混凝土桥梁裂缝的探讨

1、混凝土桥梁裂缝的探讨摘要 至改革开放以来，国内经济迅猛发展，交通基础设施也不断增加。然而新老桥梁 在使用过程中均出现不同程度不同类型的病害，其中最为普遍的是主要承重构件混凝土的开 裂。混凝土因其取材广泛、价格低廉，抗压强度高，可浇筑成各种形状，并且耐火性好，不 易风化，养护费用低，成为当今世界建筑结构中使用最广泛的建筑材料。而混凝土的开裂在 使用荷载或外界物理、化学因素的作用下，不断地产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥 落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度与刚度受到削弱，耐久性降低，严重吋甚至发生一些垮塌的 事故。因此，木文针对钢筋混凝土桥梁裂缝问题的种类、形成原因及处理方法进行研究和探 讨，得出以

2、相关结论，以供参考。discussion on crack of concrete bridgeabstract since the reform and opening up, the rapid development of domestic economy， tran sportatio n infrastructure is also in creasing. however, there are differe nt degrees of disease among the new and old bridges in the course of using. the most co

3、mm on is the cracking of the main load bearing member concrete. concrete because of its material, low price, high compressive strength, cast into various shapes, and the fire resistance of the good, not easily weathered, low maintenance costs become most widely used construction materials used in bu

4、ilding structures in the world of today. and cracki ng of the con crete un der loading or environ mental physical and chemical factors, conti nu ous gen erati on and expansi on，caused by carbonati on of con crete, protection layer spalli ng, corrosion of reinforcement, concrete strength and stiffnes

5、s weakened, reducing the durability, serious when even some collapse accident. therefore, this paper studies and discusses the types, forming reasons and treatment methods of the crack problems of reinforeed concrete bridge, and draws a conclusion, for ref ere nee.key word reinforced concrete bridge

6、 crack reason control目录弓i言 1一、钢筋混凝土桥梁结构中常见的裂缝种类及成因分析 11荷载引起的裂缝11.2温度变化引起的裂缝21.3收缩引起的裂缝21.4地基础变型引起的裂缝31.5钢筋锈蚀引起的裂缝 31.6冻胀引起的裂缝31.7施工材料质量与施工工艺质量引起的裂缝3二、混凝土裂缝的控制方法和处理措施32混凝土裂缝的控制方法42.1.1针对温度变化的控制2.1.2针对地基沉降不均匀的控制2.1.3混凝土的养护方面2.1.4各国规范所采用的裂缝控制方法2.2混凝土裂缝的处理措施5结论7感谢语8参考文献 9引言近些年来，我国城市化迅速发展，国家加强了对道路桥梁等基础设施

7、的建设，越来越多 的道路桥梁工程出现在城市中。据交通部最新数据统计，我国约有73. 5万座公路桥梁（不含 市政桥梁），为人们创造了更舒适的生活环境。桥梁是公路中的重要构造物，桥梁的安全对整 个公路来说占有非常重要的地位。在伴随着近些年来各地多起桥梁倒塌、毁坏事故的发生， 国家对桥梁的安全性更加重视，特别是大跨度的特殊结构桥梁要求进行定期检查或特殊检查, 但是存在于广大县乡公路中的中小跨径桥梁却经常地被勿视，其中一些桥梁更是年代久远， 所以它的危险系数更高，更是值得大家的关注。混凝土结构一旦岀现病害，如果重视不够， 未及时进行修补或加固，最终导致病害的快速发展，出现缺陷，如裂缝、钢筋锈蚀、开裂、

8、 基础沉降、倾斜等，给桥梁带来安全隐患，交通受到影响。如果因此而出现桥梁垮塌，就会 对人民群众的生命和财产安全构成很人的威胁。所以说对桥梁进行检查，发现桥结构存在的 裂缝，对裂缝的种类和原因进行判决断，对桥梁的安全运营有着重要的意义。一、钢筋混凝土桥梁结构中常见的裂缝种类及成因分析1.1荷载引起的裂缝荷载引起的裂缝分来直接应力裂缝与次应力裂缝。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝，产生的主要原因有以下几个方面: 首先，在施工之前的设计阶段。没有选择合理的计算模型；在计算吋漏算或少算了荷载；在 对内力与配筋进行计算时产生了错误；没有实事求是的对受力大小进行估计，导致假设的结 构受力与实

9、际受力和去甚远；对于安全系数的要求偏低，导致结构安全系数达不到实际需求。 然后就是施工阶段。施工现场比较混乱，材料和工具胡乱的堆放；施工人员在施工过程中， 没有认识到设计图纸的重要性，没有严格按照施工顺序进行施工，导致结构受力模式发生变 化；对于预制结构受力特点没有清晰的了解，造成施工过程中任意的进行运输、安装、起吊、 翻身。最后，使用阶段。这个阶段不是设计和施工人员所能控制的。如一些自然灾害的发牛, 如发生地震、滑坡、泥石流、大风和大雪等；一些较重的车辆超岀了当初设计的载荷从桥上 通过，或是在经过的过程中产生撞击。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝，产生的原因有：在设计阶段，一些

10、常规的问题并不能完全通过图纸准确的模拟计算出来的，只能通过以往经验来进行设置。例 如，在实际的桥梁结构中，常常需要一些牛腿、孔洞的出现，然而这些牛腿和孔洞的出现将 会给设计带来较大的困难，因为根据有关研究表明，当将孔洞设置在受力构件上以后，受力 构件上的力流将会产生绕射现象。这种绕射现彖会使力流较为集中的出现在孔洞附近。所以, 在遇到这种情况时，如果不能给予有效的处理，将会有裂缝出现在这些结构的受力钢筋截断 出、构件的形状突变处或者构件的转角处。12温度变化引起的裂缝众所周知，物体一般都具有热胀冷缩的特点，混凝土也不例外。当混凝土所处的环境温 度发生变化时，混凝土的形状会发生变化，这时若有外力

11、阻挠混凝土的变形，混凝土的结构 内部将会产生应力，如果应力超过了混凝土所能承受的拉仲强度，那么混凝土将会有裂缝产 生。这种裂缝会随着温度的变化而变化，因此叫做温度裂缝。气温骤降、冬季施工措施不当、 水化热、年温差以及蒸汽养护等都是引起温度变化主要原因。1.3收缩引起的裂缝一般的，当混凝土结构物浇筑成形以后，在其前期胶凝材料硬化过程中，会发生复杂的 物理化学反应，混凝土内部形成大量的水化热，内部温度升高，内部的自由水在温度场的作 用下，逐渐向表层移动，最后向外界蒸发，这就使得混凝土表面脱水很快，而水分的蒸发， 导致混凝土收缩，但表面收缩比内部收缩要大，这就产生了拉应力，这种拉应力首先引起了 混凝

12、土表面开裂，这种表而裂缝非常细小。混凝土终凝以后，其强度增长迅速，特别是在终 凝完成后7天内，一般强度能够达到设计强度的75%,早强混凝土 7天强度可能达到设计强 度的100%,此时如果出现收缩裂缝，那么裂缝一般较宽，像蜘蛛网一样呈发散性龟裂，受 外界风吹雨淋，阳光照射等环境变化影响，迅速发展，严重可导致大面积网状裂缝。混凝土早期养护非常重要，当浇筑完成以后，和当地气候相适应的养护方法，准确的二 次抹而的时机，这些都能够大大减少混凝土表而收缩裂缝的产生，如果早期表面列覆盖，受 风吹口期晒影响，会使得表面水份流失大，收缩大，从而产生的拉应力也大，而混凝土强度 早期较低，所以收缩裂缝也就易产生。在

13、我国南方地区，由于常年潮湿温热，气温高，当混 凝土结构浇筑完成以后，要及时覆盖，以防止表面水分蒸发过快，而形成收缩裂缝。收缩引起的裂缝也具体分为塑性收缩、缩水收缩、自生收缩、炭化收缩。14地基础变形引起的收缩地基础变形引起的裂缝是由于地基础水平方向发生了移动或竖向发生了不均匀的沉降， 使结构内部产生了附加的应力，当附加应力超过了混凝土的抗拉限，就会产生裂缝。导致地 基础不均匀沉降的原因有很多，如在对地基础进行勘察的时候没有较高的精度，产生一定的 误差；地基结构存在着较大的差异性；对地基的建设造是分期建造的等等。15钢筋锈蚀引起的裂缝钢筋锈蚀是指混凝土中的钢筋与空气中的氧气和水分接触发生氧化反应

14、，导致锈蚀的原 因一般是混凝土的保护层不够或有着较差质量。钢筋锈蚀之后的体积会比原来的大出许多， 这样就会对混凝土产生一定的膨胀力，当超过混凝土的承受范围，就会产生沿钢筋纵向的裂 缝，而且其屮的锈迹还会沿着裂缝渗到混凝土的表面，这样就减少钢筋与混凝土的有效接触 面积，削弱了握裹力，随之混凝土的结构承载能力会有所下降，进而会有其他形式的裂缝出 现。1.6冻胀引起的裂缝当吸水饱和的混凝土处于空气气温低于零度时，将会产生冰冻现象，发牛冰冻以后混凝 土的体积将会比原来体积大岀9%左右，这时的混凝土产生一定的膨胀应力；与此同时，在 微观结构中的过冷水会造成渗透压的产生，加大混凝土中的膨胀力，降低混凝土的

15、强度，使 混凝土产生裂缝。1. 7施工材料质量与施工工艺质量引起的裂缝施工材料和施工工艺的硕量也会引起裂缝，即是平常所见的豆腐渣工程。如使用了过期 的水泥或水泥的质量达不到施工的要求，砂石的粒径、级配与杂质含量的多少，以及碱骨料 掇应也会引起质量问题，此外，拌和水及外加剂的添加也会对质量造成影响等等。二、混凝土桥梁裂缝的控制方法和处理方式在2009年开工的哈尔滨到齐齐哈尔的哈齐客运专线，地处于中国最东北，湿寒地区。 夏天温度能达到30摄氏度以上，晚上温度10度以下，风力大，湿度50%以上，最冷温度达 到了零下30摄氏度，年温差达到了 60度以上。日照时间夏天2点天亮，3点日出，一直到 下午7点

16、日落。在此状况下正在进行施工的哈齐客运专线的主要组成部分600吨箱梁从梁体 到墩台，在施工前标段出现了混凝土裂缝。由中铁十五局第六工程有限公司承建的哈齐客运 专线，其高架桥535跨。在施工前期，由于缺少经验，忽略了日照、时间、温差、冻胀等对 混凝土的影响，引发了种种问题，预应力孔道灌浆后沿管道方向的冻胀裂缝；混凝土早期受 冻，构件表面出现裂纹；多因素、复杂的地质环境，恶劣的气候环境，综合影响差施工质量。 此公司的技术人员，经设根据实际情况，整理混凝土的浇筑时间，选用速凝混凝土，使用蒸 汽养护，以完成部分选用土工布覆盖，洒水养护，根据温湿度，再满足混凝土的强度的前提 下，调整配合比，地基应经换填

17、，桩基处理，保证地基承载力。由上所看，引起混凝土桥梁裂缝的原因是多方面的，是一种或几种因素的共同作用的， 严重影响着我们的施工质量，威胁着人民的生命安全，损失着国家财产。而这些所有的一切, 通过技术人员的知识与多年经验，这些都是可以避免的，以下就是混凝土桥梁裂缝的控制措 施与常见的处理措施。2. 1混凝土桥梁裂缝的控制方法2. 1. 1针对温度变化的控制对于由温度引起的裂缝，首先，可以采取在墙体中设置伸缩缝的措施来解决。特别是那 些较容易因温度变化而产生裂缝的结构处合理地增设一些伸缩缝。其次，实行分段施工也能 够缓解因温度变化而产生的裂缝。再次，对于外界温度变化较大的区域，采取设置隔热层的 方

18、法也是很必要的，隔热层能够有效地防止结构冷热不均匀现象的发牛，进而减少裂缝的产 生。2. 1. 2针对地基沉降不均匀的控制在确定施工z前，首先要科学的对地基土质进行检测。采用现代合理的科学技术，将地 基土质的基本情况测量出来，这样以便为坚实的建筑基础。其次，将沉降缝合理的设置在建 筑结构易发生裂缝处，可以有效地减少裂缝产牛的几率。另外，还可以将建筑结构分割成若 干单元，这样可以拉开不同沉降之间的距离，减少彼此之间的应力，也是减少地裂缝产生的 有效方法。还要对建筑材料合理的使用，合理的进行科学规划，将建筑的整体性保持好，减 少裂缝的产生。2.1.3混凝土的养护方面混凝土的养护是一项非常复杂的系统

19、工程，特别是混凝土结构裂缝的控制和预防工作， 将贯穿整个混凝土的生产和施工过程。对于预防混凝土裂缝最为重要的就是避免早期水分蒸 发引起的裂缝，早期的水分蒸发引起的裂缝会大大增加早期收缩和后期收缩的发牛。因此， 应当采取有效的方法来控制早期混凝土水分的蒸发，以防止混凝土的早期裂缝引起的内部缺 陷。2.1. 4各国规范所釆用的裂缝控制方法中国规范(gb50010 - 2002) 中国混凝土结构设计规范(gb50010-2002) 裂缝控制 验算时，最大裂缝宽度的限值以及相应的裂缝控制等级应根据构建设所处的环境类别来进行 确定，并且在验算止截面裂痕或受拉边缘应力时要按照三级裂缝的规定来进行。美国规范

20、aci (318-2005)根据预压受拉区在使用荷载下计算的边缘纤维最大应力，将 预应力混凝土受弯构件分为以下三种级别：构件未开裂为u级，构件处于开裂和未开裂状态 之间为t级、构件开裂为c级。欧洲规范en1992-1-k2004)基于裂缝控制提出最小钢筋面积和限制压力等系列公式。 另外对于满足规定时，裂缝宽度不会超过规定的值，可不对裂缝宽度进行计算而认为满足要 求。钢筋应力应根据相关作用组合下的开裂截而计算。2. 2混凝土桥梁裂缝的处理方法裂缝的处理方法有以下几个：1) 表面粘贴修补法。表面粘贴法是指用胶剂把玻璃板等材料粘贴在裂缝部位的混凝土面 上，达到封闭裂缝目的的一种修补方法。它包括玻璃布

21、粘贴和钢板粘贴。2) 表面喷浆法。喷浆修补是在经凿毛处理，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层 来封闭裂缝的一种修补方法。根据裂缝的部位、性质和修理要求与条件，可采用素混凝土喷 浆、挂网喷浆或挡土挂网喷浆结合凿槽嵌补修补方法。进行喷浆前，必须完成各项准备工作, 需要喷浆的结构表面应仔细敲击，在敲击屮发现剥离的部分应当敲碎并除去，有缺陷的部位 应先填补好，钢筋混凝土须清除露筋上的铁锈，喷浆前先用水冲洗结构表面，并在开始喷浆 前先用水冲洗结构表面，并在开始喷浆之前先把基层湿润一下，然后再开始喷浆。3) 表面封闭修补法。通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜。对容易活 动的窄小裂缝，如不

22、要求美观，可用表面封闭法封闭裂缝。其做法是：将活动裂缝凿开，用 喷砂法、气水喷射法或两者前用将内部清理干净，并用合适的能够在现场模塑的柔性密封性 剂，如聚乙烯条、压力缩胶贴带等材料充填。4）钢筋修补法。具体做法是封闭裂缝，钻与结构面成45并与裂缝平面约成90交叉的孔, 贯穿于裂缝的两部分。泵送环氧填孔洞和裂缝，并每孔插入一根钢筋。通过环氧使钢筋与孔 壁粘牢固，并用环氧充填裂缝，把开裂的混凝土面粘合成一整体，从而达到加强裂缝截面强 度的目的。5）刻槽封闭或凿嵌补。此法是用混凝土锯、手动或气动工具沿裂缝的裸露而锯或凿，使 扩大成槽形豁口后，在每条裂缝两边5mm-10mm范围内用钢丝刷刷毛，再用喷射压缩空气吹净（不得有水珠和