桥梁结构裂缝形式及处理方法

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桥梁病害诊断和加固实例

----------------钢筋混凝结构裂缝分析和处理

提要:

1. 混凝土的抗裂性能简述

2. 裂缝处理的一般原则

3. 结构性裂缝的分析和处理实例

4. 非结构性裂缝的分析和处理实例

5. 裂缝修复的方法

裂缝是结构工作状况或病害最为直观的表象，是桥梁病害诊断重要依据之

一，本文叙述了几种混凝土结构裂缝处理的经过和体会，有些观点还未经过

严格的考证，仅供参考。

1. 混凝土的抗裂性能简述:

混凝土是由水泥、水、砂、石等组成的非匀质性、脆性物体，极限拉应变很

小，ε=1×10-4*,相应的极限拉应力约为2Mpa 左右,对应的钢筋拉应力约为

21Mpa,（也有资料显示混凝土极限拉应变为ε=(0.5~2.7)×10-4**,与水泥品种

等多因素有关）。混凝土的收缩应变终极值可以到(2~5)×10-4**(规范的建议

值约为(2~4)×10-4)，收缩的终极值远大于其极限抗拉应变值,混凝土的性质和组成决定了其在外因作用下如水分蒸发、温度变化都会出现微裂缝，微裂缝的发生是必然的,因此不是一切裂缝均要处理，但也不能一概地认为混凝土

结构可以带裂缝工作，就掉以轻心。对有可能影响使用和安全的可见裂缝，

尽可能作出较为准确的成因判断，以便确定处理原则；规范在正常使用极限状态裂缝验算中规定，“钢筋混凝土受弯构件在荷载组合Ⅰ作用下，算得的裂缝宽度不应超过0.2mm ”，指的是正常大气的环境下,同时是受弯构件,而不是一切裂缝，不能笼统地认为，凡不超过0.2mm 的只要封闭就可以了，其实0.2mm 限值没有明确包括剪切裂缝和扭转裂缝，一般情况下受弯和受拉构件是可以带裂缝工作，是指一定的量级以内正常形态的裂缝，对裂缝的判断不仅要看宽度还要结合形态和位置、长度、间距等因素，有必要时还要进行验算，某些裂缝也可能是结构破坏先兆。

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例如对剪切裂缝就应更认真地对待，在弯矩和剪力作用下的斜裂缝导至的斜截面剪切破坏，是属于脆性破坏，预警不明确。我想，牛腿破坏的桥多半是属于剪切破坏。对受弯构件应避免弯剪极限承载力低于抗弯曲极限承载力，先于抗弯破坏，作为结构加固，也应优先进行抗剪加固。 2. 裂缝处理的一般原则：

2.1. 可不作处理或仅作封闭处理的裂缝：以结构安全和正常使用为判断的原则，

同时结合所处环境，考虑对耐久性的影响。

对外观没有特殊要求的结构，宽度<0.1的非渗水裂缝；宽度小于规范限值

的抗弯构件在中性轴以下受拉区的短裂缝；宽度小于规范值抗拉构件的环

状裂缝，可以记录观察，封闭也是一种记录或标记。

有详细的记录档案，是成因分析和判断加固的依据。

关于裂缝宽度：桥规对普通钢筋混凝土抗弯构件和部分预应力B 类构件的

裂缝宽度都作了规定，对不容许出现斜裂缝的结构，要求控制主拉应力值，有裂缝表示已超出混凝土的抗拉强度；建筑的混凝土结构规范对裂缝的限值区分不同等级、不同构件作了更详细的规定，可作维修加固的依据。

设计规范对缝宽的规定是对结构正常使用极限状态的控制指标，主要是从

结构的耐久性出发，因环境和使用年限而异，不是承载力的指标，但缝宽

是结构受力状态的反映。从维修的角度，同时还应注意缝宽、缝距、位置和形态，从缝宽和缝距，大体可以推算钢筋的应力状态或曾经出现过的应力状态。

2.2. 必修的裂缝：是指对裂缝进行压注修复，恢复截面的整体性和防渗功能，

必要时并进行相应的加固。

A) 缝宽超过规范限值的裂缝，特别是小间距的宽缝； B) 有防水要求的渗水漏水裂缝；

C) 关键部位的斜裂缝，如挂梁、吊车梁的牛腿部位； D) 裂缝的位置、长度、密度对结构安全有威胁的裂缝。

2.3. 裂缝修复后的观察区：裂缝修复并加固后，在周边留出观察区是必要的，

便于检查验证成因和加固的效果，例如梁的下缘开裂，腹板的斜裂缝，就不宜把下缘和腹板用碳纤或钢板全部封闭。由于裂缝成因的非单一性，一

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时不一定能准确判断，万一加固失败而不能及时发现，还为结构埋下安全的隐患。

3. 结构性裂缝的处理:----荷载引起的裂缝,超静定结构由于支承点变位引起的

裂缝。

3.1. 抗弯构件的裂缝：简支梁跨中下缘的横向裂缝或连续梁最大正弯距位置的

横向裂缝，是典型的弯曲裂缝，也是最便于处理的裂缝，修复后进行适当加固，效果都较好。

某3联14跨连续箱梁桥（5x20+30+38+30+6x20），其中4孔20m 的边跨在

距边支座约0.25~0.4L 的箱梁底板出现多条横向连续裂缝，缝宽0.2~0.5mm,

最大0.56mm ，部分延伸到腹板上长0.3~0.4m ，四孔边跨箱梁开裂的情况有

明显的对称性，都发生在边跨最大正弯矩区段，验算证明，该处所需的抗

弯钢筋数与设计的数量相等，但就在该位置，有20条φ28钢筋被截断，

不满足包络图的要求，钢筋锚固长度不满足要求。裂缝修复后，采用碳纤加固，静载试验刚度明显提高，通车至今，未有新的开裂。

其实连梁边跨的正弯矩变化平缓，钢筋截断要求在不需要点外>1/2h 0，再加上35~40d,已接近梁端，再截断钢筋并锚于受拉区没有什么必要。

箱梁底板裂缝分布图

正在修复箱梁裂缝