高速公路钢筋混凝土跨线桥裂缝成因及处理

文章编号:100926825 (2007) 3620323202 高速公路钢筋混凝土跨线桥裂缝成因及处理 收稿日期:2007208222 作者简介:张军峰(19662 ) ,男,助理工程师,陕西三秦路桥有限公司,陕西西安　710003 解　琦(19762 ) ,女,工程师,西安紫薇大卖场发展有限公司,陕西西安　710062 张军峰　解　琦 摘　要:通过对高速公路钢筋混凝土跨线桥裂缝产生原因的分析,对桥梁工程中钢筋混凝土板梁常见的一些裂缝修补进行了 探讨,并针对具体情况提出了一些预防和处治措施,以保证桥梁结构安全、耐用,从而保证高速公路的通畅。 关键词:桥梁,裂缝,修补,加固 中图分类号:U445. 71 文献标识码:A 引言 采用现浇混凝土工艺施工的钢筋混凝土连续板,由于其建筑 高度不大、整体性较好的特点,广泛应用于高速公路的跨线桥梁 中。桥梁结构在施工和运营过程中,由于所受荷载、施工工艺以 及材料本身特性的原因,尽管采取了多种预防措施,但都会或多 或少地出现裂缝,出现裂缝基本上成了不可避免的事实。大量的 工程和实践理论分析表明,钢筋混凝土构件基本上都是带裂缝工 作的,只是有些裂缝很细,甚至肉眼看不见(宽度小于0. 05 mm) , 一般对结构的使用无大的危害,允许其存在。有些裂缝在外界物 理及化学因素作用下,不断产生和发展,会引起混凝土碳化、保护 层剥落及钢筋锈蚀,使钢筋混凝土强度和刚度受到削弱,特别是 当桥梁处在较恶劣的环境下,其裂缝修补的存在直接影响桥梁结构耐 久性,严重时甚至发生垮塌事故,危害结构的正常使用,必须加以 控制并采取一定措施进行处理。

1 　裂缝的诱发原因与检测 对于出现裂缝的桥梁,首先要通过科学的检测手段,取得现 场数据。现对裂缝修补进行检测的仪器有很多,常规的有超声波检测 仪,可以对裂缝修补的深度进行检测;高倍数放大镜可以对裂缝的宽 度进行检测,并对裂缝的位置以及长度走向进行定性分析,分析 裂缝的诱发原因,进而鉴别裂缝属于何种性质,是否会危及桥梁 的结构安全,最后明确处理方案:是修复还是加固或者是先修复 后加固。 1. 1 　裂缝成因 根据调查及分析造成高速公路钢筋混凝土跨线桥产生裂缝 有多种原因,主要有: 1) 桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂 缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。 2) 桥梁混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温 度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将 产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时产生的温度裂缝修补。 3) 混凝土的收缩裂缝。在实际工程中,混凝土因收缩所引起 的裂缝修补是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩 (干缩) 是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和 碳化收缩。 4) 地基基础变形引起的裂缝。由于基础变形造成桥墩竖向 不均匀沉降或水平方向位移所产生的结构附加应力,超出混凝土 结构的抗拉能力,导致结构开裂。 5) 钢筋锈蚀引起的裂缝。锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长 约2 倍～4 倍,从而对周围混凝土产生膨胀应力,导致保护层混凝 土开裂、剥离,沿钢筋纵向产生裂缝。 6) 施工材料质量引起的裂缝修补。混凝土主要由水泥、砂、骨料、 拌合水及外加剂组成。配置混凝土所采用材料质量不合格,可能 导致结构出现裂缝。 7) 施工工艺质量引起的裂缝。在混凝土结构浇筑、构件制 作、拆模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,如果施工工艺不合理、 施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、

4 　结语 桥梁检测评估是一项复杂的系统工程,只有抓住现场检查检 测、理论验算检算、实验实测这些关键环节,构建合理的施工技术 方案才能确保对桥梁做出的有关病害情况、损伤程度、实有承载 能力以及能否正常运营的鉴定结果具有科学性,为桥梁的维修养 护奠定基础。 参考文献: [1 ]李有丰,林安彦. 桥梁检测评估与补强[M] . 北京:机械工业出 版社,2003. [2 ]彭志波. 桥梁荷载试验与旧桥检测评估[M] . 合肥:安徽文化 音像出版社,2004. [3 ]编委会. 最新公路旧桥检测评估与加固维修新工艺新技术及 典型施工方案例解实用手册[M] . 北京:中国科技文化出版 社,2005. Questions deserving attention in bridge detection and evaluation ZHANG Bi Abstract : According to the shortages existed in bridge detection and evaluation system at present questions deserving attention in detection , theoretical checking calculation and static and dynamic load detection as well as technical schemes are proposed for existing bridges , which en2 sure the accuracy of detection and evaluation results and provide references for bridge maintenance. Key words : bridge detection , technical scheme , load ·323 · 　　　第33 卷第36 期 2 0 0 7 年1 2 月山西建筑 SHANXI 　ARCHITECTURE 　Vol. 33 No. 36 Dec. 　2007 表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易 出现。 1. 2 　检测内容 钢筋混凝土桥梁检测内容包括: 1) 混凝土裂缝的监测和鉴定,以判断裂缝的性质及危害性。 2) 混凝土强度监测与判定。 3) 混凝土中钢筋检测,确定其位置和锈蚀程度。 4) 混凝土碳化程度及碳化深度。 5) 根据监测结果鉴定结构的安全性及耐久性。 2 　裂缝性质鉴别 虽然我国的规范明确规定允许混凝土构件在开裂的状态下 工作,并对裂缝修补的宽度作了限制。但由于桥梁结构处于交通流量 大、重载车辆多的特殊环境中,在荷载反复作用,气温、干湿度的 反复变化中,就会使上述原因产生的裂缝扩展、加宽、裂缝密度增 加。所以对公路桥梁的裂缝应持慎重态度,对裂缝应从结构安全 度、耐久性、建筑功能等方面考虑处理方法。 2. 1 　结构安全度方面 1) 经过结构分析确认梁板被压裂或拉裂; 2) 梁板承载能力达不到标准规范要求; 3) 裂缝不断扩展、混凝土压碎、保护层剥落; 4) 影响桥梁上部结构刚度和整体性的裂缝修补。

2. 2 　结构耐久性方面 1) 裂缝宽度超过规范规定; 2) 根据钢筋锈蚀、混凝土碳化等情况判定钢筋已锈蚀; 3) 温差、湿度变化大,振动、混凝土内掺有氯盐、侵蚀性环境 的不利影响等引起的裂缝。 2. 3 　建筑功能方面 1) 破坏梁板密闭性的裂缝; 2) 桥面铺装防水性能丧失,引起梁板渗水的裂缝。 3 　梁板裂缝的处理方法 3. 1 　粘钢加固法 粘钢加固就是用钢强度建筑结构胶将钢板粘贴在混凝土构 件需要补强部位的表面,可提高结构的抗弯、抗剪能力,还能封闭 裂缝,阻止其继续扩展。 粘钢加固技术与传统的更换梁板处理裂缝构件方法相比,具 有传统方法无法比拟的优点: 1) 粘结剂硬化速度快,工期短; 2) 粘钢技术工艺简单,无须损伤原构件,只要对其表面进行 处理; 3) 建筑结构胶强度高,可以使加固体系与原构件形成一个良 好的整体,受力均匀,不会在混凝土中产生应力集中现象; 4) 粘贴钢板所占的空间小,几乎不增加被加固构件的断面尺 寸和重量; 5) 粘贴钢板可提高结构构件的抗凝性,抑制裂缝开展,提高 承载能力; 6) 粘贴钢板不受施工场地限制,无须封闭公路,施工速度快, 构件很快就可以达到加固设计要求。 国内大量的加固试验证明:a. 补强加固后的混凝土梁具有与 配置等量钢筋的混凝土梁相同的承载力;b. 在静载作用下产生的 裂缝没有因施加200 万次疲劳荷载而扩展;c. 经粘钢加固的混凝 土梁在疲劳荷载作用下,其承载力与静载作用无任何差异。 3. 2 　碳纤维加固法 碳纤维加固混凝土构件是目前常用的桥梁加固技术之一。 碳纤维材料强度高、韧性好,一层0. 1 mm 厚的碳纤维相当于 2 mm 厚的钢板。用高强度建筑结构胶将其粘贴于混凝土构件表 面能起到与粘贴钢板相同的作用。由于碳纤维更为轻、薄,还可 卷起折叠,方便运输,比钢板具有更强的可操作性,尤其是能有效 地封闭裂缝,阻止裂缝发展,同时还具有加固构件的作用,适用于 大面积混凝土的加固和裂缝较多、较密的构件。韩国的公路、桥 梁、地铁、隧道中大量的裂缝构件基本都是用碳纤维加固技术修 补、加固的,加固工艺简单、效果好,目前我国也已开始广泛采用 这项新技术。

3. 3 　体内预应力与体外预应力加固法 采用预应力加固桥梁板的方法,在我国已经取得了良好的效 果,现今已大面积应用。该方法起源于日本,日本二战后修建的 桥梁,经过几十年的运营有些桥梁梁板的裂缝已非常严重,造成 梁板的承载力及刚度的不足,影响到桥梁的正常使用。为此日本 有关部门采用预应力与体外预应力的方法加固梁板,我国则在沈 山高速公路国防段上兰胜台等大桥首次采用了预应力与体外预 应力的方法加固。 4 　结语 一座桥梁从建设到使用,牵涉到设计、施工、监理、运营管理 等各个方面。任何方面的失误,均可能使混凝土桥梁出现裂缝。 现在我国高速公路桥梁将逐渐由建设为主过渡到以运营保养维 修为主。随着高速公路运营时间的延长,桥梁产生裂缝是不可避 免的,而且会日益增多。因此,严格按照相关规范、技术标准进行 设计、施工和监理,是保证桥梁结构安全耐用的前提和基础。对 于已经出现裂缝的梁板,要因地制宜、充分采用恰当的科技手段 进行加固处理,以保证高速公路的通畅。

参考文献: [1 ]金卫星. 浅析钢筋混凝土桥梁裂缝的原因及防治方法[J ] . 山 西建筑,2005 ,31 (21) :1502151. [2 ]虞雅梅. 桥梁工程混凝土施工裂缝产生原因及改善措施[J ] . 浙江交通职业技术学院学报,2002 (2) :9. Analysis of reasons for reinforced concrete highway overpass bridge crack and its prevention measures ZHANGJun2feng 　XIE Qi Abstract : By way of the analysis of reasons for reinforced concrete highway overpass bridge crack , a number of plate girder common cracks of the reinforced concrete bridge project were discussed and some prevention and treatment measures were raised according specific circumstances to ensure security and durability of bridge ,so as to assure the highway unobstructed. Key words : bridge , crack , repair , strengthen ·324 · 第33 卷第36 期 2 0 0 7 年1 2 月

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