公路旧桥常见结构梁体裂缝这一病害的检测要点及成因分析

桥梁是公路建设中用于跨越构造物的结构，目前我国桥梁多为钢筋混凝土和预应力混凝土结构。 随着道路交通量的增加，车辆超限、超载屡禁不止，以及不可逆转的车辆大型化发展趋势，造成桥梁在投入运营一段时间后就出现严重下挠、开裂等病害，结构安全性降低，影响桥梁的正常使用。

一、裂缝的概念及危害

裂缝是固体材料中的某种不连续现象，裂缝按形状分为，表面的、贯穿的、纵向的、横向的、斜向的、上宽下窄、下宽上窄、枣核形和纵深的（深度达厚度一半），裂缝的形状与结构受力状态有直接关系。 从近代固体强度理论的发展中可以看到，裂缝的扩展是结构破坏的初始阶段，相对的某些裂缝，也会使结构承载力受到一定威胁，同时，裂缝使空气等进入结构内部，直接与钢筋相接触，从而使钢筋失去了混凝土对其保护作用，钢筋锈蚀产生膨胀效应，对外围混凝土产生相当大的拉应力，致使混凝土裂缝进一步扩张，严重影响钢与混凝土之间的粘结作用，从而影响结构的整体性，降低结构刚度和承载能力，并影响结构的耐久性。

二、几种常见结构裂缝的检测要点及成因分析

1、简支空心板梁

⑴、钢筋混凝土板梁：梁底横向裂缝及腹板竖向裂缝是常见病害，裂缝主要分布在跨中附近，裂缝较密，腹板裂缝表现为下宽上窄，严重的会向上延伸到翼缘。 此类结构在荷载作用下梁底产生正弯距，梁底拉应力大于混凝土本身的抗拉强度，因此会出现横向裂缝。 ⑵先张预应力混凝土板梁：主要病害类型为梁端底部有横向裂缝，裂缝会向上延伸至板梁腹板，形成支座附近腹板斜裂缝。 产生此类病害的原因是多方面的，比如在设计阶段预应力失效长度设置不当会导致构件不能更好的抵抗自重及活荷载的弯矩，梁端位置弯矩在梁底产生的拉应力 过大而产生横向裂缝，当板梁梁底横向裂缝发展到一定深度时，该位置处混凝土截面有效抗剪面积减小，使剪应力增大，便出现了腹板斜裂缝。 即板梁所出现的板底横向裂缝及腹板斜裂缝是由弯矩引起的，剪力加快了裂缝的发展，属于典型的弯剪破坏。 ⑶后张预应力混凝土板梁：梁底纵向裂缝是此类结构的典型病害。主要原因有两点： 其一，由于泊松效应，在混凝土纵向受压时，在横向产生拉应力，拉应力过大导致板梁底纵向裂缝； 其二，后张法预应力混凝土板梁张拉时，板梁会产生反拱，而预应力钢筋是柔性受拉的，会保持直线，而底板预应力钢筋下部的混凝土向上变形，预应力钢筋必然对其产生压应力，由于底板空心最下缘位置较薄，较容易在此处产生裂缝。

2、梁

对于钢筋混凝土T梁，梁体裂缝主要表现为腹板竖向裂缝、支座附近腹板斜裂缝。 跨中附近腹板竖向裂缝一般分布在跨中附近，间距较小，裂缝从底部向上发展，下宽上窄，严重的向上延伸整个腹板高度，向下水平贯通梁底而形成U型裂缝，主要是荷载导致的混凝土开裂； 支座附近腹板斜裂缝一般是T梁端部抗剪能力不足而产生的裂缝，裂缝走向与梁体纵轴线成45°角。 对于预应力混凝土T梁，腹板的纵向水平裂缝比较普遍，裂缝一般沿波纹管走向，梁端位置随波纹管向上弯起，产生此类裂缝的主要原因是波纹管壁外混凝土保护层厚度不足造成的。

3、箱梁

钢筋混凝土箱梁的梁体裂缝较为普遍，主要有底板横向裂缝、腹板竖向裂缝及翼板横向水平裂缝。 裂缝宽度一般很小，间距较小，结构一般不受损伤。 产生裂缝的机理主要是由于混凝土抗拉能力不足，导致处于正弯矩区的梁底部和负弯矩区的梁体出现裂缝。此外，混凝土收缩徐变效应也是致裂的主要原因之一。 预应力混凝土箱梁结构裂缝，按照裂缝产生的位置不同，可以分为：腹板裂缝、底板裂缝、横隔板裂缝、0#块裂缝和锚固区裂缝。 ⑴腹板裂缝 腹板裂缝根据其产生形态主要分为斜向裂缝、纵向水平裂缝两种。 ①腹板斜向裂缝属结构性裂缝，主要分布于距支座L/4（L为跨度）附近的腹板，边跨梁端腹板区域，约呈45°角分布，主要有弯剪斜裂缝和腹剪斜裂缝两种。 ②腹板纵向水平裂缝大部分沿着腹板下缘的预应力管道分布，且跨中开裂趋势大于梁端。 主要原因是：箱梁变形在梁体内部受到钢筋、波纹管、骨料等的约束作用时，在混凝土内部产生了较大的拉应力，这种拉应力与预加外应力平衡后在梁的各腹板、各截面产生了重分布，当重分布后的拉应力超过混凝土的抗拉强度时即可造成混凝土产生裂缝。 ⑵底板裂缝 底板裂缝从形状上主要为横向裂缝、纵向裂缝两种。 ① 底板横向裂缝：在箱梁正弯矩峰值附近，节段施工的梁桥沿接缝或在其附近，由于弯曲正应力引起的底板弯曲裂缝一般会贯穿底板全宽，严重时底板裂缝扩展延伸到腹板，形成U形裂缝。 底板横向弯曲裂缝属结构性裂缝，出现的一些原因包括：预应力布设不当，跨中底板预应力储备不足；预应力张拉不到位或运营中超重车辆过多或对二期恒载估计不足导致配筋或截面不足。 ②底板纵向裂缝：在工程上常见于主跨中部，近墩处底板中部和两侧。其产生的主要原因为：箱梁的横向刚度不足，横向挠度过大会在底板引起纵向裂缝。 ⑶块裂缝 在大跨径桥梁施工过程中，往往是开始阶段施工的块段容易开裂，即0#块比其他块段更容易出现开裂现象，裂缝主要是施工阶段，由于0#块应力较大产生的混凝土内部裂缝逐步扩散到结构表面。 ⑷ 横隔板裂缝 横隔板是高应力区域，特别是位于墩顶和梁端的横隔板，荷载产生的应力更大。 横隔板裂缝主要表现为板上的竖向、横向裂缝，人孔四周的辐射状裂缝。应力集中、混凝土的干缩以及箱梁偏载导致应力过大是致裂的主要原因。 ⑸ 锚固区裂缝 锚固区裂缝主要是因为混凝土强度不够，锚固端压力过大，引起混凝土开裂。 中交路桥科技有限公司桥梁检测所是从事桥梁检测的机构。我所拥有光电挠度仪、 数显裂缝测宽仪、超声波裂缝测深仪、DASP2003振动信号采集分析仪、HY-65B3000B数码表面应变传感器等检测设备，并配备有多年检测经验的技术人员，保证了桥梁检测结果的真实与准确。承接桥梁外观普查、桥梁动静载荷试验检测、桥梁施工监控、桥梁CT、大件运输桥梁临时支护以及孔道摩阻系数检测等。

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