1梁式橋梁的梁體裂縫

(1)彎曲裂縫

在混凝土梁上施加彎距時(shí)，將產(chǎn)生彎曲裂縫。彎曲裂縫也稱垂直裂縫。對(duì)于彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件來(lái)說(shuō)，彎曲裂縫首先出現(xiàn)在彎矩最大的截面的混凝土受拉區(qū)。梁板結(jié)構(gòu)的正彎矩裂縫一般位于跨中，從底邊開始向上發(fā)展，負(fù)彎矩裂縫位于連續(xù)梁或懸臂梁板的支座附近，自上向下發(fā)展。隨著荷載的增大，裂縫寬度增大，長(zhǎng)度延伸，裂縫數(shù)量增加，裂縫區(qū)域逐漸向兩側(cè)發(fā)展。

(2)剪切裂縫

剪切裂縫有時(shí)也稱斜裂縫，首先發(fā)生在剪應(yīng)力最大的部位。對(duì)受彎構(gòu)件和受壓構(gòu)件，往往發(fā)生在支座附近，由下部開始，沿著與軸線成25。一50。左右的角度裂開。隨著荷載的增大，裂縫長(zhǎng)度將不斷增長(zhǎng)并向受壓區(qū)發(fā)展，裂縫縫數(shù)不斷增多并分叉，裂縫區(qū)也逐漸向跨中方向擴(kuò)大。剪切裂縫一旦出現(xiàn)，就應(yīng)加強(qiáng)觀察。如裂縫發(fā)展緩慢并限制在受拉區(qū)，還是允許的，但如裂縫不斷發(fā)展或者裂縫已接近受壓區(qū)，則不論其寬度和撓度如何都應(yīng)及時(shí)給予必要的加固處理。

(3)斷開裂縫

鋼筋混凝土構(gòu)件受拉時(shí)，進(jìn)人整個(gè)截面的裂縫稱為斷開裂縫。受拉構(gòu)件在荷載作用下，產(chǎn)生的裂縫均沿正截面開展，裂縫間距有一定的規(guī)律性。受拉構(gòu)件在受力較小時(shí)，混凝土和鋼筋均承受拉力，拉應(yīng)力值較小，不超過(guò)混凝土的抗拉極限，這是未出現(xiàn)裂縫構(gòu)件的工作狀態(tài)。隨著內(nèi)力的增加，混凝土內(nèi)拉應(yīng)力達(dá)到其受拉極限，產(chǎn)生裂縫并退出工作，全部拉力由鋼筋承擔(dān)，這是允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件的工作狀態(tài)。荷載繼續(xù)增大，鋼筋應(yīng)力達(dá)到流動(dòng)極限，鋼筋伸長(zhǎng)率較大，裂縫寬度超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范允許寬度的許多倍，這時(shí)多為使用所不允許的或構(gòu)件將接近破壞的狀態(tài)。

(4)扭曲裂縫

混凝土構(gòu)件受扭轉(zhuǎn)與彎曲同時(shí)作用而產(chǎn)生的裂縫稱為扭曲裂縫。該裂縫一般呈45。傾斜方向。鋼筋混凝土構(gòu)件在扭曲作用下，產(chǎn)生的裂縫一般有許多條，裂縫出現(xiàn)后混凝土保護(hù)層剝落，扭曲產(chǎn)生的扭矩改由鋼筋承擔(dān)，直至鋼筋滑動(dòng)時(shí)構(gòu)件完全破壞。

(5)局部應(yīng)力引起的裂縫局部應(yīng)力引起的裂縫，主要表現(xiàn)在:墩臺(tái)支座處受到較大局部應(yīng)力;構(gòu)件突然受到?jīng)_擊荷載;預(yù)應(yīng)力梁錨固端受到較大局部應(yīng)力而引起的裂縫。

2混凝土結(jié)構(gòu)的壞化

(1)碳化

碳化是水泥的水化物與碳酸起作用，形成碳酸鈣和一種膠狀物，碳酸一般是空氣中的二氧化碳形成的。對(duì)于空隙不大的混凝土，初始碳化層具有使表面水泥漿密實(shí)的效果，從而形成進(jìn)一步碳化的防護(hù)層，使碳化作用減緩。

(2)氯化物的滲人

氯離子滲人本身并不直接危害混凝土，但它的存在會(huì)破壞鋼筋的鈍化，使它暴露在被腐蝕的危險(xiǎn)之下。混凝土的抗氯化物侵人能力取決于混凝土的滲透性和水泥漿成分與氯離子結(jié)合的能力。不同水泥制成的混凝土制品對(duì)氯離子滲透的抵抗作用是不同的，這是因?yàn)槁入x子是通過(guò)在水泥中的水化物(水泥石)固有空隙中擴(kuò)散而滲透的。

(3)堿硅反應(yīng)

堿硅反應(yīng)發(fā)生在集料中某種類型的硅與水泥漿中氫氧根離子作用而形成的硅酸鈣水化物，其體積膨脹足以使混凝土破裂。堿硅反應(yīng)又稱堿骨料反應(yīng)，它可在混凝土灌注后過(guò)許多年才發(fā)生。當(dāng)沒有大量的鈣存在時(shí)空隙中溶液只有堿性的氫氧溶液，從而形成相對(duì)游離的堿硅膠，這種膠受繼續(xù)生成的膠擠壓整個(gè)空隙或微裂而使混凝土結(jié)構(gòu)破壞。

(4)硫酸鹽侵蝕

硫酸鹽離子與水泥中鋁酸鹽反應(yīng)生成鈣釩石和石膏結(jié)晶，這是一種膨脹性反應(yīng)，可引起混凝土的嚴(yán)重開裂。鈣釩石中的鋁成分開始必須由水泥提供，所需大量的硫來(lái)自人侵的硫酸離子，鈣則由氫氧化鈣的溶液提供，并通過(guò)硅酸鈣水化物中硅鈣比值的降低來(lái)提供。鈣釩石(又稱水泥桿菌)和石膏的結(jié)晶沿著裂縫發(fā)展的情況清楚地說(shuō)明了它們是從溶液中沉積下來(lái)的。所不清楚的是由于結(jié)晶的發(fā)展而形成裂縫，還是由其他原因形成了裂縫，而結(jié)晶向裂縫發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)室條件下亦可說(shuō)明鈣釩石的大量生長(zhǎng)足以使混凝土破壞。

(5)酸侵蝕

在工業(yè)環(huán)境中碳酸和硫酸是最常見的侵蝕混凝土的物質(zhì)。碳化是碳酸和水泥中的水化物反應(yīng)的結(jié)果。一般情況下，混凝土的碳化是比較緩慢的。但是當(dāng)酸性水流過(guò)混凝土表面時(shí)，碳化速度將急劇加快，因?yàn)闅溲趸}被溶解而流失后，將新的表面連續(xù)地暴露在侵蝕環(huán)境之下，即使混凝土質(zhì)量密實(shí)良好也無(wú)濟(jì)于事。

3.市政橋梁工程結(jié)構(gòu)性病害的處置措施

3.1預(yù)應(yīng)力鋼絲束一噴射混凝土加固

這種方法是沿梁腹側(cè)面按拋物線形敷設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲束，在梁底每隔一定距離(50一100咖)設(shè)置一個(gè)定位箍圈，或在梁腹上埋設(shè)定位梢，用來(lái)固定鋼絲束的幾何形狀。鋼絲束的兩端穿過(guò)梁端翼板上的斜孔伸至梁頂錨固。對(duì)鋼絲束施加預(yù)應(yīng)力后，再噴射混凝土作保護(hù)層，防止腐蝕。由于設(shè)置預(yù)應(yīng)力鋼絲束將會(huì)增加梁上緣的壓應(yīng)力，可能會(huì)造成橋面板的損壞，所以當(dāng)驗(yàn)算橋面板的強(qiáng)度不足時(shí)，還應(yīng)同時(shí)考慮加厚橋面板，并使新舊混凝土結(jié)合為整體，共同受力。必要時(shí)可在原橋面上布設(shè)一層鋼筋網(wǎng)，再現(xiàn)澆一層混凝土橋面板，增加橋面板的抗壓強(qiáng)度。這種加固技術(shù)所用的設(shè)備簡(jiǎn)單，不減少橋下的凈空，采取半邊施工措施和噴射混凝土作鋼絲束的保護(hù)層，可以不中斷橋上交通進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

3.2混凝土結(jié)構(gòu)壞化的防治方法

(1)改進(jìn)混凝土成分，提高混凝土密實(shí)性及抗腐蝕能力。提高混凝土質(zhì)量，減少其滲透性，可以減緩碳化及氯離子作用的速度，此外混凝土抗氯化物侵蝕的能力還取決于水泥漿的成分與氯離子結(jié)合的能力，例如摻人硅灰可以提高混凝土對(duì)氯離子的抵抗力。即磨細(xì)粉煤灰水泥制成的混凝土要比普通硅酸鹽水泥有較好的抗侵蝕能力，如果將磨細(xì)粉煤灰水泥的細(xì)度進(jìn)一步提高的話，效果將更加明顯。

(2)電化學(xué)處理法，電化學(xué)處理法主要通過(guò)非破壞性的方法使污染了的鋼筋混凝土重新堿化或脫鹽。重新堿化的目的在于提高已碳化混凝土的PH值，使之達(dá)到不能發(fā)生腐蝕的水平，而同時(shí)鈍化埋置的鋼筋、堿化物質(zhì)在一個(gè)電力場(chǎng)的影響下，從一個(gè)臨時(shí)的陽(yáng)極源輸人碳化區(qū)，常用的陽(yáng)極系統(tǒng)包括一個(gè)噴涂纖維素的纖維儲(chǔ)存器，能夠噴涂到任何幾何細(xì)節(jié)或暴露骨料的表面。這一工序只需幾天就能完成。脫鹽的目的是除去氯離子并鈍化埋置的鋼筋。氯離子通過(guò)混凝土，在一個(gè)電力場(chǎng)的影響之下輸送到一個(gè)臨時(shí)的外部陽(yáng)極系統(tǒng)，結(jié)果使氯化物含量顯著地減少，鋼筋上的腐蝕坑就變得不活躍了，并使鋼筋重新鈍化。

(3)碳化及氯離子腐蝕抑制劑MFP，MFP是加拿大研究人員研制的單氟磷酸鈉溶液。當(dāng)MFP一經(jīng)施涂于混凝土，它主要通過(guò)毛細(xì)管的輸送，滲透過(guò)混凝土的保護(hù)層到達(dá)埋置的鋼筋，與鋼筋表面的氧化膜及腐蝕產(chǎn)物起化學(xué)反應(yīng)，并通過(guò)約束鋼筋表面陽(yáng)極腐蝕)的范圍來(lái)加強(qiáng)自然保護(hù)。其結(jié)果是既保護(hù)了已碳化混凝土中的鋼筋，又提高了氯離子的腐蝕限，從水泥重量的住4%提高到2%。即使氯離子的濃度較高，也能顯著地降低腐蝕的速度。用MEP浸漬的混凝土還能提高其抗拉強(qiáng)度和抗凍融能力。這種現(xiàn)象是因?yàn)镸FP與混凝土中的鈣和氫氧化鈣作用而生成一種穩(wěn)定的磷酸鹽化合物。

(4)陰極保護(hù)法，實(shí)際上陰極保護(hù)法也是電化學(xué)處理法的一種，它只是用于沿海地區(qū)鹽害比較厲害的地區(qū)。陰極保護(hù)法是以混凝土結(jié)構(gòu)物的內(nèi)部鋼材為陰極，與海水中相向的陽(yáng)極之間通以微弱的直流電流數(shù)月，由此把海水中溶存的鈣和鎂等從結(jié)構(gòu)物的裂縫處和表層部以碳酸鈣和氫氧化鈣的形式析出。

作者：薛銀山 單位：中交第一公路工程局廈門工程有限公司