1、预应力混凝土梁桥裂缝成因及防治措施【摘要】针对预应力混凝土梁桥存在裂缝问题，论述了不同类型的裂缝，并分析其产生的原因，在此基础上提出适应预应力混凝土梁桥裂缝处理方法，最后从几个方面说明了裂缝的防治措施。 【关键词】预应力混凝土梁桥；裂缝；防治措施 中图分类号： TV543 文献标识码： A 1.引言 预应力混凝土梁桥主要在于充分利用高强度钢筋及高强度混凝土的,可以设法在结构构件受荷载作用前，使它产生预应力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使结构构件的拉应力不大，甚至处于受压状态，这就是预应力梁桥的主要特征。虽然预应力混凝土构件可以延缓开裂，提高桥梁构件刚度，减轻自重，提高其跨越能力等，
2、但是由于施工方法的错漏，设计上的误差以及环境因素等，还是不可避免裂缝在预应力混凝土梁桥上产生。裂缝的发生会对预应力筋工作效应产生巨大影响，事实上，无论是预应力的混凝土结构还是钢筋混凝土结构裂缝及其宽度对力筋腐蚀都有影响，且宽度不同其影响程度也不同。所以，在桥梁构件中对于裂缝的宽度有严格要求，预应力筋腐蚀属“应力腐蚀”并有可能脆性断裂，预兆性较小，裂缝扩展速度快，应当尽量避免贯穿性及纵深裂缝，因此对于裂缝的控制尤为重要，本文叙述了预应力混凝土梁桥中裂缝的成因和防治措施。 2.裂缝类型及成因 在划分裂缝类型时通常从形状、所处状态判断，裂缝按形状可分为表面的、深入的、贯穿的、断续的、纵向的、横向的、
3、斜向的、对角线的、上宽下窄、上窄下宽、外宽内窄的、囊核形的等等。所处状态可分为运动、不稳定、稳定、闭合和愈合等状态。混凝土梁桥裂缝类型和出现原因多种多样，通常情况下裂缝的存在不会影响桥梁的正常工作（宽度小于 0.05mm）如果裂缝宽度过大就会影响桥梁构件的耐久性和安全性。2.1 原材料质量引起裂缝 在预应力混凝土梁桥施工过程中所采用的材料没有达到规范标准，也是会引起裂缝。例如：水泥定性不合格，化学成分不达标，导致强度不够引起裂缝；集料集配不良，拌合时水量过大，使混凝土收缩加大，影响混凝土强度产生裂缝；混凝土中的碱与集料中的某些成分发生反应，使混凝土吸水膨胀，从而开裂。此外，由于混凝土质量问题，
4、使钢筋混凝土保护层厚度不足，钢筋与混凝土直接出现空隙而生锈膨胀，也会导致混凝土开裂。 2.2 收缩裂缝 收缩裂缝是混凝土构件中最常见的裂缝类型，混凝土硬化过程中常常伴随着体积的变化，最常发生的是大气中或湿度不足条件下产生体积减小，这种变形就会引起混凝土收缩。 2.3 塑性裂缝 这是在桥梁浇筑过程中，混凝土还处于塑性状态下形成的裂缝。在塑性状态由于混凝土还没达到稳定状态，粗颗粒下沉而导致竖向体积缩小裂缝；另一方面由于模板搭建时的不规格导致混凝土塑性变形产生裂缝。 2.4 预应力传递区主拉裂缝 在预应力混凝土梁桥中，预应力筋的预应力由锚固端的集中力沿近3040的方向在梁体中扩散，在应力扩散中会在梁
5、体中产生拉应力，则可能在垂直于主拉应力方向出现斜裂缝。 2.5 次应力裂缝 成桥状态下，实际工作状态所承受的荷载与所设计计算时有出入，从而会使桥梁梁体某些部位产生次应力导致开裂，这是由外荷载引起次应力所产生的裂缝也是混凝土桥梁中常见的。 2.6 温度裂缝 当外部温度与桥梁结构内部温度不一致，混凝土构件将会发生变形，如果变形收到约束，将会产生应力，当这种应力达到一定强度时，桥梁构件将产生裂缝。 裂缝处理方法 3.1 表面处理法 表面涂抹和表面贴补法表面涂抹适用范围是浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面的发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。 3.2 填充法 用修补材料直
6、接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝，作业简单，费用低。宽度小于 0.3mm，深度较浅的裂缝、或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开型槽，然后作填充处理。 3.3 灌浆法 此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，利用压送设备（压力 0.20.4Mpa）将补缝浆液注入砼裂隙，达到闭塞的目的。 3.4 结构补强法 因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度可采取结构补强法。包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处理效果的检查包括修补材料试验；钻心取样试验；压水试验；压气试验等。 3.5 混凝土置换法
7、 混凝土置换法是处理严重损坏混凝土的一种有效方法，此方法是先将损坏的混凝土剔除，然后再置换入新的混凝土或其他材料。 3.6 电化学防护法 电化学防腐是利用施加电场在介质中的电化学作用，改变混凝土或钢筋混凝土所处的环境状态，钝化钢筋，以达到防腐的目的。阴极防护法、氯盐提取法、碱性复原法是化学防护法中常用而有效的三种方法。这种方法的优点是防护方法受环境因素的影响较小，适用钢筋、混凝土的长期防腐，既可用于已裂结构也可用于新建结构。 3.7 仿生自愈合法 仿生自愈合法是一种新的裂缝处理方法，在混凝土的传统组分中加入某些特殊组分如含粘结剂的液芯纤维或胶囊，在混凝土内部形成智能型仿生自愈合神经网络系统，当
8、混凝土出现裂缝时分泌出部分液芯纤维可使裂缝重新愈合。 混凝土裂缝的控制 4.1 设计方面控制 在桥梁设计中应该“抗” “放”结合，就是在结构处于约束状态下，没有足够的变形余地时，采取措施防止裂缝；当结构处于自由变形无约束状态下，使其有足够的变形空间。另一方面优化钢筋配置，根据“细而密”原则，减小混凝土收缩应力。 4.2 原材料控制 1）根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避 免采用早强高的水泥。 2）选用级配优良的砂、石原材料，含泥量以及设计混凝土配合比时应严格符合规范要求。 3）积极采用掺合料和混凝土外加剂。可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改混凝土的工作性能和
9、降低混凝土成本的作用。 4.3 施工方面控制 1）模板和支架应该根据工程实际情况进行设计，应该具有足够的承载能力、刚度和稳定性，安装的模板须构造紧密、不漏浆、不渗水，不影响混凝土均匀性及强度发展，并能保证构件形状正确规整。 2）混凝土浇筑时要充填到钢筋、埋设物周围及模板内各角落，要振捣密实，不得漏振，也不得过振，更不得用振捣器拖赶混凝土（以混凝土不在下沉，不再冒泡为准） 。浇筑后应该进行二次抹压，排除表面泌水。 3）良好的保温保湿养护条件对于减小混凝土收缩，控制裂缝有很大的帮助。浇筑后采用覆盖、晒水、喷雾或用薄膜保湿等养护措施；保温、保湿养护时间对硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制
10、的混凝土，不得少于 7d；对掺用缓凝型外加剂或抗渗要求的混凝土，不得少于 14d。 4）管理方面应当确定科学的控制裂缝标准，合理的选择施工进度。并且在环境方面应注意施工的季节，环境的温湿度严格控制现场坍落度、防风、及时和气象站保持紧密联系。 结语 预应力混凝土桥梁产生裂缝很常见，但可以避免或减少。混凝土裂缝的成因通常是很复杂的，所以需要在全方位同时采取有效措施，才可保证桥梁工程质量。对容易出现裂缝部位的严格控制，尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量，减少裂缝的长度和宽度，通过对裂缝的妥善处理，控制裂缝的发展，使裂缝不至于对结构产生危害，因此，通过对裂缝的采取的必要措施和处理方法，减少裂缝甚至达到没有裂缝是可以实现的。参考文献 1中华人民共和国交通部部标准， 公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范 ，人民交通出版社，2004 年。 2王铁梦， 工程结构裂缝控制 ，中国建筑工业出版社，1999 年。3韩素芳,耿维恕.钢筋混泥土结构裂缝控制指南M.北京:化学工业出版社,2005,12. 4过镇海,时旭东.钢筋混凝土原理和分析M.北京:清华大学出版社,2003,5.
