桥梁结构常见裂缝原因分析

桥梁结构常见裂缝原因分析

      四十五、桥梁结构常见裂缝原因分析
     （一）桥梁墩、台常见的裂缝
      1．墩身网状裂纹：
     （1）裂纹状态
      在桥墩常水位以上的向阳部分，出现交织或水平和竖直的网状裂纹，在背阴部分裂纹较少。
     （2）原因分析裂纹是混凝土体内与体外的温度差（该温度差是受日气温变化及阳光照射所影响）引起的温度应力所产生的。
      2．桥墩由支承垫石的上边延伸到下边的纵向贯通的裂缝
     （1）裂缝状态：
      裂缝在墩身的上、下游两侧面对称产生，裂缝上宽下窄，其裂缝长度常随荷载的变化而发展，有时能把桥墩分裂为两部分。见图2-5-9。
     （2）原因分析：
      由于相邻两孔的固定支座安在同一桥墩上或活动支座不灵活，在支座下产生很大摩阻力，在活载作用下支座支承垫石发生拉应力，而被拉裂。
      3．支承不等跨两梁的桥墩墩顶裂缝：
     （1）裂缝状态
      墩墙顶帽上楼角部分裂缝是此类桥墩通常出现的裂缝。墩帽易因此损坏。
     （2）原因分析
      裂缝是由于小跨梁的支座底板至墩墙顶的边缘距离太小，墩帽混凝土在局部应力的作用下，沿刚性角的斜线发生开裂，以致引起混凝土脱落。
      4．圆端形桥墩的墩帽支承垫石周围的裂缝：
     （1）裂缝状态
      裂缝在支承垫石周围的墩帽混凝土面呈放射状
     （2）原因分析
      裂缝是由于支座局部压力在墩帽混凝土表面产生拉应力引起；或因为日照影响混凝土体内、外温度差产生的温度应力或由于混凝土干缩、施工质量不良等因素所产生的裂缝。
      5．桥墩墩身的竖直裂缝：
     （1）裂缝状态
      1）一般多发生在大型混凝土桥墩上，墩身裂缝未延伸到墩帽及基础。不论是实心墩还是空心墩均有发生，有时，空心桥墩的墩壁内外裂贯通。
      2）在相湿度小，日气温差大的地区的混凝土墩身常常容易发生。
     （2）原因分析
      裂缝是由于混凝土浇注时，混凝土内部的水化热过高，而混凝土表面温度低，混凝土墩身内外温差大，产生较大温度应力引起混凝土开裂。
      6．圆形桥墩支座下裂缝：
     （1）裂缝状态
      裂缝从支承垫石边发展到墩帽边缘，然后折返向下发展，在墩身颈缩处合二而一，并向下延伸。见图2-5-12。
     （2）原因分析图2-5-12圆墩支座下裂缝由于桥墩混凝土浇注后养护不良，引起混凝土的收缩，或由于桥墩混凝土强度未达到要求值，而过早架设预制梁，或因架设时，架桥机偏心等所引起的裂缝。
      7．圆端形桥墩墩帽中间裂缝（见图2-5-10）：
     （1）裂缝状态
      裂缝在墩帽平面上，顺桥梁中心轴线产生、发展、贯通整个墩帽，并由边缘自上而下的垂直延伸，多发生在跨度大，支承反力大的桥墩帽上。
     （2）原因分析
      主要是由支座传递来的局部压力，引起该处混凝士表面产生过大拉应力造成的裂缝。
      8．桥台由支承垫石开始，从上而下的裂缝：
     （1）裂缝状态
      裂缝发生后，会产生裂缝宽变的急剧变化，常见有明显的开合现象。裂缝多发生于非整体性桥台台帽，或者是跨度较大的石砌桥台上。
     （2）原因分析
      支座不合标准，在支承垫石底发生拉应力。裂缝的宽度急剧变化是由桥上活载冲击作用的变化而引起。

     （二）普通钢筋混凝土梁的常见裂缝
      1．梁身网状裂纹（见图2-5-14a）：
     （1）裂纹状态：
      1）裂纹多是表面性龟裂，其走向无固定规律，其深度不触及钢筋。
      2）裂纹宽度很小（约0.01～0.05mm），宽度在0.05mm时，裂纹肉眼可见。
     （2）原因分析：
      因混凝土内外收缩不一致，引起混凝土表面龟裂，一般由产生塑性收缩裂缝，塑性干缩裂缝及混凝土内外温度差产生的表面温度裂缝中的一种或三种因素所综合产生。
      2．梁腹斜裂缝（见图2-5-14b）：
     （1）裂缝状态：
      梁腹斜裂缝是钢筋混凝土梁中最多出现的一种裂缝，各种跨径的梁均有发生。但在跨径小于10m的梁上较少见，且其倾斜角也较小。
      1）跨径12～20m的梁，其裂缝多分布在距支点1m到1/4跨长处，裂缝宽最大达0.4 m m，一般宽度在0.2～0.3mm，裂缝走向与水平轴成60度至45度；跨度在10m以下的梁，裂缝在梁端部梁腹处，时有发生。
      2）斜裂缝在等截面梁上，宽度最大发生在主筋附近；而在变截面梁上，梁高中央线附近裂缝宽度最大，向两端发展，形成枣核形。
      3）裂缝间距约为0.5～1.0m，斜裂缝在梁腹的两个侧面上分布规律与剪力的分布相符；
      4）斜裂缝一般少则几条，多则几十条，数目不等。
     （2）原因分析：
      1）主拉应力作用超过设计值时产生裂缝。
      2）混凝土收缩作用所引起。
      3）外力作用下，使梁腹产生扭转作用产生裂缝。
      4）施工质量差，如混凝强度不足不均所引起的应力裂缝，模板、支架、拱架变形移动产生的施工因素裂缝等。
      3．顺主筋方向的纵向裂缝：
     （1）裂缝状态：
      1）裂缝沿主筋方向延伸，裂缝宽度较大，裂缝长度可发展得很长，最严重时可达梁的半跨长，缝宽可达4mm。
      2）该裂缝对结构的危害大。这是因为裂缝破坏了钢筋与混凝土的共同作用，使钢筋应力聚增，以致易引起结构突然断裂破坏。
     （2）原因分析：
      1）主要是混凝士中掺用了氯化物，水渗入，钢筋发生电化学锈蚀作用，将混凝土胀裂。
      2）由于施工工程质量不良，钢筋混凝土保护层过薄或存在蜂、洞，使钢筋发生锈蚀，混凝土被胀裂。
      4．梁腹面上的竖向裂缝（见图2-5-14c）：
     （1）裂缝状态：
      1）跨径为12～20m的变截面梁普遍存在于梁腹较薄部位，裂缝成枣核形，在梁高1／2处附近缝宽最大；而跨度10m以下的等截面梁，该裂缝较少，多分布在跨中1／4跨长范围内，缝宽最大处位于主筋以上部位附近。
      2）裂缝在混凝土浇筑后二、三个月内陆续产生，且随荷载作用加大而增多，间距无一定规律，裂缝宽度，一般为0.2mm，最大可达0.6mm。
     （2）原因分析：
是混凝土收缩和外力作用的综合产物，以混凝土的收缩因素为主。
      5．横隔板处竖向裂缝：
     （1）裂缝状态：
在梁端及梁腹跨中的横隔板上均有发生，缝宽0.2～0.3mm，裂缝走向是由楞角边缘向上延伸发展。
     （2）原因分析：
      由于偏载，扭转或支座不平等原因，使横梁连接的两片主梁受力不均，在横隔梁、板上产生裂缝；或因竖向剪力及梁腹的厚度发生剧变处，产生应力集中而引起横隔板开裂。
      6．梁侧外伸长的人行道悬臂板顶面上顺梁长方向的纵向裂缝：
     （1）裂缝状态：
      裂缝由梁端，顺梁长方向，向跨中延伸发展，裂缝宽度在0.2mm以上。
     （2）原因分析：
      设计考虑不周，或该处钢筋处于悬臂板厚的中部；或由于混凝上硬化中受到振动。都会产生此类裂缝。