浅析桥梁结构裂缝及处理

浅析桥梁结构裂缝及处理

邹琪玲

（武汉市桥梁维修管理处）

摘要本文主要介绍了桥梁常见病害裂缝的产生、分类，及如何判断裂缝是否应该进行处理和加固的标准，并对裂缝处理中常用的灌浆法施工工艺进行了阐

述。

关键词桥梁裂缝分类标准工艺

桥梁，作为城市交通的枢纽对城市的发展和经济的繁荣起着重要的作用。桥梁安全，关系到人民生命财产安全、社会稳定和经济的发展，近年来，国内外频频发生的跨桥、损桥事故都给我们敲响了警钟，引起我们对桥梁日常管理的高度重视。在桥梁结构病害中，最常见、最不易处理的就是各类裂缝，许多危及桥梁结构的病害正是以这种形式产生和显现，因此，真正做到正确了解不同结构形式桥梁裂缝产生的原因，正确处理裂缝，对确保桥梁安全运行意义重大。为此，我们将桥梁裂缝处理作为一项专门的课题进行研究，通过几年来的实践，探寻出一套查找、观测和处理结构裂缝的方法。由于近年来以钢筋混凝土结构桥梁居多，

下面就这类桥梁的裂缝处理进行阐述。

一、裂缝的产生和分类

在施工和营运过程中，不同材质、不同结构形式的桥梁常会出现不同的裂缝。一般情况下，对于混凝土构件，根据不同的环境条件，宽度在0.2～0.3mm以内的裂缝一般对结构的安全使用没有影响；对于钢筋混凝土受弯构件，在荷载组合I作用下，裂缝最大宽度不应超过0.2mm，在荷载组合Ⅱ或Ⅲ作用下，不应超过0.25mm；对于预应力钢筋混凝土构件，除允许非预应力部分有0.2mm以下的收缩

裂缝和表面网状细少裂缝产生外，其余部分不允许出现裂缝。

混凝土构件出现裂缝的形式很多，根据裂缝产生的原因可分为两大类：一是由自身应力形成的裂缝，二是荷载作用下产生的裂缝。

（一）混凝土自身应力产生的裂缝主要有以下几种：

1、收缩裂缝即砼在凝固时内外收缩不均匀，导致表面砼所受的拉力超过

抗拉强度而形成的裂缝。

2、温度裂缝即砼受水泥消化放热、阳光照射、电弧焊接等因素影响出现冷热变化时，发生收缩和膨胀所产生的温度应力超过砼强度时形成的裂缝。一般在大体积砼灌注、蒸汽养护及冬季施工措施不当、新旧砼接头处、预埋铁件焊接

不当情况下产生。

（二）荷载作用下产生的裂缝主要有以下几种：

1、弯曲裂缝（又称垂直裂缝）一般出现在弯矩最大截面的砼受拉区，呈垂直状，由下向上发展；负弯矩裂缝位于连续或悬臂梁板的支座附近，由上向下

发展。

2、剪切裂缝（又称斜裂缝）一般发生在支座附近剪应力最大的部位，由下部沿着与轴线25～50度左右的角度开裂，此类裂缝对桥梁结构危害较大，一旦裂缝不断发展或接近构件受压区，则不论其宽度和绕度如何必须进行加固处理。

3、断开裂缝即钢筋混凝土构件受拉时，进入整个截面的裂缝。此时裂缝

较宽，构件已接近破坏状态，为正常使用所不允许。

4、扭曲裂缝即砼构件受扭转与弯曲同时作用而产生的裂缝，一般呈45度

倾斜方向，呈多条，砼保护层剥落。

5、局部应力引起的裂缝主要表现在：墩台支座处受到较大局部压力、构件突然受到冲击荷载、构件角隅处、预应力梁端锚固受到较大局部应力而产生的

裂缝。

二、裂缝修补必要性的判定

钢筋混凝土结构中，受拉钢筋的应变总是大大超过砼的极限拉伸应变，裂缝产生不可避免。按耐久性要求，当裂缝宽度＜0.2mm时，钢筋一般不致锈蚀，即

使裂缝达到或略超过容许值（0.2mm）只要已趋稳定不发展，对梁的强度也不会有明显影响；当裂缝较多且宽度较大时，梁的刚度就会相应降低，钢筋受有害介质侵蚀，此时就必须进行加固处理，否则将影响桥梁的使用寿命。

根据《公路养护技术规范》要求，裂缝限值见下表，在桥梁日常管理中也是以该《规范》作为观测、监控、处理桥梁结构裂缝的依据。

对照国外资料，同样对裂缝最大容许宽度进行了限制，并以此为依据决定是否需要修补。日本的规定更为严格，要求混凝土结构容许宽度在一般条件下为0.2mm，在有腐蚀危险的地方为0.1mm，同时还从以下几个方面加以考虑：一是当裂缝宽度在六个月内增大0.1mm以上时;二是裂缝宽度在容许范围内并未增大,但数量增多时; 三是宽度虽然在0.2mm的容许范围,但认为其产生的部位将对结构产生危害时, 都必须立刻对裂缝进行修补。由此可见国内外对桥梁裂缝处理的

重视。

公路桥梁钢筋混凝土构件裂缝限值表

三、裂缝修补的方法

裂缝修补的常用方法有表面封闭修补法、压力灌浆修补法、表面粘贴钢板等方法，在实际运用时应根据不同的情况进行判定。其中表面封闭法一般用于较浅的裂缝或裂缝基本稳定不再继续发展的情况，通过采取填缝、表面抹灰、凿槽嵌补等手段对裂缝进行封闭，阻止由于裂缝产生使得内部钢筋受到侵蚀；表面粘贴钢板法既可达到封闭裂缝的目的，又能提高结构强度和刚度，一般用于裂缝较大且影响结构使用需进行加固的情况。随着技术的发展，新型材料的不断涌现，目前又出现了碳纤维材料，由于其质轻强度高，已有逐步取代钢板成为修补裂缝、加固结构的主要材料的趋势，但国内还处于测试其性能的试用阶段；另一种方法是压力灌浆修补法，此种方法通过施加压力将浆液灌入结构内部裂缝中，在封闭裂缝和恢复提高结构强度、耐久性和抗渗性上效果显著，由于此种方法在桥梁维

修中经常用到，这里做重点介绍。

（一）压力灌浆法

压力灌浆法根据灌浆的材料不同可分为三类：即水泥、石灰灌浆，化学灌浆和沥青灌浆。由于压灌浆液的种类很多，用途也有所不同，因此仅就修补桥梁结构裂缝中应用较多的水泥灌浆和化学灌浆作重点叙述。

1、水泥灌浆水泥灌浆所采用的材料为标号不低于425号的普通水泥，水泥浆液通过砼中用不同方法钻成的孔眼灌入裂缝中。钢筋混凝土结构的水泥灌浆压力一般为4.05×105～6.08×105,在灌浆施工中灌浆压力和浆体稠度可根据实际情况进行调整,对于可灌性好且灌浆量不大的情况下可始终使用同一个压力和同一个稠度；对于裂缝粗细不均匀、灌浆渗漏较大的情况可适当调整压力和稠度，

宜先低压后高压，先稀浆后稠浆。

2、化学灌浆采用化学材料灌浆修补结构裂缝，可以大大改善灌浆材料的可灌性能，并可灌入0.3mm或更细小些的裂缝，施工机械简单操作简便，补强效果好，在桥梁结构裂缝病害处理中得到广泛应用。常用的灌缝材料有环氧树脂类和丙烯酸酯类两大类：环氧树脂类灌浆材料是一种补强、固结灌浆材料，可用于各种原因造成的桥梁结构裂缝缺陷。环氧树脂类灌浆材料按稀释剂的不同又分为非活性稀释剂体系材料、活性稀释剂体系材料和糠醛-丙酮稀释剂体系材料；丙