桥梁盖梁裂缝原因分析及处理方法

桥梁盖梁裂缝原因分析及处理方法中国二十冶集团有限公司 王湫 王瑜摘 要：本文以某高速公路特大桥为例，阐述了桥梁盖梁裂缝发生的原因和处理方法，为以后类似的工程提供参考。 关键词：大桥、盖梁裂缝、原因分析、处理方法1、工程概述 墩台、钻孔灌注桩基础。墩台帽、立柱采用C30混凝土、桩基础均采用C25混凝土， 护坡采用7.5#浆，某高速公路一座特大桥，桥梁全长1014.04 m砌片石。的平曲线上，内、外 侧平曲m该桥位于R=3003.2842、23#、29#墩盖梁裂缝线由空心板悬臂长度的变化来形成。纵向布置为23在竣工验收前对全线的桥梁进行的定期检查中，X20 m；横向布置为30+17 X 20+1 X 30+4 X 37.5+1 X发现23#、m2X 0.5 （护栏）+11.0m （行车道）+1.0 m （护29#墩盖梁有不同程度的裂缝。 盖梁侧面均有较长斜向裂缝，多数已贯穿盖梁顶面。其中右，桥面，桥面全宽栏）+0.5 m （分 隔带）26.0 m幅23#墩有27条裂缝，分左右两幅，桥面设单向2净宽X11.0m2%的横超限的 有7条，最宽1.9 mm；左幅。23#墩15条裂缝，超限4条，最宽0.73 mm； 12020坡。设计荷载 为汽车一超级、挂车一右幅29#墩有13条裂缝，超限4条，最宽3 mm；左预应力混凝土空心板。 桥面C50 上部结构采用幅29#墩有8条裂缝，没有超限。需对桥梁裂缝成厚沥青混凝土。10 cm 设水泥混凝土和C256 cm厚因进行分析并进行修补。型伸缩缝。铰缝、防桥面连续，桥台处设 有SG-401裂缝照片见图柱）撞墙采用混凝土。下部结构采用桩柱式（C253盖梁开盖梁开照R23照R23#-）盖梁砼严重开裂（浦东侧（照片3） R29#盖梁大面积开裂破损（杭州侧）（照片4） R29#3 裂缝原因分析为受力裂缝。上缘沿纵向 裂缝与承受的作用力有关,3.1 盖梁上缘其它部位拉应力处于较低的水平,裂缝的类型及发生原 因因此此针对裂缝问题，一方面立刻组织技术人员到现类裂缝不是受力裂缝,是由于温差和混凝土收缩引 场对整个大桥逐桩进行排查，对提出的问题进行现在帽梁端头由于受雨水和大气的影响,起的。此外,场确认，同时组织人员调阅存档的施工原始记录，使钢筋局部锈蚀,而使混凝土产生一些有 规则和无查阅相关资料，与当时的项目部施工人员进行讨论，,规则裂缝进而腐蚀粉化影响梁的 使用寿命。分析可能导致盖梁裂缝的原因有如下几种： ）砼收缩引起的裂缝；1 盖梁较浅的竖向表面短细裂缝一般是由于温差混凝土自身特性是产生裂缝的重要因素。由于和混 凝土收缩引起的混凝土的物理、化学性质决定了早期收缩将导致表,这种裂缝呈中间大两头逐渐 变小趋势由于桥墩盖梁混凝, ;宽度较大的竖向深层裂缝是由于局部应面裂缝的发生。进入硬化 阶段力集中造成的竖向劈裂,这种裂缝一般由盖梁顶部, 水化热将使内外产生温差效应, 土体积 较大这是向下发展,裂缝宽度呈上头大下头逐渐变小趋势。导致盖梁竖向裂缝产生的一个重要原因。由于养护盖所以盖梁墩顶处,梁最大拉应力位于桥墩顶处上缘不及时，不到位也会使砼发生 自身收缩，使盖梁发生裂缝。后连续空心板，长度为80 m, 29#墩35#墩为6跨一联先简支后连续空心板，长度为 120 m, 19#墩和2）材料和外界环境温度的影响。35#墩处设置QMF80型异型钢伸缩缝，23#墩 和29#水泥的成分变化及各种外加剂如早强剂、减水墩处设置D160型型钢伸缩缝。出现裂缝的 23#和 29#盖梁位剂的使用, 以及由于外界环境的变化和影响, 有害于空心板和现浇箱梁交接处 由于空心板侧和现浇更容易造成混凝土离子与混凝土骨料之间的反应, 箱梁侧盖梁高度不一，且考虑现浇箱梁侧施工工作的开裂。砼浇筑后，水泥水化放热，砼温度先 升高，面，此处盖梁分两次浇筑砼，第一次浇筑到现浇箱（热胀冷缩）。然后降低，温度降低过 程伴随体积收缩梁施工高度，待现浇箱梁全部施工完成后再浇筑空由于设计规范对桥墩顶帽局 3） 设计方面原因。心板侧剩余盖梁砼，部受力没有明确的变形裂缝规定, 混凝土开裂问题 23#墩和29#墩第一次浇筑盖梁截面尺寸为：170 , 尚未成为设计控制指标并且大多数设计单位 普遍cmX130 cm（宽X高），上下主筋是盖梁顶面配筋数量不足，导致盖梁出采用标准图，25 二级钢筋，箍筋为10 级钢筋；现裂缝。第二次浇筑盖梁截面尺寸为：59 cmX119.7 cm（宽 X高施工工艺质量引起的裂缝4），主筋是25二级钢筋，砼强度等级为标高控制不严施工质 量控制不严,，出现支座不C30,现场搅拌站自行搅拌，二次收浆后开始洒水覆盖养护，养护时间 不少于7， ， 平顺现象导致桥墩顶帽受力不均将加剧竖向裂天。现浇箱梁是从23#墩到29#缝的发展。墩顺序施工的，共分四段，第一段先施工23#25#，左幅 开始安装模板 5） 荷载作用产生的裂缝时间为2006年10月, 在长期运营外力作用下混凝土的徐 变将导致3日，右幅开始安装模板时间为2006年混凝土的力学性能下降, 裂缝的发生和发展也 是可9月15日，经过一段时间的支架预压，经现场实际测量，日沉降量小于设计要求后开始安 能的。外部荷载的低周长期作用将导致混凝土材料装钢筋。23跨空心板和30裂缝更容易发, 的 低周疲劳条件下抗拉强度的降低跨空心板采用汽车吊安生。装，23跨空心板安装时间为2007年6月12日，303.2分析本工程裂缝发生的具体原因 跨空心 板安装时间为2007年6月13日，2007年6月16日，距离墩为现浇箱23#墩和29#墩盖梁第二 次砼浇筑时23#通过查阅施工原始记录，墩29#天左右7墩为四跨一联先简支墩， 19#23#间在 梁，长度为210 m 。 具体施工时间见下表：施工时间 度位部序号 砼浇筑时间温 现浇箱梁施工室外平均2325# 墩左幅盖梁23#左幅2006.10.3 1模板安装C20温度第一次浇筑砼223#墩右幅盖梁第一次浇筑 砼23跨空心板安装329#墩左幅盖梁第一次浇筑砼跨空心板安装30通过查阅施工原始记录发现，在整个盖梁的施净，确保梁板能正常伸缩，不对盖梁产生水平力， 其次分表面细小裂缝和受力裂缝两部分分别进行处工过程中，均按照正常的施工工序和过程进行 各理。项检测项目均合格。从盖梁施工完毕到交工验收整 个过程中，都没有裂缝发生，说明该裂缝为收缩裂 表面细小裂缝 4.1缝、温度裂缝的可能性很小，检查桥梁支座，支座盖梁表面的细小裂缝（小于0.2 mm）多是由 于、水平，不存在受力不均现象。通过观察裂缝，23#温度裂缝、水化收缩裂缝以及由于碳化引 起的收缩贯穿至盖梁底盖梁两个侧面均有较多斜向裂缝，29#裂缝。这一类裂缝对混凝土的承载 力不构成影响，且表现为上宽下窄，属于典型部，最大缝宽3 mm,短时间内不会影响其安全性。 但对结构的耐久性却 的受力裂缝。构成危害，通过涂装保护法来达到保护目的的，对经过引发 裂缝的原因分析，考虑可能是伸缩缝缝宽小于0.12 mm的裂缝采用裂缝修补胶涂刷封闭，不能正 常伸缩引起，伸缩缝安装是先铺好沥青砼路缝宽20.12 mm的裂缝采用低压灌浆。面，再切缝安装伸缩缝，通过现场伸缩缝处检查，裂缝封闭施工首先对需进行作业的裂 缝位置进行定位，用钢盖梁伸缩缝处塞满了各种建筑垃圾，通过上面对施丝刷等工具清除表面灰 尘、白灰及松散的浮渣等污工过程的分析和裂缝分布的分析，推断出盖梁裂缝物，再用毛刷蘸酒 精等有机溶剂，把缝两侧2030 L是由于建筑垃圾塞满了型盖梁与小箱梁之间预留mm处擦拭干 净并保持干燥。然后用环氧树脂胶泥进行的伸缩缝，梁板伸缩收到限制，导致盖梁开裂，此封闭。 先在裂缝两侧（宽2030 mm结论得到有关专家们的认同。）涂一层环氧树脂基液，后抹一层厚1 mm左右、宽5060 mm的环4、裂缝的处理方法氧树脂胶泥，抹胶泥时应防止产生小气孔和气泡， 首先将引起盖梁裂缝的伸缩缝中杂物清理干 保证封闭可靠。裂缝灌浆施工根据施工图纸的要求并结合现场表面处理， 1）清缝，打磨裂缝表面，清 除缝口表面的松散1）测量定位，在需粘贴钢板加固砼表面放出钢板位置气压压缩空气清除裂缝 打磨范围，0.2 MPa杂物，用大样，凿除需粘贴砼表面的表层砂浆25 mm，使粗用丙酮进行清 洗，擦清表面。骨料外露，表面不平的地方凿平，再用钢丝刷清除标注灌胶底座的位置，确定灌 胶底座的位置2）表面浮浆，剔除表层疏松物，最后用无油压缩空气和间距，在裂缝端部、裂缝 交叉处和裂缝较宽处设吹除表面粉尘，待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦拭 置灌胶嘴，底座间距 为2540 cm。 表面。3）埋设灌浆嘴2）直埋螺栓，依照设计图纸的要求，放出需钻封缝，裂缝同时封闭，防止裂缝 相互贯通而4）孔的位置，对照原盖梁图纸，避免钻孔时碰及钢筋，跑气跑胶。用压缩空气清理 孔内浮尘，在用丙酮清孔，在孔内密封检查，封缝材料固化后进行检查，从灌5）灌注2/3孔深 的结构胶，用丙酮清洗螺栓，之后安压缩空气，检查密封效0.2 MPa浆最中通入气压为装锚固螺 栓。果。对漏气部位进行补封处理。3）钢板打孔与表面处理，首先对待粘贴的钢板配浆6）进行下 料和打孔，然后对钢板的粘贴面进行除锈和小时每灌浆，观察胶水注入量，加压后前27）粗糙处 理，粗糙度越大越好，打磨纹路与钢板受力小时后拆除注20分钟观察一次并做记录，加压24 方向垂直。射器，记录最终注胶量，取芯检查，判断注胶量是4）安装钢板，将钢板固定在螺栓上，并保证 钢否到位。板与砼表面的间隙在3 mm以上，以确保灌注胶层的养护，养护一昼夜，若温度过低， 则相应延8）厚度。长养护时间。5）封边,将注入最粘结在钢板的注入孔上，再 受力裂缝 4.2在钢板角点处及 钢板边缘插入排气管，排气管间距3040 cm这类裂缝是由于结构受力引起，直接影响结构，在 螺杆上罩上盖碗，然后用钢板封边胶封闭钢板边缘，完成封边。 的安全性和耐久性。在结构计 算的基础上，采用粘6贴钢板（压力注胶法）与构件混凝土粘接成一体，）灌注结构胶，待封边 胶固化后，用泵将粘钢灌注胶从注入嘴灌注到钢板和砼的空隙中，灌注工 对结构进行补强。作持续到所有排气管均有胶液流出。4.2.1 在灌注过程中，工艺流程：用橡皮锤敲打钢板以确 认是否灌注密实。钻孔植埋螺杆 粘钢区域砼表面处理 通过上述处理，桥梁盖梁裂缝没再继续发展，待粘贴钢板打孔与表面处理安装镀锌恢复了结构的强度、刚度和稳定性，通过了业主的封边钢板灌注结构胶检测并顺利通过竣工验收。 施工工序 4.2.25、结语 为正确找出裂缝原因提供了关键的技术支持。在施工过程中，看似细小的部分，对最后 整个的施工质经过以上分析可以得出，在施工过程中特别应量的影响是巨大的，所以在施工过程 中，必须要加注重施工原始记录和施工影像资料的收集和保存工强管理，严格控制，以避免类似 事件的再次发生。作，在本工程实例中正是通过查阅第一手施工资料，参考文献：JTG/T F50-2011） 1、公路桥梁施工技术规范（）（2、公路桥涵养护规范JTGH11-2004窦慧娟）（李新乐、3、钢筋混凝土桥墩顶帽竖向开裂 原因分析及加固对策2007 铁道建筑，版出民交通人刘施工技术（来君，赵小星）固、4桥梁加设计，2004社