桥梁盖梁裂缝分析及处理方法
中国二十冶集团有限公司 王秋 王宇
摘要：本文以某大型公路桥梁为例，阐述桥梁盖梁裂缝产生的原因及处理方法，为今后类似工程提供参考。
关键词：桥梁 盖梁裂缝 原因分析 处理方法
一、项目概况
高速公路上有一座非常大的桥梁，全长1014.04m。该桥位于R=3003.284m的平坦曲线上。内、外平面曲线是通过改变中空板悬臂长度而形成的。纵向布置为23×20+1×30+4×37.5+1×30+17×20m；水平布置为2×[0.5m（护栏）+11.0m（行道））+1.0m（护栏）+0.5m（分隔物）]，桥面总宽度为26.0m，桥梁净宽度桥面面积2×11.0m，分左右两段，桥面单向2%横坡。设计载荷为轿车级20级、挂车级120级。
上部结构采用C50预应力混凝土空心板。桥面采用10厘米厚的C25水泥混凝土和6厘米厚的沥青混凝土。桥面连续，桥台设有SG-40伸缩缝。铰接缝和防撞墙采用C25混凝土。下部结构采用桩式（三柱）桥墩、钻孔桩基础。墩台和立柱采用C30混凝土，桩基础采用C25混凝土，护坡采用7.5#砂浆碎石。
2、23#、29#墩台梁裂缝
在全桥竣工验收前的定期检查中，发现23#、29#墩台梁存在不同程度的裂缝。帽梁两侧存在长斜裂缝，且大部分已穿透帽梁顶面。其中，右面板23#桥墩出现裂缝27条，其中超标7条，最大宽度1.9毫米；左板23#墩出现裂缝15条，超限4条，最大宽度0.73mm；右面板29#墩存在13条裂缝，其中超限裂缝4条，最大宽度3mm；左面板29墩出现8条裂缝，均未超标。需要分析桥梁裂缝的原因并进行修复。
裂纹照片如图1所示。
(图一) R23#盖梁开裂 (图二) R23#盖梁开裂
（图3）R29#盖梁混凝土严重开裂损坏（杭州一侧） （图4）R29#盖梁混凝土严重开裂（浦东一侧）
3、裂纹原因分析
3.1 裂纹类型及产生原因
针对裂缝问题开yun体育app官网网页登录入口，一方面，我们立即组织技术人员前往现场对全桥桩进行逐桩检查，并对提出的问题进行现场确认。同时，我们组织人员查阅了存档的原始施工记录，查阅了相关信息，并与当时项目部的施工人员进行了沟通。讨论分析以下可能造成盖梁裂缝的原因：
盖梁表面浅垂直短裂缝一般是由于温差和混凝土收缩造成的。此类裂纹往往中间较大，两端逐渐变小；宽度较大的垂直深裂纹是由于局部应力集中引起的垂直裂纹。劈裂，这种裂缝一般从盖梁顶部向下发展，裂缝宽度往往顶部较大，底部逐渐变小。帽梁的最大拉应力位于墩顶上缘，因此沿帽梁墩顶上缘产生的纵向裂缝与其所受力有关，为应力裂缝。盖梁上缘其他部位的拉应力处于较低水平，因此此类裂缝不是应力裂缝，而是由温差和混凝土收缩引起的。另外，由于帽梁端部受雨水和大气的影响，钢筋局部腐蚀，导致混凝土出现一些规则和不规则的裂缝，进而腐蚀粉化，影响梁的使用寿命。
1）混凝土收缩引起的裂缝；
混凝土本身的特性是引起裂缝的重要因素。由于混凝土的物理和化学特性，早期收缩会导致表面裂缝的发生。进入硬化阶段，由于桥墩承台梁内混凝土体积较大，水化热会产生内外温差效应，这是造成承台梁竖向裂缝的重要原因。如果养护不及时或不到位，混凝土会自行收缩，导致盖梁出现裂缝。
2）材料和外部环境温度的影响。
水泥成分的变化和早强剂、减水剂等各种外加剂的使用，以及外界环境的变化和影响，有害离子与混凝土骨料的反应，更容易引起混凝土开裂。 。混凝土浇筑后，水泥会水化并释放热量。混凝土的温度先升高后降低。温度降低的过程伴随着体积收缩（热膨胀和收缩）。
3）设计原因。由于设计规范对桥墩顶盖局部应力变形裂缝没有明确的规定，混凝土开裂问题尚未成为设计控制指标，大多数设计单位一般采用标准图纸。盖梁顶部钢筋数量不足，导致盖梁出现裂缝。 。
4）施工技术质量造成的裂缝
施工质量控制严格，标高控制不严，造成支座不均匀，导致桥墩顶盖受力不均匀，会加剧竖向裂缝的发展。
5）荷载引起的裂纹
混凝土在长期运行过程中，在外力作用下，会发生徐变，导致混凝土力学性能下降，也有可能产生裂缝。外荷载的低周、长期作用，会导致低周疲劳条件下混凝土材料的抗拉强度降低，更容易产生裂缝。
3.2分析本工程出现裂缝的具体原因
查阅原始施工记录，23#至29#桥墩为现浇箱梁，长度为210 m，19#至23#桥墩为四跨一连先简支后连续空心板29墩#~35#为6跨单元，长度为80 m，先简单支撑，后为连续空心板，长度为120 m。 19#、35#桥墩安装QMF80异型钢膨胀节，23#、29#桥墩安装D160异型钢膨胀节。出现裂缝的23#、29#盖梁位于空心板与现浇箱梁的交汇处。由于空心板侧盖梁与现浇箱梁侧盖梁高度不同，且考虑现浇箱梁侧施工工作面，此处盖梁采用混凝土浇筑分两步进行。第一次浇注至现浇箱梁的施工高度。现浇箱梁全部施工完成后，浇筑空心板侧面剩余的盖梁混凝土。
23#、29#墩首浇盖梁截面尺寸为：170 cm×130 cm（宽） 截面尺寸：59 cm×119.7 cm（宽）
现浇箱梁从23#墩至29#墩依次施工，分为四段。第一段先从23#到25#施工。左段于2006年10月3日开始安装模板，右段则开始安装模板。模板于2006年9月15日安装，经过一段时间的支架预压和现场实际测量，发现日沉降量小于设计要求，进行钢筋安装。 23跨空心板和30跨空心板采用汽车起重机安装。 23跨空心板于2007年6月12日安装，30跨空心板于2007年6月13日安装。2007年6月16日，距离23#墩、29#墩盖梁第二次混凝土浇筑时间大约7天
。
具体施工时间如下表所示：
序号 位置 混凝土浇筑时间 温度 现浇箱梁施工 施工时间
123#桥墩左盖梁
第一次浇筑混凝土 06.7.27 室外平均
温度＞20℃23~25#左板
模板安装2006.10.3
223#墩右盖梁
首次浇筑混凝土 06.8.423 跨空心板安装 2007.6.12
329#墩左盖梁
首次浇筑混凝土 06.8.2830 跨空心板安装 2007.6.132007.6.16
429#墩右盖梁
第一次浇筑混凝土 06.8.20
523#墩左盖梁
第二次浇筑混凝土 07.6.3 室外平均
温度＞20℃
623#墩右盖梁
第二次浇筑混凝土07.6.5
729#墩左侧盖梁
第二次浇筑混凝土07.6.7
829#墩右盖梁
第二次浇筑混凝土07.6.9
通过查阅原始施工记录发现，盖梁整个施工过程均按照正常施工程序和流程进行，各项检测项目均合格。从盖梁施工完成到移交验收，均未出现裂缝，说明裂缝为收缩裂缝或温度裂缝的可能性很小。检查桥梁支撑。支撑物水平且无受力不均现象。通过观察裂纹可以看出，23#、29#盖梁两侧均存在多条斜裂纹，并穿透至盖梁底部。裂纹最大宽度为3毫米，上宽下窄，为典型的应力裂纹。
经分析产生裂缝的原因，认为是伸缩缝不能正常伸缩。伸缩缝的安装方法是先铺设沥青混凝土路面，然后切割缝来安装伸缩缝。通过现场检查伸缩缝，发现盖梁伸缩缝饱满。各种建筑垃圾，通过上述施工过程和裂缝分布分析kaiyun.ccm，可以推断，盖梁裂缝是由于建筑垃圾填充L型盖梁与小箱梁之间预留的伸缩缝而造成的。 。梁板膨胀受到限制，导致盖梁倒塌。梁断裂了，这个结论得到了有关专家的认可。
4、裂缝如何处理
首先清理伸缩缝内造成盖梁裂缝的杂物，保证梁板能正常伸缩，且不会对盖梁产生水平力。其次，表面细小裂纹和应力裂纹要分别处理。
4.1 表面细小裂纹
盖梁表面的细小裂纹（小于0.2毫米）多是由于温度裂纹、水化收缩裂纹、碳化引起的收缩裂纹。此类裂缝对混凝土的承载力没有影响，短时间内不会影响其安全。然而，它对结构的耐久性造成了危害。通过涂层保护方法达到保护的目的，裂缝宽度小于0.12毫米的裂缝应采用裂缝修补胶密封，裂缝宽度≥0.12毫米的裂缝应采用低压灌浆。
4.1.1 裂缝封堵施工
首先，找到要加工的裂缝位置，用钢丝刷等工具清除表面的灰尘、白灰、疏松浮渣等污垢，然后用刷子蘸酒精等有机溶剂擦拭20接缝两侧约 30 毫米。清洁并保持干燥。然后用环氧树脂水泥密封。先在裂缝两侧（宽度20~30毫米）涂一层环氧树脂基液，再涂一层约1毫米厚、宽50~60毫米的环氧树脂粘土。涂抹粘土时应防止出现小孔隙和孔洞。气泡确保可靠的密封。
4.1.2 裂缝灌浆施工
1）清理裂纹，打磨裂纹表面，清除裂纹表面的松散杂物，使用0.2MPa气压的压缩空气清理裂纹打磨区域，用丙酮清洗，将表面擦拭干净。
2）标记注胶底座位置，确定注胶底座位置和间距，在裂缝末端、裂缝交汇处、较宽裂缝处设置注胶嘴。底座之间的距离为25至40厘米。
3）埋地注浆嘴
4）封缝，同时封缝，防止裂缝相互连通，造成漏气、漏胶。
5）密封检查：密封材料固化后检查。从灌浆中部通入压力为0.2MPa的压缩空气kaiyun全站网页版登录，检查密封效果。修理泄漏部件。
6) 混合浆料
7）灌浆时，观察注胶量。加压后的前 2 小时内，每 20 分钟观察并记录一次。加压24小时后取出注射器，记录最终注胶量，并进行芯部检查以确定注胶量是否到位。
8）维护。维护一昼夜。如果温度过低，保养时间就要相应延长。
4.2 应力裂纹
此类裂缝是结构受力引起的，直接影响结构的安全性和耐久性。在结构计算的基础上，采用粘贴钢板（压力注胶法）将构件混凝土粘合成一体，对结构进行加固。
4.2.1 工艺流程：
粘钢区混凝土表面处理、钢板粘接钻孔、预埋螺钉、钻孔及表面处理、安装、镀锌
钢板封边浇注结构胶
4.2.2 施工流程
1）表面处理，根据施工图纸要求，结合现场测量定位，将钢板位置样品放置在需要粘贴加固钢板的混凝土表面，并去除在待粘贴的混凝土表面抹2~5毫米的面层砂浆，使粗骨料裸露，将表面不平整的地方凿掉，然后用钢丝刷清除表面浮浆，清除表面的松散物。最后用无油压缩空气吹掉表面灰尘。完全干燥后，用脱脂棉蘸丙酮擦拭表面。
2）对于直埋螺栓，按设计图纸要求，放出需钻孔的位置。与原盖梁图纸进行对照，避免钻孔时碰到钢筋。使用压缩空气清除孔内的浮尘。使用丙酮清洁孔。用结构胶倒入孔的2/3，用丙酮清洗螺栓，然后安装地脚螺栓。
3）钢板钻孔及表面处理。首先对待粘贴的钢板进行切割、钻孔，然后对钢板的粘贴面进行除锈、打毛处理。粗糙度越大越好。抛光线垂直于钢板的受力方向。
4）安装钢板，将钢板固定在螺栓上，保证钢板与混凝土表面间隙大于3毫米，以保证胶层厚度。
5）封边时，将注射头粘在钢板的注射孔上，然后将排气管插入钢板的角部和钢板的边缘处。排气管间距为30~40厘米。用碗盖住螺丝，然后使用钢板。封边胶将钢板边缘密封，完成封边。
6）浇注结构胶。待封边胶凝固后，用泵将粘钢胶从喷嘴注入钢板与混凝土之间的缝隙中。浇注工作继续进行，直至所有排气管都有胶水流出。浇注过程中，用橡皮锤敲击钢板，确认浇注是否密实。
通过上述处理，桥盖梁裂缝没有继续发展，结构的强度、刚度和稳定性得到恢复。经过业主验收，顺利通过竣工验收。
5. 结论
经过上述分析可以得出，在施工过程中，应特别注意原始施工记录和施工影像数据的收集和保存。在本工程实例中，正是通过查阅第一手施工资料，为正确找出裂缝原因提供了关键。技术支援。在施工过程中，看似微小的部件对整个施工的最终质量影响巨大。因此，在施工过程中，必须加强管理，严格控制，避免类似事件再次发生。
参考：
1、《公路桥梁施工技术规范》（JTG/T F50-2011）
2、《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）
3、钢筋混凝土桥墩顶盖竖向开裂原因分析及加固对策（李新乐、窦慧娟）铁路建设，2007
4.桥梁加固设计与施工技术（刘来军、赵小兴）人民交通出版社，2004年
