淺談鋼筋混凝土梁裂縫的產生原因及整治

任 雯 趙麗秋

(1.濟南鐵路局 淄博工務段，山東 濟南252000；2.濟南鐵路局 工務處，山東 濟南252000)

0 引言

濟南鐵路局淄博工務段既有線提速地段共有341 座鋼筋混凝土梁橋。 鋼筋混凝土梁橋雖然較鋼梁橋養護維修工作量大幅減小，但經過多年的運營，我們發現鋼筋混凝土梁并不是我們過去想象的那樣少維修和免維修設備。膠濟既有線提速區段大部分既有線利舊的預應力鋼筋混凝土梁橋、普通鋼筋混凝土低高度板梁橋、 普通鋼筋混凝土π型梁橋、普通鋼筋混凝土梁橋不同程度的存在梁體裂縫問題。

1 梁體裂縫成因

1.1 常見梁體裂縫的幾種形式

①梁體豎向裂縫：這種裂縫出現在梁的側面，從梁底向上開裂，并與主鋼筋垂直；在長裂縫之間往往夾著數根短裂縫。膠濟線K162+639為1-10m 普通鋼筋混凝土梁橋， 該橋梁體存在大量的豎向裂縫共有32 條，寬度在 0.3-0.5mm 之間；

②梁底縱向裂縫：這種裂縫存在于主筋位置附近，沿著主筋延伸方向，出現的水平縱向裂縫，伴隨著裂縫的擴展，混凝土保護層剝離，鋼筋外露而銹蝕。 膠濟線k304+435 為1-8m 普通鋼筋混凝土低高度板梁橋，該橋梁體存在縱向裂縫，寬度在0.3-0.5mm 之間；

③網狀裂縫：在結構的表面淺層上，出現的龜紋狀裂縫、豎向裂縫、水平裂縫和干縮裂縫等。 膠濟線k366+142 為1-16m 普通鋼筋混凝土梁橋，該橋梁體表面存在網狀裂縫；

1.2 梁體產生的裂縫原因分析

①普通鋼筋混凝土梁底部產生豎向裂縫是必然的，這是由混凝土抗壓不抗拉不抗剪的特性決定的。人們根據混凝土的特性在梁的受拉截面上根據受力計算加入適當的受力筋。 在梁體受力時，混凝土梁底受拉，當強度超過混凝土的受拉強度時混凝土產生裂縫，此時由鋼筋受拉，眾所周知鋼筋的抗拉強度很高，這樣提了梁體的承重能力。因此在允許的范圍內的豎向裂縫是正常的。這種裂縫的特性是當荷載消失后梁體裂縫恢復原狀。 這樣的裂縫是屬于彈性范圍的裂縫，其性能比較穩定。 鐵路橋隧建筑物狀態評定標準規定混凝土梁橋裂縫寬度≥0.5mm 為 AA 級裂化、0.3-0.5mm 為 A1 級裂化。 當梁底豎向裂縫超過規定的限值繼續發展，梁體受壓截面減小，中性軸上移偏心受拉時，鋼筋受力超過鋼筋的屈服強度時，鋼筋嚴重變形，裂縫急劇向上開展并延伸，形成貫穿裂縫，后果將極其嚴重，這種裂縫發展過程比較緩慢，但一旦受拉鋼筋達到屈服極限后，鋼筋產生很大的塑性變形，此時病害急速發展造成梁體斷裂。

②梁底縱向裂縫的產生原因比較復雜，是由于混凝土開裂導致鋼筋暴露在空氣中空氣中的和氧氣共同作用造成鋼筋銹蝕， 生成Fe(OH)2也就是俗稱的鐵銹，其體積會變成其原有體積的2-3 倍，導致混凝土保護層鼓起甚至脫落。

③網狀裂縫是由于混凝土等級低，施工方法不當，養護不到位等原因所致。

2 整治方案

整治裂縫的方法，根據裂縫的成因有以下幾種：

①傳統的修補方法是在裂縫表面鑿v 型槽， 寬約1-2mm， 深約0.5cm,槽面應盡量平整。用鋼絲刷或竹刷刷清縫口，并鑿去浮渣。用手持式皮風箱吹清，待表面干燥，裂縫外宜蘸有丙酮或二甲苯洗擦一遍保證槽內清潔。在裂縫四周涂一層環氧樹脂漿液，最后嵌入環氧砂漿，用刮刀使其平面與原混凝土齊平。 待環氧樹脂硬化后就可應用。 養護期間不宜受潮、受震，以保證修補質量。但這種方法的缺點是如果修補用修補膠與梁體結合不牢固，加之過車的震動和梁體自身的撓度修補混凝土脫落，擴大了裂縫的暴露面，必將對梁體帶來新的損傷。

②對于裂縫多且深入結構內部的豎向、斜向、縱向裂縫也可以采用注漿法進行修補。 按灌漿材料的不同可分為水泥石灰粘土灌漿、化學灌漿、瀝青灌漿。 其中化學灌漿這種方法效果最好，應用最廣，它可以修補0.3mm 甚至更細小的裂縫。 主要工藝流程是仔細檢查裂縫并清理干凈，在裂縫上打孔埋嘴子，埋好后將其余的裂縫全部封閉，在封閉完后隔一天可進行打壓試驗看封閉效果，無滲漏后將配制好的漿液灌入。灌漿完畢待漿液聚合固化后，即可將灌漿嘴一一拆除，并用環氧樹脂抹平。 最后對每一道裂縫表面再刷一層環氧樹脂水泥漿，確保封閉嚴實。 這種處理方法處理裂縫效果較好，但是對于梁底豎向裂縫嚴重超限的梁體可以說是“治標不治本”。

③目前膠濟線部分豎向裂縫嚴重的梁體施加縱向體外預應力效果明顯，增加梁體的縱向強度，克服了既有橋梁本身的設計強度不足的弱點。

施加縱向體外預應力法是利用對梁體受拉區施加縱向預應力，可以抵消部分自重應力，起到卸載作用，從而能較大幅度的提高粱的承載能力。

3 實例

大圩河（雙），中心里程膠濟 k188+067，全長 110.8m，3-32.0m 預應力混凝土梁，圖號豐70-2，梁高2.50m，搖軸支座。橋上線路為直線，1980 年建成。 在日常的設備檢查中，工區發現梁底出現豎向裂縫。 隨著列車的高速重載，該梁的裂縫有所發展，于是對其進行了縱向加固。預應力束采用1×7 公稱直徑15.2mm 抗拉強度為1860MPa 的環氧涂層鋼絞線組成的可更換成品索，鋼絞線為外包PE 的單根無粘結環氧噴涂鋼絞線，每股鋼束外套HDPE 管道，在鋼束穿過橫隔板及錨固塊的預應力管道中預埋鋼管鋼管內襯四氟板。鋼絞線的技術標準須符合《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003 要求錨具采用低回縮錨具，錨墊板及千斤頂采用配套錨墊板、千斤頂。 具體施工工藝：（1）在橫隔板及外側肋上縱向預應力穿過出打孔，孔徑76mm；孔內設外徑76mm壁厚4mm 鋼管，鋼管與孔壁之間采用建筑結構膠粘結；（2）采用化學植筋法制作腹板內側混凝土錨固塊， 錨固塊中橫向預應力管道直徑35mm，縱向預應力管道直徑65mm；（3）張拉錨固塊橫向預應力，張拉應力1395MPa；制作腹板外側混凝土錨固塊；（4）張拉縱向預應力筋，張拉應力 1395MPa；（5）密封錨頭。

注意事項：（1） 鉆孔前應用電子探測儀精確探測梁體鋼筋和預應力筋的位置，以防鉆斷梁內鋼筋；（2）新舊混凝土界面進行鑿毛處理；（3）為防止堿骨料反應，混凝土骨料的選擇及最大堿含量應符合《鐵路混凝土工程預防堿-骨料反應技術條件》TB/T3054 的有關規定。

經過縱向加固提高了梁體豎向剛度， 阻止了梁體豎向裂縫的發展，保證了膠濟鐵路時速200km/h 線路的安全運營。

4 結語

既有線提速區段，列車的高速重載對橋涵設備的質量要求在不斷提高，針對我段管內部分既有橋梁仍在使用，及時檢查發現梁體病害，并根據成因對癥下藥能有效的延長梁體壽命， 是保證行車安全的關鍵。

［1］黃棠.結構設計原理[M].北京:中國鐵道出版社,1999.

［2］蒙云,盧波.橋梁加固與改造[M].北京:人民交通出版社,2004.