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钢筋混凝土连续箱梁的裂缝分析与处理

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钢筋混凝土连续箱梁的裂缝分析与处理

第一篇：钢筋混凝土连续箱梁的裂缝分析与处理

钢筋混凝土连续箱梁的裂缝分析与处理 裂缝产生的原因分析

影响裂缝产生的原因很多，有地基沉降、支架系统变形、混凝土收缩、温差、材料质量和施工质量等原因，当然也有设计原因。

1.1 混凝土收缩裂缝

混凝土是由气、液、固三相组成的假固体（指浇注过程到保养），其中尚有未水化的水泥颗粒，还要吸收周围的水份。液固相间的胶凝体，因水份散失，体积会缩小，引起收缩裂缝：

①箱梁的体积与表面积比值小，混凝土收缩大，易产生裂缝。

②箱梁混凝土浇筑均采用泵送混凝土，由于泵送混凝土施工工艺要求坍落度大，混凝土用水量和水泥用量较大，湿润养护如不及时，混凝土中的水泥水化物因部分失水而干缩，导致水泥混凝土

表面的干缩裂缝。

③由于温差作用，混凝土顶部温度较高、底部温度较低，顶部混凝土收缩受到下部混凝土的约束产生裂缝；由于泵送混凝土时，温度较高，同时内部水化热进一步升温，而外部环境温度较低时，形成了较大的内外温差，从而使混凝土表面开裂。

1.2 地基基础沉降差异产生的裂缝

①因地基持力层或桩壁土层的变化，容许承载力的差异导致早期

或晚期裂缝。

②由于基础本身施工时处理不当，处理不均匀，致使箱梁浇筑后基础在外荷载作用下发生不均匀沉降导致早期或晚期裂缝。1.3 支架系统变形产生的裂缝

①由于支撑立杆（或立柱）不均匀分布，各部分刚度分布不一致，使其杆件的弹性变形不均匀，导致早期裂缝。

②支架的地基不均匀沉降引起现浇箱梁的早期裂缝。

1.4 施工管理不善产生裂缝

①拌制混凝土时不按配合比计量，任意加水，浇筑的质量不均匀，收缩不统一产生裂缝。

②混凝土从搅拌到浇筑的时间过长，致使大量网状不规则的裂缝

产生。

③混凝土养护差，混凝土在高温和大风的影响下，常产生早期裂缝，裂缝常发生在梁的薄弱处（据有关资料表明：周围温度高于30℃，水份蒸发很快，当风速增至11.1ｍ／ｓ的大风时，水份蒸

发速度快7倍）。

④有的施工处理不当，没有按规定处理就浇筑新混凝土，造成施工缝处新老结合处夹渣和裂缝。

⑤箱梁混凝土过早受力产生裂缝，由浇筑方法本身不够严密或者提早拆模或过早落架使梁过早受力，这种情况经常发生。

⑥野蛮施工，用重物撞击等造成裂缝。

1.5 材料差异造成的裂缝

①使用不合格水泥出现早期不规则的短缝。

②砂、石的含泥量超过规定，不仅降低混凝土的强度和抗渗性，还会使混凝土干燥时产生不规则的网状裂缝。③砂、石的级配差，有的砂粒过细，用这种材料拌制的混凝土常

造成梁侧面裂缝。

1.6 化学反应导致裂缝

①使用反应骨料或风化岩石引起裂缝。骨料中含有泥性硅物质与碱性物质相遇，则水、硅、碱反应生成膨胀的胶质，吸收水后造成局部膨胀和拉应力，则构件产生爆裂状裂缝，在潮湿的地方较

为多见。

②酸、盐类腐蚀。混凝土中含氯量超过规定后，一段时间后沿钢

筋方向产生裂缝。

③碳化收缩裂缝。空气中的ＣＯ2与水泥石中Ｃａ（ＯＨ）2等分子相互作用生成碳酸钙（ＣａＣＯ3），同时放出结合水，使混凝土体积缩小，引发细丝裂纹网。

1.7 设计原因（仅供参考）

①构件结构面积不足时，在扭曲或局部应力作用下，会导致在构 件较弱的部位产生裂缝。

②钢筋含筋量过大或保护层太小，会引起沿钢筋纵向方向的裂

缝。预防措施

2.1 施工管理不善产生的裂缝和混凝土收缩

①搅拌混凝土要先做配合比，施工时严格按照配合比计量，控制用水量，确保混凝土强度及坍落度一致。

②采用高效减水剂，在满足混凝土坍落度的前提下降低水泥用量

及含水量。

③浇筑混凝土时，前、后方配合好，设专人负责，随拌随用。

④混凝土浇筑好后要进行二次抹平压实，以消除沉缩裂缝。

⑤浇筑好的混凝土箱梁在12小时内加以覆盖和洒水，以保持混凝土的湿润状态，一般不小于7天，必要时采用养护液喷洒或用塑料膜覆盖封闭，防止水分蒸发，以利于混凝土的养护。

⑥严格按照《钢筋混凝土施工及验收规范》预留和处理施工缝，并尽量缩短施工缝上下两部分混凝土的施工时间差，以减少由于两部分不同量收缩而产生的相互作用力。已浇筑混凝土的抗压强度大于1.2ＭＰ后清除混凝土表面的水泥薄膜和松动石子及弱混凝土层，用水冲洗干净，且不积水，浇筑前，宜先铺一层水泥浆，将混凝土捣实，使新、老混凝土紧密结合。

⑦混凝土浇筑程序要充分论证，避免已初凝的混凝土过早受力造

成裂缝。

⑧在暑期昼夜温差较大，混凝土浇筑安排尽量避开高温阶段。

⑨在暑期使用砂、石料尽量遮阳、洒水等措施降低拌和时的温度。

⑩严格控制拆模和落架时间，避免使梁过早受力。并严禁在拆除

底模的梁上堆放重物。

2.2 地基沉降和支架原因产生的裂缝

①支架的地基要处理均匀，并对下卧层的不良土层进行处理。

②支架设计时应尽量分布均匀，其杆件的刚度应尽量保持一致。并进行预压，设计合理的预拱度。2.3 材料质量差异引起的裂缝

①水泥进场必须有出厂合格证，并对其抽样试验，以满足其抗压、抗折强度及安定性要求。应使用水化热较低的硅酸盐水泥，不应

使用水化热较高的水泥。

②砂必须选用材质坚硬、干净的中粗砂；粗骨料的最大粒径、级配、强度均要满足规范要求，并要严格控制含泥量。

2.4 化学反应导致的裂缝

①尽量不用碱集料反应性骨料。

②冬季施工时严格控制混凝土中的含氯量。

③提高外露部分混凝土的强度等级，加强混凝土表面的压实抹光

工序。裂缝的处理

本文介绍两种裂缝处理方法，一般来讲对混凝土收缩裂缝等这些对梁体结构本身受力影响并不大，为了防止钢筋生锈而进行的裂缝处理，或者裂缝较小，象这类裂缝一般采用压注环氧树脂进行粘合封闭；另一种则是因箱梁过早受力和部分设计原因等引起的裂缝，这种裂缝一般采用环氧砂浆进行封堵。

3.1 环氧树脂法

①首先对混凝土裂缝的基层表面进行处理，在裂缝表面用钢丝刷将其表面的灰尘、浮渣、油垢等清除，并沿缝用丙酮擦洗，晾晒干燥，且其含水率不能大于6％。

②环氧树脂胶料配制 称取定量的环氧树脂，按胶料配合比加入稀释剂二甲苯与环氧树脂均匀拌和，待温度降至常温后，再加入固化剂乙二胺充分搅拌就配制成了环氧树脂胶料。配制好的环氧树脂胶料，至加入固化剂起，必须在30分钟内处理完毕。

③环氧树脂胶料的配合比（重量比）：

环氧树脂∶二甲苯∶乙二胺＝100∶40∶8

④最后用玻璃布或嵌刀将环氧树脂胶泥仔细批嵌封闭。

⑤材料要求：

ａ.环氧树脂采用Ｅ－44＃（旧称6101），其软化点为12～20℃、环氧值（当量／100ｇ）为0.41～0.47，为淡黄色至棕黄色粘稠透明液体。

ｂ.乙二胺：纯度大于70％，为无色透明液体。 3.2 环氧砂浆封堵法

①处理步骤

ａ.混凝土基层表面清理，沿缝凿宽8～10ｍｍ，深度大于10ｍｍ，用钢丝刷沿缝槽将灰尘、浮渣及松散层彻底清除，用丙酮将其油垢擦洗干净、晾晒，其含水率不大于6％。

ｂ.在清洁的混凝土槽内，薄而均匀地涂刷环氧底胶料，不得有漏涂和留坠现象。

ｃ.涂完底胶料后，自然固化12小时后，然后用玻璃布或嵌刀将环氧砂浆分层封堵，每层厚度不大于5ｍｍ，用沟缝条压平压实。

ｄ.环氧砂浆自然固化24小时后，用环氧底胶料封闭，封闭宽度应大于环氧砂浆缝宽，且每边要超出2～3ｍｍ。

ｅ.封堵后要保持干燥，用碘钨灯烘烤。

②配合比（重量比）

ａ.环氧底胶料

环氧树脂∶二甲苯∶乙二胺＝100∶60∶8 ｂ.环氧砂浆配合比

环氧树脂∶二甲苯∶乙二胺∶石英粉∶石英砂＝100∶60∶8∶100∶150 ③配制方法

ａ.环氧底胶料的配制方法与环氧树脂胶料的配制方法一样，只不过配合比不同而已。

ｂ.环氧砂浆的配制：先将石英粉、石英砂按比例拌匀，然后将前面拌制好的环氧底胶料倒入已好的混合料中充分搅拌均匀即可。

④注意要点：

ａ.配制好的环氧砂浆自加入固化剂起计时，必须要在40分钟内用完。

ｂ.裂缝基层清理完成的缝或槽，必须经检查合格后方能进行封堵

第二篇：钢筋混凝土连续箱梁裂缝成因的分析及控制

钢筋混凝土连续箱梁裂缝成因的分析及控制

丛培新

辽宁省路桥建设三公司

摘要：对钢筋混凝土连续箱梁裂缝的成因进行分析，并结合已有工程实践，提出了控制预防裂缝产生、发展的措施。

关键词：钢筋混凝土连续箱梁 裂缝 成因 控制预防措施

1、概述

在城市立交和现今高速公路设计中，为满足线型的需要，保证立交线型美观，桥梁结构常常设计为连续箱梁，当桥梁的跨度小于25m时，通常最经济的结构形式为钢筋混凝土结构。在工程实践中，常常会发生钢筋混凝土箱梁的裂缝超过限度的情况，本文就钢筋混凝土箱梁裂缝的成因及工程设计中采用的预防措施谈一些看法。

2、钢筋混凝土箱梁裂缝成因 2.1钢筋混凝土箱梁裂缝概念

混凝土最主要的缺点是抗拉能力差，容易开裂。理论上讲钢筋混凝土构件均是带裂缝工作的，只有混凝土受拉，钢筋才能受力，只是混凝土受拉裂缝很细，甚至肉眼看不见（＜0.05mm）一般对结构的使用无大的危害，可允许其存在。《公路桥梁设计规范》（JTJ024-2000）对钢筋混凝土结构的裂缝宽度有明确的规定，在一般正常大气下不应超过0.25mm，处于严重暴露情况（有侵蚀性气体或海洋大气下）不应超过0.1mm。

钢筋混凝土结构裂缝宽度超过限定时，在使用荷载外界物理、化学因素的作用下，裂缝不断产生和扩展，引起混凝土碳化、保护层剥落、钢筋腐蚀，使混凝土的强度和刚度受到削弱，耐久性降低，严重时甚至发生垮塌事故，危害结构的正常使用。

2.2钢筋混凝土箱梁裂缝，按基产生的原因可分为以下几类：

（1）由荷载效应（如弯距、剪力、扭矩及拉力等）引起的裂缝；（2）由外加变形或约束引起的裂缝，主要包括地基不均匀沉降、混凝土的收缩、外界温度的变化；（3）钢筋锈蚀裂缝；（4）建材原因引起的裂缝；（5）施工原因引起的裂缝。

2.3钢筋混凝土箱梁裂缝的原因 2.3.1由荷载效应引起的裂缝

在设计中计算考虑不周，配筋不合理，结构尺寸不足，构造处理不当，刚度不足，施工阶段不按图纸施工，使用阶段超出设计荷载的重型车辆过桥等均可使箱梁产生受力裂缝。受力裂缝一般是与受力钢筋以一定角度相交的横向裂缝，以及由于局部粘结应力过大引起的，

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某钢筋混凝土箱梁桥的裂缝分析及加固处理

某钢筋混凝土箱梁桥的裂缝分析及加固处理

总第１期　某钢筋混凝土箱梁桥的裂缝分析及加固处理　３１　

某钢筋混凝土箱梁桥的裂缝分析及加固处理　

曾德礼　

（中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉４３００３４）　

摘要：介绍某钢筋混凝土箱梁桥的病害情况，对病害　产生原因进行详细分析，并针对病害提出加固设计方案。　

关键词：钢筋混凝土桥；箱梁桥；病害；分析．力Ⅱ固设计　

Ｉ工程概况　

某立交桥主桥为钢筋混凝土箱梁结构，跨径布　

置为５×２１　ｍ。箱梁采用单箱三室箱梁，梁高１．６　

ｍ，宽１６．２５　ｍ，箱梁混凝土采用Ｃ３０混凝土。于　

２０００年建成，设计车速８Ｏ　ｋｍ／ｈ，设计荷载等级为　

汽车一超２０，挂车一１２０。桥梁总体布置见图１。　

图１桥梁总体布置示意　

２病害状况及原因分析　

２．１裂缝病害状况　

桥梁外观检查结果表明箱梁梁体外表面主要有　

以下裂缝：　

（１）第１类裂缝为箱梁腹板上的裂缝。该类裂　

缝出现在桥梁各跨，腹板裂缝在支点附近处，极少数　

呈斜向（斜率１：２～１：３），大部分裂缝略有倾斜　

（Ｉ：６～１：１０），在跨中附近裂缝基本呈竖向，裂缝　

宽度变化在沿桥纵向无明显规律；跨中区域底板裂　

缝无明显增多的迹象，但跨中附近裂缝长度、宽度明　

显大于桥墩附近处的，部分跨中的腹板裂缝延伸至　

底板，形成Ｕ形裂缝。　

（２）第２类裂缝为箱梁腹板上顺桥向裂缝。该　

类裂缝数量较少，主要在２号墩和３号墩附近的箱　

梁腹板上。　

（３）第３类裂缝为桥墩附近箱梁底板顺桥向裂　缝。该类裂缝数量较少，主要集中在第３跨３号墩　

附近的箱梁底板上。　

２．２裂缝原因分析　

依照裂缝类别，对裂缝产生的原因分别进行　

分析。　

（１）通过查阅资料，在建桥初期箱梁各跨腹板　

上均出现了竖向裂缝，且部分裂缝贯穿箱梁内外侧，　

由此推定第１类裂缝的产生主要不是桥梁设计承载　

能力不足引起的，其产生的原因可能有：①温度影　

响和混凝土收缩。在混凝土浇筑完成后，由于温度　

作用和混凝土收缩，使混凝土产生温度和收缩应力，　

预应力混凝土连续箱梁裂缝分析及防治

预应力混凝土连续箱梁裂缝分析及防治

ＤＯＩ　１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－８９７２．２０１０．１６．０２６　预应力混凝土连续箱梁裂缝分析及防治　李丹惠州市工程建设监理有限公司　

１　问题的提出　近年来，大跨度预应力混凝土连续　箱广泛应用于梁桥工程，在随着使用时间　的延续，受结构使用条件变化及环境侵蚀　等因素的影响，加之设计和施工的不当，　都出现了不同性质的裂缝，常见的有弯曲　裂缝、腹板斜裂缝、横隔板裂缝、顶底板　纵向裂缝、底板齿板裂缝及底板混凝土保　护层劈裂等。为了避免这些裂缝的产生，　本文对预应力混凝土连续箱梁裂缝的种类　和产生原因作了较全面的分析总结。　２　裂缝产生的原因分析　２．１弯曲裂缝　弯曲裂缝一般发生在剪力较小的跨中　附近和支座负弯矩处，主要是由弯曲正　应力引起的，并随着时间的推移不断向受　压区发展，裂缝数不断增加，且裂缝区逐　渐向跨中两边扩展。　弯曲裂缝关系到超过混凝土抗拉能力　的拉应力。在连续箱梁内，在正弯矩区的　梁底部和负弯矩区的梁顶部一般可发现这　些裂缝，正弯矩的弯曲裂缝将贯通底板宽　度，严重时将扩展到腹板中，在负弯矩区，　由于发生使该区内拉应力减少的弯矩重分　布，截面顶部的弯曲裂缝较少出现。　２．２腹板斜裂缝　斜裂缝也称主拉应力裂缝，是预应　力混凝土连续箱梁桥中出现最多的一种裂　缝。往往发生在剪应力最大的支座附　近，与梁轴线成２５。～５０。，并随时间　的推移不断向受压区发展，裂缝数不断　增加，且裂缝区逐渐向跨中方向扩展。　由于Ｅｌ前大跨度预应力混凝土连续箱　梁一般采用三向预应力结构，竖向预应　力主要布置在腹板厚度的对称线上，目　的是为了提高腹板的抗剪能力，在腹板　的竖向施加预应力被认为是防止腹板开裂　的主要措施之一。施加了竖向预应力的　。腹板的抗剪能力主要由三部分组成：混凝土　和箍筋本身的抗剪能力，纵向预应力筋　弯起段的竖向分力及竖向预应力筋的竖向　力。竖向预应力筋与纵向预应力筋相比　有两个显著的特点：①竖向预应力筋短，　与纵向预应力筋达到相同的应力水平，　其伸长量要小的多，⑦竖向预应力筋锚固端　沿腹板轴向排列，而纵向预应力筋锚固　端是排列在箱粱的某个界面上。（（公路　桥规ＪＴＧＤ６２））充分考虑了纵向预应力弹　性压缩损失的计算，但对竖向预应力弹　性压缩损失的计算没有特别说明，纵向　预应力的弹性压缩损失是基于一维杆件轴　向压缩计算得出的，很明显纵向预应力　弹性压缩损失的计算方法不能用于竖向预　应力弹性压缩损失的计算。在确定张拉　控制应力时必须计算弹性压缩损失，但　目前竖向预应力弹性压缩损失的计算大多　参照纵向预应力弹性压缩损失的计算方　法，结果对竖向预应力　陛压缩损失估　计不正确’，从而造成了腹板斜裂缝的产　生。　２．３顶底板纵向裂缝　在箱壁较厚或横隔板较密时，可近　似认为符合简单梁理论（箱梁在扭转时截　面周边保持不变形），在设计中就不必考　虑扭转变形（畸变）所引起的应力状态；但在　箱壁较薄、横隔板较稀时，截面就不满　足周边不变形的假设，在反对称荷载　下，截面不但扭转而且发生畸变，从而　产生畸变翘曲正应力ｏ　ｄＷ和剪应力　ｄｗ，箱壁上也将引起横向弯曲应力ｏ　ｄｔ。箱梁顶板、底版的纵向裂缝就是由　于箱梁畸变和横向弯曲产生的附加应力造　成的，由于在顶板和底版的势应力相对　较小，所以主应力的方向大致和箱梁顶　底板的横向相同，如果不采用横向预应　力钢筋，容易产生与桥轴平行的裂缝。　根据预应力等效荷载的原理，钢筋　的曲率引起向下的径向荷载，这种荷载　势必会受到两腹板之间底板横向弯曲的抵　抗。当没有布置横向预应力钢筋或底板　截面尺寸不足时，会导致底板产生纵向　裂缝。　

箱梁底板横向裂缝病害原因及处置防范措施

箱梁底板横向裂缝病害原因及处置防范措施

箱梁底板横向裂缝病害原因及处置防范措施

摘 要:本文结合实际工程案例,通过桥梁博士建立模型分析箱梁截面底板横向裂缝病害机理,并针对横向裂缝提出不同阶段采用不同的防范措施。

关键词:箱梁底板横向裂缝病害原因

一、 概述

桥梁上部结构形式较多有,随着我国桥梁迅速发展,预应力混凝土箱梁这种结构形式越来越被设计师广泛采用。但是由于设计考虑不周,常用材料和常用制品质量不稳定或选用不当,施工工艺落后,工艺过程控制不严,均会引起箱梁的质量问题,从而影响工程的使用寿命。本文重点讲述了箱梁截面底板横向裂缝病害成因。

二、底板横向裂缝计算及原因分析

1、 病害性状及表现形式

此种裂缝多出现在底板跨中位置,裂缝沿横截面扩展并有向两侧腹板发展趋势,最终形成“L”型、“U”型裂缝,开裂示意如图1所示。

图1 箱梁底板开裂示意图

2、 病害原因分析

对于钢筋混凝土结构,底板跨中截面允许出现裂缝,但裂缝宽度不应超过限值。对于预应力混凝土构件,跨中截面不允许出现裂缝。以某分离式立交桥为例计算说明钢筋混凝土箱梁底板横向开裂原因。

①计算模型

选用桥梁博士平面杆系有限元软件进行计算,全桥共90 个单元,91 个节点,模型如图2。

图2 计算模型

②加载工况

模型计算中考虑了施工阶段及使用阶段的效应,汽车为双向二车道。温度影响力为整体温差和温度梯度的组合,参照85规范,荷载组合如下:

组合Ⅰ:结构自重+混凝土收缩徐变+汽-20;

组合Ⅱ:结构自重+混凝土收缩徐变+汽-20+温度影响力;

组合Ⅲ:结构自重+混凝土收缩徐变+挂-100;

③计算结果

(1)原结构承载能力极限状态计算

按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)相关规定进行截面极限承载力验算。计算结果见表1~表3。

由此可知,对于钢筋混凝土连续箱梁桥,跨中底板是允许出现横向裂缝的,但宽度不得超过规范限值。

除上述规范规定情况之外,钢筋混凝土连续箱梁裂缝宽度超限,预应力混凝土连续箱梁底板跨中开裂均不满足规范要求,造成这种情况的因素有:

连续箱梁裂缝问题探讨

连续箱梁裂缝问题探讨

连续箱梁裂缝问题探讨

摘要：混凝土箱梁桥随着使用时间的延续，会出现不同性质的裂缝，这些裂缝如果处理不当,将给结构物的强度、刚度带来一定的危害甚至影响使用寿命。鉴于此，本文笔者对连续箱梁裂缝的原因及其措施进行探讨。

关键词：连续箱梁；裂缝；问题；措施

abstract: the concrete box girder bridge with use the

continuation of time, there will be different nature of the

fracture, the cracks, if not handled properly, will give the

structures of the strength, stiffness brings certain harm

even affect service life. in view of this, this article the

author of continuous box girder crack reason and measures are

discussed.

keywords: continuous box; crack; problem; measures

中图分类号： tv543 文献标识码： a 文章编号：

一、连续箱梁裂缝产生的原因

1、设计因素

箱梁的受力状况远远不像t梁那么简单，箱梁中肋板是主要受力构件，虽然与箱梁顶板、底板钢筋连成整体，但其受力情况存在以下几方面不同：

1)t型梁承受荷载时，梁格、主梁共同受力，实际受力情况与假

设相近。箱梁承受荷载时，肋与肋之间因箱梁顶底板的作用，力的传递变化很大，顶板、底板以及肋板承受的荷载不仅有弯矩、剪力，而且还有扭矩。2)t型梁结构简单，每一单梁均设一支座，横向荷载影响小。而连续箱梁前后跨的荷载对箱梁顶板、底板及肋板的受力状态既有纵向影响又有横向影响。在对称纵向弯曲荷载作用下，如果箱梁翼板具有初等弯曲理论所假定的无限抗剪刚度(即平截面假定)的话，则翼板中所产生的纵向应力沿板宽将是均匀的。然而在大多数情况下，特别是对于翼板较宽的箱梁来说，由于翼板中的剪切变形导致纵向应力沿板宽方向是不均匀分布的，其间存在着传力的滞后现象，它与初等梁理论所表现的应力之间的差异，称为剪力滞效应。也就是说，在弯曲荷载作用下，腹板附近翼板中的实际应力比初等梁理论应力大。