桥梁梁体裂缝形成原因分析及加固对策

1、桥梁梁体裂缝形成原因分析及加固对策摘要：桥梁裂缝的存在影响桥梁的使用寿命，本文通过分析桥梁混凝土裂缝产 生的原因，提出了相应的维修加固对策。关键词：桥梁裂缝；形成原因；加固对策引言桥梁在长期运营过程中，受环境因素、材料、荷载超重等原因，会产生各种 各样的病害，裂缝是各种病害的主要变现形式，裂缝的产生影响桥梁耐久性和使 用寿命。本文根据榆林至神木高速公路施工和运营期间桥梁病害观测情况，谈谈 预应力混凝土梁体裂缝产生的原因及加固对策。常见的梁体裂缝榆神高速公路桥梁为连续箱梁，最大跨径40米。通过对全线重点大桥外观 检测及每季度监测情况，发现裂缝由以下几种形式存在：1.1少数几片梁存在斜裂缝，斜裂缝

2、分布在剪应力较大的支座附近，与梁轴 线成 30-50。1.2纵向裂缝分布在梁底面、腹板内外侧，纵向裂缝一般沿梁体主筋、预应 力管道方向。纵向裂缝是本条高速公路箱梁裂缝的主要表现形式，存在此病害的 梁片较多。1.3横向裂缝主要分布在梁体跨中，部分横缝与腹板贯通，横向裂缝宽度在 0.05mm以内，多条分布，间距均匀，与梁体钢筋箍筋间距相似。1.4温度裂缝，出现在箱梁的变截面和尺寸较小的截面。1.5收缩裂缝，出现在混凝土表面，无规则，纵横交错，成龟裂状。1.6横隔板分布不规则裂缝，裂缝伴有渗迹，混凝土碱化现象。1.7混凝土表面有锈蚀，沿钢筋方向分布的锈胀裂缝。裂缝形成原因分析预应力混凝土箱梁开裂具有

3、普遍性特点，造成开裂原因很多，引起上述梁体 裂缝的主要原因有：2.1设计原因（1）设计时梁端钢筋配置不当，弯起钢筋和箍筋设置少，斜截面抗剪承载 力不足会引起斜裂缝。（2）设计时对温度应力估计不足，截面尺寸设计时不完善，温度的变化产 生的温度应力超过混凝土的抗拉强度时，在箱梁的变截面和尺寸较小的截面会产 生裂缝。（3）设计时混凝土收缩应力估计不足，构造钢筋配筋不够，间距大，混凝 土收缩时产生的收缩应力在混凝土表面形成无规则的收缩裂缝。2.2施工原因（1）施工措施不当引起腹板混凝土保护层不够，混凝土厚度不足也会引起 斜裂缝。（2）建设期间，由于工期原因，实施冬季施工，由于混凝土散热快，其内 部温度

4、较高，而表面温度受环境影响变得较低，表面混凝土的收缩率大于混凝土 内部的收缩率，从而使表面混凝土产生裂缝。（3）施工预埋预应力管道时，固定不到位，管道发生偏位，导致混凝土保 护层厚度不够，在底板和腹板出现沿预应力管道方向的纵向裂缝。（4）混凝土施工中因振捣不良，坍落度控制不当引起骨料下沉、泌水等易 在混凝土薄弱处产生裂缝。施工中钢筋锈蚀未处理，锈蚀体积膨胀易沿钢筋方向 形成锈胀裂缝。（5）模板施工时，表面锈蚀未处理，模板多次周转后导致模板变形、模板 漏浆，混凝土强度不够就拆除模板，都易引起各类裂缝的产生。（6）养护措施不当或养护不及时，易在混凝土表面形成收缩裂缝。北方风 大，在养护初期遭受大风

5、影响，如果混凝土抹面不及时也易形成裂缝。（7）在施工中所用的水泥、外加剂、砂砾、碎石、钢筋等材料，质量不合 格就使用，是导致梁体裂缝产生的内在因素。2.3运营期间使用因素随着交通量的逐渐增大和大型载重车辆不断增多，特别是本段高速公路交通 量大，煤车多，堵车时超载煤车长时间滞留桥上，导致桥梁长期超负荷运营，引 起跨中横向裂缝及裂缝不断发展。常用的桥梁裂缝加固对策桥梁由于设计不完善、施工不规范和长期运营期间温度等环境因素对梁的影 响以及车辆载重量的增加，导致大量病害的产生和承载力的下降，特别是受力裂 缝的产生，影响桥梁的安全，必须采用补强、加固措施恢复和提高承载力。3.1裂缝加固前评价分析（1）通

6、过观测、监测手段判断裂缝类型、程度，找出病害原因，采取合适 的加固方案。方案要充分考虑当地气候条件和施工难度。（2）加固方案要尽可能的减少对原桥结构的损伤。（3）加固方案要尽可能的不中断高速公路交通。（4）加固方案要经济实效，费用控制在合理预算之内。3.2表面封闭法适用于裂缝宽度在0.15mm以内的裂缝处理，主要用于非受力裂缝如横隔板 裂缝、收缩裂缝、纵向裂缝、锈胀裂缝处理。修补时沿裂缝开深8-15mm、宽5- 10mm的V型槽，用0.2MPa以上压缩空气清除槽内浮尘，用丙酮清洗V型槽， 然后将配置好的结构胶用力均匀填满V型槽，填塞一定要饱满，待结构胶完全固 化后，打磨裂缝表面，使混凝土表面平

7、整。3.3压力灌注法适用于裂缝较深、宽度20.15mm的裂缝处理，如裂缝渗水，应在裂缝最低端 打一小孔向外排水，然后用喷灯将裂缝烘干后进行处理。修补时在裂缝两侧3- 5cm之内作一工作面，用丙酮清洗表面后埋设注浆嘴，间距沿缝长以20-40cm为 宜，每条缝至少须有一个进浆孔和排气孔；然后进行封缝和密封检查，对漏气部 位补封处理。灌浆时压力控制在0.1-0.4MPa，禁止骤然加压使裂缝内进入空气， 灌注结构胶要求浆液黏度小，渗透性、可灌性好。待结构胶完全固化后，打掉注 浆嘴。3.4粘贴碳纤维板布粘贴碳纤维板布可制约裂缝的发展，提高混凝土抗裂能力，适用于裂缝密集， 裂缝分布多，伴随有蜂窝麻面、混凝

8、土疏松等病害处理。粘贴碳纤维板/布前要对 裂缝进行封闭处理，加固过程中清除加固范围内混凝土表面剥落、疏松、蜂窝等 劣化混凝土，并用修复材料将表面修复平整。粘贴碳纤维板/布可以提高混凝土的 抗腐蚀和碳化能力，可以延长结构使用年限和提高梁体耐久性，但对结构的刚度 提高不大。3.5箱梁新增体外预应力束增加体外预应力方法是通过在梁体体外施加预应力，以预应力产生的反弯矩 抵消外荷载产生的内力，从而改变结构内力分布，提高结构的刚度和抗裂性能， 适用于有横向裂缝，箱梁跨中有下扰的梁片处理。新增体外预应力前先对存在空 洞或压浆不密实的预应力管道进行补浆处理，对裂缝进行封闭处理；增加体外预 应力设计时，新增体外

9、预应力验算分析时要考虑该部分预应力张拉对箱梁原有钢 束的影响，施工时要避免在高温、低温环境下进行，预应力钢束单根张拉，张拉 时应对称、均衡张拉至设计吨位，按应力与引伸量进行双控。因体外预应力损失 比有管道的预应力要小得多，施加张拉力不考虑超张拉。为提高机构安全储备和 主梁耐久性，在增加体外预应力同时可在梁底板粘贴碳纤维布进行防护。对有体外预应力梁孔加固后要进行监测，主要对体外预应力齿板位移监测， 对所有体外预应力锚固齿板变位的定周期跟踪观测。4.结语裂缝病害是桥梁箱梁的重大质量问题，形成病害的原因有很多，需要我们对 每一个可能引起裂缝的因素进行认真的分析和研究，要求我们综合考虑设计、施 工、运营养护等情况对结构的影响，找出裂缝产生的机理。同时根据不同类型的 裂缝及其发展程度采取科学的加固措施