浅谈混凝土箱梁桥底板裂缝及治理

　　摘 要：由于混凝土结构材料固有的抗拉强度低、箱梁结构空间受力复杂、部分箱梁桥在设计、施工过程中本身存在的缺陷，使许多混凝土箱梁桥在施工、开通或运营一段时间后，便出现各种形式的裂缝。因此，混凝土箱梁桥底板裂缝的类型和成因的分析、裂缝的修补方法在施工和使用中的重要性应引起足够的重视。

　　关键词：混凝土箱梁;裂缝;治理;灌浆;配方

　　Abstract: The inherent tensile strength of concrete structural materials is low, the box girder structure complex, part of the box girder bridge defects in the design and construction process, many concrete box girder bridge constructions, the opening or operation for a period, there are various forms of cracks. Therefore, the type of concrete box girder bridge floor cracks and analysis of the causes, the repair of cracks in the importance of the construction and use should be taken seriously enough.

　　Key words: concrete box girder; cracks; governance; grouting; formula

　　中图分类号：TU377 文献标识码：B 文章编号:

　　钢筋混凝土和预应力箱梁已广泛应用于各类公路与城市桥梁的建设中，但伴随而来的还有各类质量通病的出现。本文将对混凝土箱梁桥的底板裂缝这一施工中的常见问题进行阐述并根据工程实例介绍了治理措施。

　　1 普通钢筋混凝土箱梁底板混凝土裂缝的类型及成因

　　由于混凝土是多种材料组成的混合体，又是脆性材料，在侵蚀和内外力作用下，裂缝的产生式不可避免的。钢筋混凝土箱梁桥的裂缝形式主要包括跨中附近的横向裂缝、支座附近腹板的斜裂缝，以及顶底板的纵向裂缝。尽管对于钢筋混凝土结构，部分裂缝的出现属于正常现象，但在往复车辆荷载作用下，部分箱梁的裂缝开展过快，裂缝宽度急剧加大，由此引发的耐久性问题非常突出，且不容忽视。

　　大量工程实践表明，钢筋混凝土桥梁结构裂缝的成因复杂，甚至多种因素相互影响，混凝土产生裂缝的主要原因是混凝土变形受到制约或外力的作用，从混凝土的浇筑到结构物使用的整个过程中，都可能产生裂缝。某些裂缝可能仅仅影响美观，也可能反映了混凝土结构耐久性的不足;另一些裂缝可能是结构受到过大的应力，对结构安全构成严重的威胁。

　　1.1 荷载引起的裂缝

　　钢筋混凝土或预应力混凝土箱梁桥在常规静、动荷载以及次应力下产生的裂缝称为荷载裂缝。荷载裂缝根据荷载形式和作用位置的不同而呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区及局部应力集中区。但如果受压区出现起皮或有沿受压方向的短裂缝，往往是结构达到承载力极限的标志，是结构破坏的前兆，其原因多是结构截面尺寸偏小。根据结构受力方式的不同，产生的裂缝特征如下：

　　1)中心受拉裂缝。裂缝贯穿箱梁横截面，间距大体相等，且垂直于受力方向，采用螺纹钢筋时，裂缝之间出现位于钢筋附近的次生裂缝。

　　2)受弯裂缝。弯矩最大截面附近从受拉区边缘开始出现与受拉方向垂直的裂缝，并逐渐向中性轴方向发展;采用螺纹钢筋时，裂缝间可见较短的次生裂缝。当结构配筋较少时，裂缝少而宽，结构可能发生脆性破坏。

　　3)受剪裂缝。箱梁靠近支座至3分点梁段，在箱梁腹部出现约450方向的斜裂缝。

　　4)受扭裂缝。箱梁靠近支座附近一侧腹部或翼板先出现多条约450方向斜裂缝，并向相邻面以螺旋方向展开的裂缝。

　　5)局部受拉裂缝。在箱梁的内部锚板后及两侧混凝土由于受到预应力束锚下力的局部作用而向两侧发生约450方向的斜裂缝。

　　6)局部受压裂缝。在局部受压区出现与压力方向大致平行的多条短裂缝。

　　箱顶、底板纵向裂缝的特征是长度变化较大，方向大致平行;裂缝宽度大多在0.1—0.3mm之间;底板多于顶板。混凝土箱梁桥顶板和底板的纵向开裂原因比较复杂，这些裂缝主要是由于箱梁结构的畸变和横向弯曲产生的，温度梯度效应、混凝土材料自身的收缩等因素也有可能导致该类型裂缝的出现。

　　1.2 变形引起的裂缝

　　箱梁桥中大量裂缝的出现，有些并非与荷载作用有直接关系，这些裂缝多属由变形作用引起，其中包括温度变形(水泥的水化热、气温变化、环境产生热)、收缩变形(塑性收缩、干燥收缩、碳化收缩)以及地基不均匀沉降(膨胀)变形等。当这些变形受到约束时，就会在结构内部形成附加内力，附加内力过大就会产生裂缝。

　　1)温度应力裂缝。引起温度变化主要因素有：年温差影响、日照影响、骤然降温影响、大体积混凝土水化热影响、蒸汽养护或冬期施工时措施不当。

　　2)收缩引起的裂缝。混凝土箱梁桥中收缩裂缝的特点是大部分属于表面裂缝，裂缝宽度较细，且纵横交错，成龟裂状，形状没有任何规律。

　　1.3 材料劣化引起的裂缝

　　部分混凝土箱梁桥的开裂，是由于随着时间的推移，结构外部环境的作用，各类劣化因子侵蚀和渗透混凝土体内，导致结构混凝土材料的损伤裂缝与破坏。引起这类裂缝的主要有钢筋锈蚀、冻胀等。

　　1.4 施工质量引起的裂缝

　　1)混凝土质量引起的裂缝。浇筑用的混凝土的水泥、粗细骨料、拌合水及外加剂的不合格或选用不当都可能导致裂缝。不当的配合比设计业可能造成混凝土裂缝。

　　2)施工工艺及质量引起的裂缝。

　　混凝土保护层过大或过小，或乱踩已绑扎的上层钢筋，使承受负弯矩的受力钢筋保护层加厚，导致构件的有效高度减小，形成与受力钢筋垂直方向的裂缝;

　　混凝土振捣不密实、不均匀，出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其他荷载裂缝的起源点;

　　混凝土浇筑过快，混凝土流动性较低，在硬化前因混凝土沉实不足，硬化后沉实过大，容易在浇注数小时候发生裂缝，及塑性收缩裂缝;

　　混凝土搅拌、运输时间过长，使水分蒸发过多，引起混凝土塌落度过低，使得混凝土出现不规则的收缩裂缝;

　　混凝土初期养护时特别干燥，使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝;

　　用泵送混凝土施工时，为保证混凝土的流动性，增加水和水泥用量，或因其他原因加大了水灰比，导致混凝土凝结硬化时收缩量增加，使得混凝土体表出现不规则裂缝;

　　混凝土分层或分段浇筑时，接头部位处理不好，易在新旧混凝土和施工缝之间出现裂缝;

　　混凝土早期受冻，使构件表面出现裂缝，或局部剥落，或脱模后出现空鼓现象;

　　施工时模板刚度不足，在浇筑混凝土时，由于侧向压力的作用使得模板变形，产生与模板变形一直的裂缝;

　　施工时拆模过早，混凝土强度不足，使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝;

　　施工前对支架压实不足或支架刚度不足，浇筑混凝土后支架不均匀下沉，导致出现混凝土裂缝;

　　任意套用混凝土配合比，混凝土用料计量不准，造成混凝土轻度不足和其他性能(和易性、密实度)下降，导致结构开裂。

　　2 裂缝的治理方法

　　为确保箱梁桥结构的耐久性，对已经初现的裂缝应根据裂缝的大小、结构受力情况及使用要求，分别进行分析与及时处理。一般的常用方法有：

　　1)填充法。对由于钢筋混凝土中拉应力过大而开裂的箱梁桥结构，可考虑采取主动加固的方法，用体外预加应力对被加固构件施加与它应承受荷载反向的作用力，可提高被加固构件的正截面抗弯、斜截面抗剪、抗裂度和刚度，减小构件受载时的挠度。

　　2)灌浆法。用灌浆泵将灌浆材料送到裂缝里，这样可以起到补强和防渗的目的，适用于箱梁桥混凝土开裂且裂缝不严重的情况。对宽度较细裂缝用注浆设备将化学浆液(如环氧树脂或甲基丙烯酸酯类浆液等)注入钢筋混凝土裂缝。环氧树脂是最常见的裂缝灌注材料。它具有较高的机械强度，并能抵抗混凝土所遇到的大多数化学侵蚀，树脂可以灌入到0.05mm的裂缝。除某些特殊的环氧树脂之外，当裂缝是活动的、有渗漏的、不能干透的或者裂缝数量极多时，通常不易采用树脂灌注法。

　　3)改变结构体系。对钢筋混凝土箱梁桥，若原有的设计荷载等级较低、刚度偏小的梁，可考虑在梁跨中间增设支点或两侧斜支撑以减少结构内力，达到加固结构，提高承载力。

　　4)箱梁桥结构补强。对于箱梁桥由于局部抗剪强度、抗扭强度或抗拉强度不足等引起的箱梁开裂，也可考虑增加钢筋、加厚结构受力厚度、外包钢筋混凝土、粘贴钢板及纤维材料补强等。

　　3 结语

　　混凝土箱梁底板的裂缝问题是一个非常复杂的问题，对于具体的桥梁裂缝还应进行客观调查、分析和验算，才能准确判断裂缝的性质以及其对桥梁结构的影响。

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