近年來(lái),隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)的迅猛發(fā)展,各地興建了大量的混凝土橋梁。橋梁結(jié)構(gòu)在施工和營(yíng)運(yùn)使用過(guò)程中,常會(huì)出現(xiàn)各種不同形式的裂縫。為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)混凝土橋梁裂縫的認(rèn)識(shí),為橋梁檢查中技術(shù)狀況的評(píng)價(jià)及分級(jí)提供參考依據(jù),本文對(duì)混凝土橋梁常見(jiàn)的裂縫種類(lèi)和檢查方法作較全面的分析、總結(jié),以方便技術(shù)人員在橋梁檢查中更好的應(yīng)用。
一、裂縫成因分析
1. 結(jié)構(gòu)性裂縫(受力裂縫)
眾所周知,混凝土的抗拉強(qiáng)度很低,抗拉極限應(yīng)變大約為。換句話(huà)說(shuō),混凝土即將開(kāi)裂的瞬間,鋼筋的應(yīng)力只有事實(shí)上,在正常使用階段鋼筋的應(yīng)力遠(yuǎn)大于此值,所以說(shuō)在正常使用階段,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是不可避免的。因而,習(xí)慣上又將這種裂縫稱(chēng)為正常裂縫。實(shí)踐證明,在正常條件下,裂縫寬度小于0.3mm時(shí),鋼筋不致生銹。為確保安全,允許裂縫寬度還應(yīng)小一些。
在橋梁檢查中常會(huì)遇見(jiàn)的幾種結(jié)構(gòu)性裂縫:
?。?)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的跨中截面附近下緣受拉區(qū)的豎向裂縫,是最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)性裂縫。在正常設(shè)計(jì)和使用情況下,裂縫寬度不大,間距較密,分布均勻。若豎直裂縫寬度過(guò)大,預(yù)示結(jié)構(gòu)正截面承載力不足。
(2)鋼筋混凝土簡(jiǎn)支梁的支點(diǎn)(或腹板寬度變化處)附近截面由主拉應(yīng)力引起的斜裂縫,在正常設(shè)計(jì)和使用情況下很少出現(xiàn)斜裂縫,即使出現(xiàn)裂縫寬度也很小。若斜裂縫寬度過(guò)大,預(yù)示結(jié)構(gòu)的斜截面承載力不足,存在發(fā)生斜截面脆性破壞的潛在危險(xiǎn),應(yīng)引起足夠的重視。
?。?)另外,鋼筋混凝土墩柱受壓構(gòu)件由于縱向壓力過(guò)大引起的縱向裂縫、預(yù)應(yīng)力筋錨固區(qū)由于局部應(yīng)力過(guò)大引起的劈裂裂縫等都屬于結(jié)構(gòu)性裂縫。
2.非結(jié)構(gòu)性裂縫
非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生,受混凝土材料組成、澆筑方法,養(yǎng)護(hù)條件和使用環(huán)境等等多種因素影響。非結(jié)構(gòu)性裂縫可以分為三種:收縮裂縫、溫度裂縫和鋼筋銹蝕引起的裂縫。
收縮裂縫:在實(shí)際工程中,混凝土因收縮所引起的裂縫是最常見(jiàn)的。在混凝土收縮種類(lèi)中,塑性收縮和縮水收縮(干縮)是發(fā)生混凝土體積變形的主要原因,另外還有自生收縮和炭化收縮。
收縮裂縫常見(jiàn)有:(1)在構(gòu)件豎向變截面處如T梁、箱梁腹板與頂?shù)装褰唤犹庬樃拱宸较虻牧芽p;(2)對(duì)板類(lèi)構(gòu)件多沿短邊方向,均勻分布于相鄰兩根鋼筋之間,方向與鋼筋平行;(3)對(duì)高度較大的鋼筋混凝土梁,由于腰部水平鋼筋間距過(guò)大,在腰部(或腹板)產(chǎn)生豎向收縮裂縫,但多集中在構(gòu)件中部,中間寬兩頭細(xì),至梁的上、下緣附近逐漸消失,梁底一般沒(méi)有裂縫;(4)大體積混凝土在平面部位收縮裂縫較多,側(cè)面也有所見(jiàn)。收縮裂縫對(duì)構(gòu)件承載力影響不大,主要影響影響結(jié)構(gòu)外觀和耐久性。
溫度裂縫:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)隨著溫度變化將產(chǎn)生熱脹冷縮變形,這種溫度變形受到約束時(shí),在混凝土內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力,當(dāng)此應(yīng)力達(dá)到混凝土的抗拉強(qiáng)度極限值時(shí),即會(huì)引起混凝土裂縫,這種裂縫稱(chēng)為溫度裂縫。
混凝土溫度裂縫常見(jiàn)有:(1)在板上時(shí),多為貫穿裂縫;發(fā)生在梁上多為表面裂縫。(2)梁板式結(jié)構(gòu)或長(zhǎng)度較大的結(jié)構(gòu),裂縫多是平行于短邊。(3)大面積結(jié)構(gòu)(例如橋面鋪裝)裂縫多是縱橫交錯(cuò)。(4)裂縫寬度大小不一,且沿結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)沒(méi)有多大變化。
鋼筋銹蝕引起的裂縫:混凝土中鋼筋產(chǎn)生銹蝕后,由于銹皮會(huì)吸濕產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而膨脹,其體積將增大2~4倍,從而脹裂砼保護(hù)層。
二、裂縫檢查與觀測(cè)的方法
1.在裂縫兩邊設(shè)置小標(biāo)桿,兩桿間的距離用卡尺測(cè)量,或用讀數(shù)放大鏡直接測(cè)量裂縫的寬度。
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2.設(shè)置兩塊金屬板來(lái)量測(cè),一塊金屬板蓋過(guò)裂縫并與另一塊刻有尺寸的金屬板相接觸,量測(cè)并記下裂縫變化的尺寸。
3.利用水泥漿或石膏做成薄片狀的標(biāo)記貼在裂縫處,或用玻璃片、較牢固的紙糊在裂縫上,觀察其是否繼續(xù)開(kāi)裂。具體做法如下:在裂縫的起點(diǎn)和終點(diǎn)劃上與裂縫走向垂直的紅油漆線(xiàn)記號(hào),并把裂縫登記編號(hào)。觀測(cè)并記下裂縫的部位、走向、寬度、分布狀況和長(zhǎng)度等。如有必要知道裂縫深度時(shí),可用注射器在裂縫中注入有色溶液,然后開(kāi)鑿至顯色為止,其開(kāi)鑿深度即為裂縫的深度。
三、總結(jié)
一座橋梁從建成到營(yíng)運(yùn)使用,涉及到設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理等各個(gè)方面。由上述可知,我們明白了橋梁裂縫出現(xiàn)的原因及對(duì)橋梁使用的危害程度,在實(shí)際檢查中運(yùn)用切實(shí)可行的檢查方法,及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題,使橋梁最大程度的發(fā)揮安全暢通的作用,也為日常維修保養(yǎng)和橋梁維修加固方案提供科學(xué)合理的理論依據(jù)。