空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施

第9页共9页空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施赵阳（吉林市市政设施管理处吉林HYPERLINK"/132011/"132011）摘要：空心板梁是我国常用的小跨径梁体，但其在使用过程中混凝土常出现许多裂缝，本文通过对空心板梁各种类型的裂缝的汇总和成因分析，提出各类裂缝的防治和加固处理措施。关键词：空心板梁；荷载裂缝；非荷载裂缝；裂缝形成的原因；维修处理措施1引言空心板梁是目前我国中、小桥上部结构使用最为广泛的结构类型，其工作状态直接关系到桥梁的安全，而空心板梁日常使用中最常见的病害就是裂缝，虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，随着时间的推移桥梁结构逐渐由安全状态转化为危险状态，因此需准确分析空心板梁裂缝形成的原因，为其养护维修或加固提供技术依据。空心板梁常见裂缝主要有两类：荷载裂缝和非荷载裂缝，在预应力混凝土梁和非预应力混凝土梁中两者的存在情况也不一样，预应力混凝土中以非荷载裂缝居多，而普通钢筋混凝土空心板梁常出现的裂缝为荷载裂缝，因此在裂缝分析中需准确测量其宽度和深度，判断裂缝的性质和成因，评价裂缝对结构安全的影响，提出养护或维修加固措施。2空心板梁荷载裂缝2.1普通钢筋混凝土空心板梁2.1.1梁底横向裂缝普通钢筋混凝土空心板梁梁底横向裂缝是最为常见的裂缝类型，这种裂缝通常横向贯通梁底，裂缝位置基本位于空心板梁，基本位于1/4～3/4跨，这些裂缝是空心板梁在荷载作用下产生的正弯矩裂缝。此类裂缝在检测过程中应注意裂缝的宽度，当裂缝宽度小于规范规定的限值（《城市桥梁养护技术规范》（CJJ99-2003）和《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）规定的钢筋混凝土梁裂缝宽度限值分别为0.20mm、0.25mm，以下简称规范），不影响桥梁的承载能力，是正常的荷载裂缝；当裂缝宽度大于规范规定的限值，且梁底裂缝向两侧腹板延伸，尤其是跨中挠度出现较大变形，裂缝宽度扩展至空心板梁理论计算的中性轴高度时，此类病害往往出现在空心板梁对应的桥面铺装出现纵向贯通裂缝，梁间剪力铰遭到破坏，形成单梁受力状态，空心板梁受拉区钢筋处于屈服阶段或受压区混凝土中和轴的高度在不断上移，是空心板梁即将破坏的预兆，应引起足够的重视，应及时进行加固或更换梁板，典型图见图1。若空心板梁梁底出现横向裂缝且对应桥面出现纵向贯通裂缝，加固措施为人工凿除原桥面铺装混凝土，修复梁间损坏的剪力铰，若空心板梁间铰缝钢筋损坏，须在空心板梁原剪力铰两侧植筋，然后用钢筋钢纤维混凝土重筑桥面铺装，并适当增加桥面铺装钢筋，并增设剪力钉，确保所设铺装层与主梁共同作用。图1松江区某桥空心板梁跨中严重下挠，该桥已拆除重建2.1.2梁底纵向裂缝普通钢筋混凝土空心板梁梁底常会出现纵向裂缝，此类裂缝大多与空心板梁空腔最低处相对应，裂缝宽度较大，个别裂缝宽度达到0.5mm，往往部分裂缝表面有明显的渗水痕迹或白色结晶物析出,典型照片见图2。辅纵向裂缝馆形成的原因抹是毁由于篮空心板梁底板质混凝土中钢筋镰较密，粗骨料摊不易进入空腔验最低处导致细枯骨料较多，此沿处也不易振捣忙(括见图均3)先，使空腔最低殖处混凝土横向章收缩应力较其肥它处大而开裂耕。灭裂缝表面明显止渗水痕迹表明葛裂缝已贯通空非腔底板厚度，成裂缝渗水是由仍于空心板梁内凭积水所致，梁拉内积水是由于警梁端堵头板破秒损，其上伸缩士缝止水带失效嘱或桥面连续处每开裂，导致桥您面雨水下渗并埋通过破损的堵式头板进入梁空代腔内。裂缝顶表面醋泛白是由于水丝从缝隙中渗出岔时将混凝土中糠Ca(OH)容2您带出，与空气鸦中惰CO街2拥作用形成白色厦CaCO设3伶结晶。馅裂缝处治措施晚：慕此类裂缝对承脂载能力并不影熊响，仅影响耐纠久性。袭应散先对存在明显鞋渗水痕迹的空砖心板梁梁底空如腔较低处钻孔揭泄水，然后清碑洗裂缝表面，白风干后涂刷渗臣透结晶型浆料钞两遍，封闭裂弯缝。编图浇2朴溪空心板漆梁底活纵向开裂并有攻明显渗水痕迹乓图盲3增干空心板梁空腔座底部振捣不密垃实追而开裂识2驼.栗1.疮3北倡腹板竖向番裂缝倘普通钢筋混凝费土空心板梁跨饼中腹板也经常阴会出现竖向裂在缝宫（见辱图辛4踢）肿，喂裂缝呈枣核形量状，即两端细棵、中间粗，谊是典型的收缩围裂缝剧，帅裂缝下端细是苍由于空心板梁盗底部配筋量大述，上端由于逐患渐延伸至受压治区而消失，中竿间粗是由于腹随板侧面中部纵暴向配筋较少，马混凝土收缩而龄使缝宽加大。手值得注意的是钩，部分空心板年梁腹板竖向收冻缩裂缝下端经蜘常与梁底横向沿裂缝重合，容翅易自造成收缩裂缝迈的长度误判为动横向裂缝开裂桨高度。遇到这劣种情况应根据避裂缝梁底横缝饺的宽度和跨中垄挠度变化加以贯区分。空心板删梁竖向收缩裂拌缝不影响结构永承载能力，仅碑影响耐久性，促只需封闭裂缝嗓即可。肉图恋4在言空心板然腹板竖向裂缝时2屠.傻1.4其距腹板斜向裂缝诵普通钢筋混凝大土骂空心板梁梁端华时常出现斜向的裂缝辛(凡见图跑5所)俱，这类裂缝通广常表现为两种博形态血：一种为中间枣宽两端细，呈置枣核状，与梁伞体顺桥向呈快45°您夹角，为腹剪抱斜裂缝；另外纱一种为上细下幸宽勒，由竖向裂缝滚引伸而成的斜花向裂缝，裂缝颂从主应力轨迹也图上看，在剪象弯区段截面的扣下边缘，主拉萍应力还是水平雕向辱，为弯剪斜裂陪缝。梁端斜裂窝缝是由于再空心板梁梁端郊抗剪能力不足否所致。饮裂缝处治措施欲：震裂缝陕宽度不超过贞规范规定的滋限值时，进封宿闭裂缝即可悟；若裂缝宽度等超过岔规范规定的限拘值应对梁端腹税板进行加固，净以提高其抗剪窑承载能力，通丝常督采用窜粘贴钢板或梁焰端增大截面法暑加固趣。此图这5舟鞭空心板梁梁端朗斜裂缝核2部.妨2史状预应力混凝土允空心板梁穴2奏.杏2市.湿1勉刊梁底随纵向裂缝婚预应力空心板壤梁梁底汪端部暑一定范围撕和空腔最低处弯均容易出现纵隙向裂缝蜘(蒸见图富6庄)袖，症梁端舟一定范围舟纵向裂缝是由冠于纲预应力钢筋放食张时混凝土强需度尚未达到规票定的要求，使秒梁端混凝土纵瓶向受压较大，佩横向则受拉，象当其拉应变大当于当时混凝土次的极限拉应变亦即会沿预应力沉方向开裂，由规于大多数预应槐力空心板梁姐梁端设有预应共力隔离段，所蓬以此类纵向裂估缝会在梁端一蚊定范围产生。记梁底其他区域屿空腔正下方纵垮向裂缝除上述乓原因外，同时拣由于请空心板梁底板此混凝土中钢筋煤较密，粗骨料淡不易进入空腔耍最低处导致细凉骨料较多，此挖处也不易振捣尼，使空腔最低韵处混凝土横向监收缩应力较其薪它处大，上述宴两因素导致预丙应力空心板梁颜空腔最低处易计产生纵向裂缝呼。请裂缝最大宽度挺超过规范规定京的限值，将不士利于空心板梁逗的耐久性，蔬尤其是裂缝渗访水，如不及时倦维修处理贯，梁内预应力凳钢筋贼由于压力腐蚀过其锈蚀速率将酒会更快放，摩当锈蚀严重时烟会引起承载能别力的降低佳。望针对此类裂缝顺建议先对存在希明显渗水痕迹腐的空心板梁梁贼底空腔较低处辛钻孔泄水，然议后清洗裂缝表极面，风干后涂趟刷渗透结晶型让浆料两遍，封跌闭裂缝。鼠图彼6赵叔空心板梁豆梁底纵向裂缝位2妈.条2.2器础梁底横向梅裂缝同预应力空心板牙梁根据规范岔规定不允许出仿现横向裂缝，像一旦产生横向写裂缝说明预应拳力不足，应引躁起高度重视，蔽及时进行冰专项势加固，方通常域对空心板底板读采取体外预应灾力、梁底粘贴台碳纤维布加强锤或体外预应力卵和碳纤维布相铅结合临,挎见图合7委和图杨8骆。扛预应力空心板京梁梁端有时可刑能出现横向裂勉缝，如果梁底木横向裂缝向两吹侧腹板延伸，好可能是弯剪斜命裂缝引起的，矿这种裂缝通常膊在腹板的延伸欣高度在同一水孟平线上；如果侨横向裂缝较短影，且不贯通梁图底，可能是由覆于混凝土收缩社引起的。控图凳7诱骆碳纤维布粘贴绣图迹8统幸碳纤维布粘贴维位置示意图或2熟.放2.3佩令预应力空心板脆梁腹板斜向裂雕缝湾预应力空心板惕梁梁端腹板偶按尔也会出现斜票向裂缝毒（赔见袖图洽9咸）禾，这类裂缝分船为弯剪斜裂缝蚊和腹剪斜裂缝超两种，裂缝产甜生原因迷都是梁端抗剪钢能力不足所致微。裂缝宽度不僚超过规范规定巩的限值时，进弱封闭裂缝即可构；若裂缝宽度章超过规范规定模的限值应对梁菊端腹板进行加食固，以提高其押抗剪承载能力吴，通常采用粘虹贴钢板或梁端早增大截面法加开固。寸图截9豆缴预应力空心板潜梁梁端斜裂缝喘3则剖空心板梁购非荷载裂缝浮3承.1橡犬混凝土收缩搞引起的订裂缝祝混凝土毅是用水泥、水络、砂、石子等签按设计比例配老制，经搅拌、签成型、养护而己形成的。混凝像土黄在施工过程中季会经过化学、滨物理和碳化似等一系列园收缩，毯当收缩受到约锯束而产生的拉垮应变大于当时筑混凝土的极限造拉应变就会产络生与拉应力方吼向相垂直的裂吴缝践，如空心板梁铅腹板表面斧龟裂等闪。矩这类裂缝仅需雄用渗透结晶型破材料封闭即可垮。及3永.2狮允钢筋锈蚀引起碌的裂缝挽空心板梁由于险钢筋锈蚀而混熟凝土开裂最为为常见，勿这是因为钢筋槐在潮湿的环境敌中与空气中的足氧气发生化学磁反应铲生产三氧化二粪铁即铁锈的主谜要成分，其体挺积是将增大家2~4警倍，最终导致州混凝土被胀裂咐，茫这类裂缝的特烘点是裂缝沿着蝴钢筋碧走向隔发展岭。歪要分析钢筋锈斤蚀的原因首先晌要搞清楚钢筋奔锈蚀和混凝土拘开裂的先后顺垄序矮。若先钢筋锈座蚀后混凝土开犬裂，我原因有两种：狗一是包裹在钢临筋周围的混凝倘土保护层偏薄端，保护层过早袋全面碳化，留致使混凝土中线的钢筋失去碱辱性保护而锈蚀下；二是混凝土肚中氯离子含量筐超标今而侵蚀钢筋订，当混凝土中威氯离子超标时防虽然秀钢筋周围的混尿凝土未碳化，公钢筋仍然会锈骗蚀，这是因为订氯离子半径小牧，活性大，具挡有很强穿透钝国化膜的能力，韵氯离子首先吸律附在钝化膜有凡缺陷处，使氢甚氧化铁反应成庭易溶的氯化铁沟，使钝化膜局溜部破坏，产生水坑蚀。东若先混凝土开喉裂后钢筋锈蚀信，匀要确定混凝土讲开裂的原因佩，如荷载裂缝吼宽度过大或骨竞料膨胀引起混艇凝土开裂等，扮导致外界腐蚀牧物直接锈蚀钢群筋。避钢筋锈蚀引起巩的裂缝虽然是宾耐久性范畴，谷但是空心板梁辱的主筋锈蚀易宪导致混凝土丹与先钢筋之间的校握裹力减弱，丸钢筋截面减小献，进而降低承搬载能力，尤其瘦是预应力钢筋题锈蚀后，应力向腐蚀速度很快找，应该引起足太够的重视。加混凝土剥落露丹筋处钢筋进行傻除锈，清理干系净后用聚合物起修补砂浆进行良修补，特别应集注意的是，在禾修补之前必须爽对露筋锈蚀周慈围起壳混凝土越彻底凿除，钢皂筋完全除锈，敢否则类似病害指仍将再次发生夏。镰空心板梁主筋刑严重锈蚀的应醉对主筋钢筋较有效面积折减颠后进行承载能华力检算，承载露能力不足的可砖采用粘贴碳纤投维布或钢板进悔行补强。角3程.3喉界碱骨料膨胀引俗起的裂缝臣在空心板梁病悠害检查过程中裁发现梦，空心板梁混佣凝土出现环向占裂缝，晒仔细用手触摸鸡，可明显感觉律裂缝两侧有高月差，沿裂缝凿窗除混凝土后，逮发现混凝土呈陆锥形，破损处听出现姜黄色石泳子，该石子为葬膨胀源，这是逗碱骨料反应的伞典型特征伟,艇见图议10果。笛碱骨料反应是司由于混凝土骨伞料含有氧化镁驻、硫酸盐或生猛石灰等骨料，成当含碱量超过污一定量（一般魔控制在参3kg婚/m页3傻之内）时，这泽些骨料吸潮后茄膨胀致使混凝爸土开裂起壳。腿这类病害往往惨呈弥漫性，可棍以说是混凝土秃的航“巷癌症台”使。丧图奉10鞠梦空心板梁因碱慎骨料反应，破有损区域呈锥形常状仿碱骨料反应对悲槽形梁自损较泡为严重，不仅烘削弱梁体的有莲效截面，而且海随时间推移，算梁体表面出现亦碱骨料反应的术区域将不断增砍加，影响上部唉结构的承载能贵力，针要防止碱骨料职反应必须把好河混凝土原材料声关籍，枕对已经出现此贵类病害的，建朵议对涂病害举部位凿除罪开裂复起壳混凝土，舍挖除膨胀核心酷，再用聚合物径修补砂浆修补桃，维修后表面华清洗干净，再赚涂刷贼渗透结晶型阿浓缩浆料，以获封闭混凝土表翁面毛细孔，隔春绝水分或潮气亮侵入，以确保甩结构的耐久性郑，并加强日常低巡查，对新出闪现的碱骨料反欣应须及时修复丙。4结语搏综上所述，师空心板梁出现盛的裂缝种类汇虽凭多，情但尼每一条裂缝都睛有其产生的炕具体赚原因，途本文巡通过对视空心板梁裂缝蜓的分类、对应经裂缝产生的原拜因及奉各种裂缝处治霞措施谋的详细阐述丝，懂对量桥梁养护人员行正确认识兔空心板梁裂缝掩提供技术革支持。参考文献叹[1]怎《公路桥涵养纤护规