混凝土結構裂縫的成因復雜而繁多,甚至多種因素相互影響,但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的主要原因。
1、混凝土與鋼筋混凝土簡支梁橋的常見裂縫
1.1網(wǎng)狀裂縫
網(wǎng)狀裂縫發(fā)生在各種跨度的梁上。這種裂縫細小,寬度約為0.03~0.05mm,用手觸及有凸起感覺,網(wǎng)狀裂縫多為混凝土收縮所引起的表面龜裂。
1.2下緣受拉區(qū)的裂縫
這種裂縫多發(fā)生于梁跨中部,梁跨度越大,裂縫越多。它自下翼緣向上發(fā)展,至翼緣與梁肋相接處停止。裂縫間距約0.1~0.2m,寬度約為0.03~0.1mm.跨度<10m的梁,其裂縫少而細。▽挾0.03mm以下)。下緣受拉區(qū)的裂縫多為混凝土收縮和梁受撓曲所產(chǎn)生的裂縫。
1.3腹板上的豎向裂縫
腹板上的豎向裂縫最為常見,也是較為嚴重的一種裂縫。當跨徑>12m時,其裂縫多位于薄腹部分。在梁的半高線附近裂縫寬度較大,一般在0.15~0.3mm.當梁跨徑<10m時,其裂縫較細小且多數(shù)裂縫系由梁肋向上延伸,上端至腹板頂部。這種裂縫多系設計不當、施工質(zhì)量不良、養(yǎng)護不及時或溫度及周圍環(huán)境條件不良的影響所致。
1.4腹板上的斜向裂縫
腹板上的斜向裂縫是鋼筋混凝土梁中出現(xiàn)最多的一種裂縫,且多在跨中兩側,離跨中越遠傾斜角越大,反之較小。傾角約在15°~45°之間,第一道裂縫多出現(xiàn)在距支座0.5~1.0m處,裂縫寬度一般在0.3mm以下。它系設計上的缺陷,主拉應力較計算值大,混凝土不能負擔而造成的。
1.5運梁不當引起的上部裂縫
運送梁時支撐點沒有放在梁的兩端吊點上(偏向跨中),支撐點處上部出現(xiàn)負彎矩而引起開裂。
1.6梁端上部裂縫
由于墩臺產(chǎn)生不均勻沉降,形成梁端局部支撐壓力增大,產(chǎn)生局部應力所致。裂縫由下往上開裂,嚴重者寬度可達0.3mm以上。
1.7梁側水平裂縫
梁側水平裂縫近似水平方向的層裂縫,多為施工不當引起,如分層灌筑、間隔時間太長。
1.8梁底縱向裂縫
梁底縱向裂縫是沿下翼緣主筋方向的裂縫,是由混凝土保護層過薄或摻入氯鹽等速凝劑所造成。
2、預應力混凝土梁、懸臂梁與連續(xù)梁橋的常見裂縫
2.1先張法梁梁端錨固處的裂縫
這種裂縫均起始于張拉端面,寬度約為0.1mm左右,長度一般只延伸至擴大部分的變截面處。它是由于在兩組張拉鋼筋之間梁端混凝土處于受力區(qū),或因錨頭處應力集中和錨頭產(chǎn)生的楔形作用而使錨頭附近產(chǎn)生細小水平裂縫。
2.2后張法梁梁端(或其他部位)錨固處的裂縫
通常發(fā)生在梁端或預應力筋錨固處,裂縫比較短小。發(fā)生在梁端時多與鋼絲束方向一致,在錨固處時與梁縱軸多呈30°~45°角。在運營初期有所發(fā)展,但不嚴重,以后會趨于穩(wěn)定。這種裂縫主要由于端部應力集中,混凝土質(zhì)量不良所致。
2.3腹板收縮裂縫
大多在脫模后2~3天內(nèi)發(fā)生,裂縫通常從上梁肋到下梁肋,整個腹板裂通,寬度一般為0.2~0.4mm,施加預應力后大多會閉合。這種裂縫多為混凝土收縮和溫差所致,如極低的外界溫度,混凝土未保溫養(yǎng)生,使應力分布不均。
2.4懸臂梁剪切裂縫
剪切裂縫出現(xiàn)在腹板上,看起來近似按45°角傾斜,一般出現(xiàn)在支點與反彎點之間的區(qū)域。剪切裂縫產(chǎn)生的主要原因是:預應力不足;超載的永久荷載;二次應力;溫度作用等。此外,設計中缺乏對多室箱梁腹板內(nèi)剪力分布的認識,設計時未考慮橫截面的實際變形,沒有重復檢算力筋截斷處的左右截面受力情況。
2.5懸臂箱梁錨固后接縫中的裂縫
懸臂箱梁在連續(xù)力筋錨固齒板后面的底板內(nèi)會產(chǎn)生裂縫,并有可能向著腹板擴展,裂縫與梁縱軸呈30°~45°角。產(chǎn)生這種裂縫的原因是由于預應力筋作用面積小,產(chǎn)生的局部應力過大,或者由于頂?shù)装逯辛铄^具之間水平方向錯開的距離太小。
2.6底板裂縫
箱梁板上發(fā)生不規(guī)則裂縫,是由于梁模向受力性能與橫向不變形截面顯得有很大的不同,即由于腹部與底板受力不均所致。
2.7箱梁彎曲裂縫
混凝土抗拉能力不足,會導致箱梁彎曲裂縫的產(chǎn)生。在分段式箱梁中,一般出現(xiàn)在接縫內(nèi)或接縫附近,梁底裂縫可達0.1~0.2mm.彎曲裂縫一般很小,結構不受損傷,但在荷載反復作用下(汽車動力荷載及溫度梯度)裂縫有可能會擴大。
2.8連續(xù)梁彎曲裂縫
在連續(xù)梁中,正彎矩區(qū)的梁底部和負彎矩區(qū)的頂部可能發(fā)現(xiàn)這種裂縫。彎曲裂縫主要是由于混凝土抗拉能力不足引起的。
2.9預應力梁下翼緣的縱向裂縫
這種裂縫為預應力梁中最嚴重的一種裂縫,多發(fā)生在梁端第一、二節(jié)間的下緣側面及梁底,或腹板與下翼緣交界處,少數(shù)發(fā)生在腹板上。這種裂縫一般處于最外的一排鋼絲束部位,寬度為0.05~0.1mm.產(chǎn)生原因是由于下翼緣受到過高的縱向壓力,保護層太薄或混凝土質(zhì)量不好所致。
3、拱橋、桁架拱橋與剛架橋的常見裂縫
石砌拱橋中最容易出現(xiàn)裂縫的地方是拱頂附近的下部,裂縫有時可一直延伸到拱上結構(邊墻)。此外,在拱圈表面有時會產(chǎn)生和拱圈平行的裂縫,如拱圈和邊墻用不同材料砌筑,在接緣處也會發(fā)生裂縫。裂縫最初出現(xiàn)時較小,但以后在外界因素的作用下會逐漸擴大。
空腹式鋼筋混凝土拱橋在拱腳、立柱、立柱與拱圈相接的地方可能會出現(xiàn)裂縫。
鋼筋混凝土雙曲拱橋常見裂縫有:主拱圈拱腳處上緣出現(xiàn)橫貫裂縫、主拱圈跨中截面肋波接合面的環(huán)向裂縫、腹拱板沿橋寬的橫向裂縫、拱波沿橋縱向裂縫、立柱與蓋梁混凝土剝落露筋并有壓裂現(xiàn)象。
桁架拱橋常見裂縫有:靠近橋頭橋面由于受負彎矩作用,多出現(xiàn)沿橋寬方向的橫向裂縫、立桿與上下弦桿接合處的裂縫;當跨徑較大,架片分段預制并采用現(xiàn)澆混凝土接頭或鋼板接頭時,受荷載反復作用而出現(xiàn)施工接頭的拉裂。
鋼架拱橋由于支點的不均勻沉陷,致使剛架各點產(chǎn)生附加彎矩,橫梁左節(jié)點處為負彎矩,梁頂為受拉區(qū),因此橫梁左端產(chǎn)生從上向下開展的裂縫,右端產(chǎn)生由下向上的裂縫,左側支柱上側產(chǎn)生從外向內(nèi)的水平裂縫。
4、橋梁梁體裂縫的處治方法
橋梁梁體裂縫常用的處治方法主要有:
1)小裂縫或沒有結構作用的裂縫可采用封閉處理,如用環(huán)氧樹脂膠涂封閉,或用工具沿裂縫裸露面鋸或鑿,使縫擴大成槽形豁口后,將裂縫兩邊5~10mm范圍內(nèi)處理干凈,然后用各種粘結材料進行填充封閉。
2)當鋼筋混凝土構件產(chǎn)生主拉應力裂縫(不是很嚴重)時,可采用在裂縫處加箍使裂縫封閉的方法。箍可用扁鋼焊成或圓鋼制成,可直箍也可斜箍,其方向與裂縫垂直。
3)注射環(huán)氧樹脂膠液并加配鋼筋,具體做法是鉆與結構面成45°并與裂縫成90°交叉的孔(按裂縫長度,可鉆3~4個孔),然后分別插入鋼筋,再在孔中與裂縫中注入環(huán)氧樹脂膠液封閉裂縫與孔洞,使鋼筋與原構件形成一個整體,從而達到加強截面強度的目的。
4)鋼板粘帖修補,即用環(huán)氧基液粘結劑涂在整個鋼板上,然后將其壓粘于待修補的裂縫位置上。為使鋼板粘貼牢固,一般多采用壓貼法,也可采用在鋼板與被修補構件表層空隙內(nèi)注入粘貼劑的注入法。鋼板可以是整塊鋼板,也可按照裂縫位置采用帶狀鋼板,如在修補懸臂梁掛梁處裂縫時,兩種鋼板都可采用。
在檢測橋梁梁體裂縫時,要正確地判斷出裂縫產(chǎn)生的原因,有針對性地采取有效方法對裂縫進行維修。
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