn)生裂縫。此類裂縫多為表層，不貫通對結(jié)構(gòu)物有一定影響。③混凝土攪拌、運輸時間過長，使水分蒸發(fā)過多，引起混凝土坍落度過低，在混凝土體積上易出現(xiàn)不規(guī)則的收縮裂縫。

（４）其他原因形成的裂縫

①設計或施工中，由于保護層不足或過厚，混凝土質(zhì)量差，硬化收縮也會導致表面裂縫；②風化作用；混凝土振搗不密實，出現(xiàn)空洞，導致鋼筋銹蝕或其它荷載裂縫的起源點；③施工質(zhì)量控制差，任意套用混凝土配合比，水、砂石、水泥材料計量不準，結(jié)果造成混凝土強度不足，和易性、密實度下降．導致結(jié)構(gòu)開裂；④混凝土分層或分段澆筑時，接頭部位沒有處理好．易在新舊混凝土和施工接縫處出現(xiàn)裂縫，如混凝土采用分段現(xiàn)澆，先澆混凝土接觸面鑿毛不好，清洗不好，新舊混凝土之間粘結(jié)力小，均會引起橋臺臺身的混凝土產(chǎn)生裂縫；⑤施工時模板剛度不足，在澆筑混凝土時， 由于側(cè)向壓力的作用使模板變形，產(chǎn)生與模板變形一致的裂縫．或施工時拆模過早．混凝土強度不足，使構(gòu)件在自重或荷載作用下產(chǎn)生裂縫；⑥養(yǎng)護方法不當引起薄壁橋臺產(chǎn)生裂縫，良好的養(yǎng)護可加速混凝土的水化反應，獲得較高的混凝土強度，反之則會引起裂縫，養(yǎng)護時太干燥、溫度太高、養(yǎng)護時間過短都會引起混凝土較大的收縮從而產(chǎn)生裂縫。⑦橋臺混凝土澆注后產(chǎn)生的收縮以及較大體積的混凝土澆筑時所產(chǎn)生的水化熱的影響。由于承臺先前已施工完畢，承臺與臺身混凝土收縮不同步，承臺的混凝土收縮量在臺身施工前已基本完成，故臺身混凝土收縮時受到承臺的約束，臺身混凝土將產(chǎn)生拉應力，當拉應力大于混凝土的抗拉強度時，就會導致混凝土開裂。⑧模板拉桿的設置也可能成為產(chǎn)生裂縫的因素，目前施工常用的方法是模板間用鋼筋作為拉桿，拉桿外套PVC管或竹筒作為內(nèi)支撐，設置較密，為方便裝模，拉桿設置成行成列，這些“行”和“列”造成臺身的薄弱處而導致臺身開裂。

四 裂縫的處治措施

裂縫控制的主要措施是通過對設計、施工、原材料等方面進行控制的綜合技術(shù)措施。包括：合理選擇結(jié)構(gòu)形式，加強構(gòu)造配筋，減小水灰比、降低砂率，增加骨料粒徑，選用適宜的外加劑和摻合料，采取保溫保濕的養(yǎng)護措施等。

（１）設計方面的控制措施

①對寬臺，特別是斜交臺更寬，應在一定長度上（橋?qū)挿较颍?，設置多條豎向施工縫，減小砼板的收縮長度?；蛘咴O置表面的假縫，讓臺身砼有規(guī)則地在假縫處開裂；②保證考慮負摩阻力之后樁應有足夠的承載力；③要加強水平鋼筋的配置，合理布置分布鋼筋，最好采用直徑較細，間距較小的設置；④嚴格控制薄壁臺墻身高度，應不高于5m為宜；⑤在薄壁臺承臺間設橫撐梁予以加固，或增加灌注樁數(shù)量，以增加橋臺抵抗水平力的能力；⑥視土質(zhì)情況及薄壁臺高度酌情加厚臺身厚度及加強臺身橫、豎向配筋。

（２）材料選擇

選擇合適的砼配合比。要在滿足強度及坍落度的前提下，減少水泥用量，盡量采用較小的水灰比。砂率不宜太小，并選用質(zhì)量好的骨料。適當加些粉煤灰，增加其和易性。

（３）施工工藝

①盡量避開高溫或冬季施工，采用薄層散熱連續(xù)澆灌，砼澆筑完應及時加強養(yǎng)護，保持好砼內(nèi)外較小的溫度差和充分的濕潤度。同時要設法保證混凝土澆灌振搗的密實性；②在臺背回填中，應遵循薄壁橋臺的施工順序，先假設梁板再進行臺后填土，兩個橋臺要同時對稱填，防止橋臺產(chǎn)生裂縫；③注意模板拉桿的設置，以梅花形布置為好。在滿足模板不變形的情況下，不要多設拉桿。拉桿孔洞盡量小。

（４）裂縫的治理

對于已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的薄壁橋臺，應按裂縫大小及損壞原因采取下列措施進行維修加固：①當裂縫寬小于規(guī)定值時，可鑿槽并采用噴漿封閉裂縫的修補方法；②當裂縫寬大于規(guī)定值時，可采用壓力灌漿法灌注水泥砂漿、環(huán)氧砂漿或甲凝等灌漿材料的修補方法；③墩臺身發(fā)生縱向貫通裂縫，可用鋼筋混凝土圍帶粘貼鋼板箍或加大墩臺截面的方法進行加固。如因基礎(chǔ)不均勻下沉引起自下而上的裂縫，則應先加固基礎(chǔ)，然后再確定采用灌漿或加箍的方法進行維修。

五 結(jié)論

薄壁臺身裂縫的控制是一個綜合性的課題，需要設計、監(jiān)理、施工及使用方等各方的重視和多方面的努力。隨著當今對混凝土耐久性研究的不斷深入，材料科學的不斷發(fā)展和建筑技術(shù)水平的不斷提高，相信鋼筋混凝土薄壁橋臺裂縫問題將會逐漸得到解決。

參考文獻

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