高速公路桥梁梁板裂缝的原因及处治措施

高速公路桥梁梁板裂缝的原因及处治措施【摘要】梁板裂缝是公路桥梁常见的病害之一，其会影响梁体的安全性，严重的甚至会危及桥梁的使用，因此对其裂缝的成因及处治措施进行探究很有必要。本文中，首先分析了梁体裂缝的类型及其成因，最后阐述了灌浆修补裂缝法、粘贴碳纤维布这两种处治措施，以供参考。【关键词】公路桥梁；梁板裂缝；成因；处治措施1前言近年来，随着公路桥梁使用年限的增加，超限超载车辆的上路行驶和各种自然灾害等因素影响，各种病害逐步显现，而梁板裂缝作为公路桥梁较为常见的病害形式之一，它的存在对梁体的安全构成了很大的隐患，严重的会危及桥梁的结构承载力和长期使用性能。因此，分析公路桥梁梁板裂缝的类型及其成因，并提出科学合理的处治措施，对提高桥梁的整体安全有着重要的意义。2桥梁梁板裂缝的类型及其成因2.1腹板上的竖向裂缝腹板上的竖向裂缝是最普遍也是较为严重的一种裂缝。当梁跨径>12m时，裂缝多处于薄腹部分，宽度一般在0.15～0.3mm左右。梁跨度越大，经荷载作用后，裂缝会越宽越长，并向上下两端延伸，向上至腹下翼缘梁肋处。当梁跨径<10m时，裂缝细小，多数裂缝系由梁肋向上越细，上端到腹板顶部。究其原因，主要有以下两种：（1）混凝土配合比有缺陷，水泥用量偏大导致水化热偏大，则导致其出现裂缝。（2）由于温差的影响，砼内部存在水化热，砼外部气温较低，使得砼内部收缩发展慢，砼外部收缩发展快，导致混凝土出现拉应力，从而出现温度裂缝；加上养生不及时、养生方式不恰当等，加剧了温度裂缝的产生。2.2腹板上的斜裂缝腹板上的斜裂缝也称主拉应力裂缝，多在跨中两侧，离跨中越远，倾斜角度越大，离跨中越近，倾斜角较小，倾角约在15°-45°之间。斜裂缝一旦出现，应注意观测，其如果发展至受压区，或是迅速向跨中发展，则视为是严重的，必须采取处治措施。究其原因，主要有：（1）出现裂缝的区域的主拉应力超过了该处的预应力束和普通钢筋的抗剪及混凝土的抗拉强度，或是混凝土拆模过早，混凝土尚未达到其设计抗拉强度。（2）混凝土未达到拆模、张拉的龄期。（3）腹板的非预应力普通钢筋网的钢筋间距过大，不能满足抗裂要求。（4）时临时荷载超载或在作用点产生过大的集中应力。（5）施工时，由于不够重视竖向预应力张拉，或是张拉了竖向预应力，但未及时进行管道压浆，致使竖向预应力筋锈蚀，或减少了竖向有效预应力，从而导致其出现裂缝。2.3下缘受拉区的裂缝下缘受拉区的裂缝多发生于梁跨中部，自下翼缘向上开展，至翼缘与梁肋相接处。一般，裂缝宽度约为0.3mm-0.1mm；跨度小于10m的梁，其裂缝宽度在0.3mm以下。其原因一般是由于混凝土收缩和梁挠曲而导致裂缝的出现。2.4梁底面纵向裂缝裂缝主要分布在梁底面中央及两侧，位置为预应力钢筋（束）所在处，裂缝形态为沿预应力钢筋分布纵向通长或断续通长裂缝。究其成因，由于施工原因，预应力钢筋（束）保护层偏低、横向构造钢筋较弱；或是因为设计和施工不当，致使底板横向抗弯承载力不足，这些都会导致梁底面产生纵向裂缝。2.5网状裂缝网状裂缝发生在各种跨度的梁上，裂缝细小，宽度约为0.03～0.05mm，无固定规律。究其原因，主要是因为混凝土收缩而引起的面龟裂。3公路桥梁梁板裂缝的处治措施3.1灌浆修补裂缝法灌浆修补裂缝法，即是将一定比例的浆液以适当的压力灌入梁板的裂缝中，作充填、胶结的防渗或加固处理。其施工要点如下：（1）先测量好裂缝的位置、长度和宽度，然后用钢丝刷将裂缝周围的油污清除干净，并用吹风机吹干净裂缝处的灰尘，并使其保持干燥状态。（2）根据裂缝宽度标注好胶底座位置后，即用缝封胶涂抹于胶底座，以封闭裂缝。要求缝封胶的涂抹宽度宜为2～3cm，厚度以2mm为宜。涂抹好缝封胶后应养护12h以上。（3）封闭了裂缝后，则开始调和注胶底座粘结胶，并将其涂抹在注胶底座下底面，然后开始粘贴注胶底座，并对其施加一定的压力，以使其完全粘合。（4）待上述工作全部施工完毕后，就可采用裂缝加固环氧树脂灌浆材料，严格按配合比进行称量并进行充分搅拌后，用专用的手动或脚踏式压力泵，在其上套上灌注嘴，通过推拉压力泵上的阀门逐渐加压进行灌注了。一般，灌浆压力为0.2～0.6MPa，待橡胶膜内胶液不再减少或浆液从裂缝冒出时，则视为裂缝已灌注饱满，此时仍须保持压力继续灌注15～20min后才结束灌浆，封住出浆口。（5）灌缝完毕后，应按规定时间进行养护，并待灌缝胶液固化后，进行表面清理，使混凝土构件表面平滑。3.2粘贴碳纤维布法粘贴碳纤维布法，即是将抗拉性能优良的碳纤维布用粘结材料贴到梁体底面或箱梁内壁上，使其与原结构内布置的钢筋一道共同承受拉力，从而约束混凝土表面裂缝，并改善梁体的受力状态，提高旧桥的承载能力。其施工要点如下：（1）先将梁板上需要粘布的部位进行打磨，凿除表面剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝土，露出混凝土新鲜层，然后将混凝土表面凿毛。对于转角粘贴处，应将其打磨成圆弧状，要求圆弧半径不小于20mm。（2）打磨好梁板上的粘布部位后，即在凹陷位置涂刷环氧树脂基液。待其干后则用修平胶修平。修平时应控制其坡度的平整度，使粘贴碳纤维布时能平整地与其结合。（3）涂刷碳纤维布配套的环氧树脂胶，要求其厚度不超过1mm。涂刷时，不得漏刷，也不得出现气泡。待底层树脂胶固化后，用角磨机磨平表面的凸起部分。（4）对梁板表面凹凸的混凝土表面用找平胶进行局部找平，然后待其固化后，用铲刀铲除涂刷底胶及找平后产生的棱角，并保持基面干净、干燥。（5）粘贴碳纤维布：1）配置好浸渍胶后，用滚筒将其均匀涂抹在粘布区混凝土基面上，且其涂刷厚度应大于2mm。2）涂刷5m左右的浸渍胶后开始粘贴碳纤维布，然后用滚筒、刮板在碳纤维布表面进行反复滚动、刮动，使浸渍胶充分浸透碳纤维布，以去除气泡，并将多余的胶刮出，使其密无空洞。3）多幅碳纤维布一起粘贴时，要求其纵向搭接不得小于10cm，横向搭接不得小于5cm。（6）粘贴好碳纤维布后，应进行表面防护，即先涂刷浸渍胶，再植入碎石颗粒，最后喷涂不低于M15的环氧水泥胶砂，并使其施工后的颜色与原梁体的颜色保持一致。除以上所论述的两种处治方法外，梁板裂缝的加固及处治措施还有：加大主梁截面和配筋加固法、粘贴钢板法、体外预应力加固梁式桥梁法、环氧树脂修补法等，文章由于篇幅关系，就不一一进行详细论述。4结束语总而言之，由于公路桥梁使用年限的增加及行车荷载的作用下，梁板出现裂缝在所难免。一旦出现裂缝，不宜采用直接更换梁板的办法，而应根据裂缝产生的原因而采取相对应的处治措施。实践证明，采用灌浆修补法、粘贴碳纤维布法等措施修补裂缝，可很好地封闭裂缝，阻止裂缝的发展，并改善梁体的受力状态，从而达到加固补强的目的。当然，在桥梁建设阶段，就从设计、施工、监理和养护等环节加以预防，才是解决公路桥梁梁板出现裂缝的根本之道。参考文献：[1]贺玉辉.钢筋混凝土梁板裂缝产生的原因及应对措施[J].交通世界（建养.机械），2008（07）.[2]刘青春，吕殿友，梁笑忠.高速公路桥梁梁板裂缝的诱发原因及处理方法[J].辽宁省交通高等专科学校学报，2002（04）.[3]李汉争.压力灌浆＼粘贴碳纤维布在桥梁裂缝处理中的应用[J].城市建设理论研究，2012（6）.