筑龙网w ww .z hu lo ng .c om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。
筑龙网w ww .z hu lo ng .c o m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，一筑龙网w ww .z hu lo ng .c o m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网龙筑简支梁裂缝修复也会在该部位出现，普通混凝土T梁会在梁端部位出现斜裂缝，大跨度的箱梁腹板斜裂，既有发生于1/8L剪力较大梁段，也有发生于不是最大的剪筑龙网值后，受剪的承载力极限为：V=0.255f c bh 0f c混凝土轴心抗压强度3.4. 简支梁斜裂缝的修复筑龙网w ww .z hu lo ng .c o m3.5. 桥墩帽梁的剪切裂缝及修复：新建城市桥，通车不久即发现桥墩牛腿严重开裂，斜裂缝在1mm 以上，全截面裂通，原加固方案是挖桩加柱，显然不是最佳选择，后采用裂缝修复，粘钢加固的方案，由于原设计配筋相差太多，不得已全包钢板，但仍留出了观察空间，以便检查加固效果，如有意外仍能及时处理，加固后已运营5年，一切正常。
3.6. T 梁被撞开裂的修复：T 梁被超限车所撞，腹板与翼板相交处水平开裂，压注修复裂缝后粘钢加固。
筑龙网w ww .z hu lo ng .c o m3.7. 现浇板的纵横向裂缝：中小跨径的现浇板桥多有纵向裂缝,缝宽>0.2~0.4,常伴有渗水,或在板的边部伴有横向裂缝, 最近调查30多座L=<10m 的板式通道,几乎都有不同程度的纵向裂缝。
保护层太薄钢筋锈蚀导致的纵向裂缝：特征是沿板纵向主筋走向分布，有锈痕，缝宽0.1~0.4,严重者有成片混凝土剥落或成片的锈斑。
严重的纵向开裂 板的渗水纵向裂缝从钢筋防护的需要，特别是沿海地区，必需执行规范规定的保护层厚度，英国建筑法规对位于侵蚀性环境的结构，容许的裂缝宽度是0.004的护层厚度，如果板的保护层按规范设置为20mm,则可以接受的裂缝宽度是0.08mm,前提是没有锈斑。
预制改现浇的宽板纵裂：预制板是单向受力，横向分布筋大多按构造要求布置，而宽板实际受力状态是四边支承，两侧边板带可视为对中间板带的弹性支承，整体的宽板实际发生的横向弯矩不容忽视，如果仅套用预制板原设计，横向配筋有可能不够，特别是斜交板更不能忽略横向弯矩的作用。
某L=13m 跨大孔板汽车通道,板厚60cm,单线宽21m,未正式通车,仅在施工荷载作用下已有严重的纵横向裂缝和漏水，检测结果表明：左右两线的中间板带开裂特别严重，各有15条裂缝，共约30条，缝宽0.2mm，总长约180m,最长的约10m,见下图。
验算结果表明，板底下缘的横向配筋不足，不满足强度和抗裂要求，而边板的纵向弯矩也较大，因此对中间板带主要作横向加固，对边板主要作纵向加固。
加固后运营正常，效果良好。
筑龙网w ww .z hu lo ng .c om5m 斜交宽板顺桥向弯矩图 5m 斜交宽板横桥向弯矩图5m 跨简支现浇板（中板）计算结果比较(未计入安全系数)b=11.2恒载+汽车超-20序号顺桥向 横桥向 横 / 顺 1 正交 12.7 5.8 46% 2 30度斜交9.07.381%3(2)/(1)71% 126%4. 非结构性裂缝----温度、收缩等因素引起的裂缝：在桥梁普查和维修中常见遇到裂缝，验算能通过，但裂缝很多。
4.1. 典型的收缩裂缝××大桥引桥裂缝:××大桥建于1998年10月,设计荷载为汽—20，挂—100。
跨径组合为:16+10x20+54+136+54+6x20+10(m)20m 普通混凝土简支梁T 梁共16孔160片, T 梁的腹板开裂严重，裂缝间距约为0.5m ，大多数延伸到腹板高度的一半处，裂缝宽度在 0.2m 以下的约占80%，个别缝宽度达0.3mm ；梁的无损检测表明：混凝土强度推定值为20Mpa ，低于设计标号，混凝土浇灌质量较差。
下图是在160片梁的裂缝检测图中随机抽取的一张裂缝分布图筑龙网w ww .z较窄。
修复的措施是:缝宽<0.2mm 者封闭, 缝宽<0.2mm 者压注修复.仅对横隔梁进行了加固,修复后的荷载试验表明,承载力达到原设计标准,腹板没有出现新的裂缝.4.2. 大型水池的收缩裂缝—底板约束裂缝：钢筋混凝土结构，边长40多米，一次浇筑高度4.2m,施工时间是8月中旬至9月上旬，池壁裂缝在模板拆除过程中或混凝土浇筑后的第二天出现，裂缝沿池壁竖向分布，间距大多在2~3m 之间，（见附图）ww网w龙筑处理：由于池壁配有足够的钢筋，因此仅需对裂缝修复，没有必要另行加固，运行一年多以来证明这样的处理是正确的。
在维修工作中如果有档案记录，则更利于对裂缝性质作出判断，如运营两年后出现的裂缝，就不能都算在混凝土收缩的账上。
4.3. 钢筋布置不当引起的裂缝：结构的角隅位置出现原因不明的裂缝，可以检查设计图的钢筋布置，如陷或梁底空洞;每隔3m开凿12x6注浆孔，高压射水清洗空心板内壁；在梁底注浆孔位置安装12x6钢套管，两注浆孔之间钻d=26泄浆孔，预埋PVC管(d=1″)；埋深11.5cm筑龙网w ww .z hu l4.5. 预应力T 梁的梁底纵向裂缝：T 梁下缘由于钢筋与预应力管道密集，设计或施工不当而产生的裂缝和缺陷，可以利用高分子聚合物砂浆有效修复。
筑龙网w ww .z hu lo ng .c o m5. 裂缝修复工艺：5.1. 传统的裂缝修复工艺：传统的裂缝修复技术是扩缝（凿V 形缝）、埋管、封闭、压浆；采用的设备有空压机、贮罐气、贮浆罐、或压浆泵等，灌浆压力一般为0.2~0.4Mpa ，如示意图，比较适用于宽缝的大量浆液压注。
由于要人工操控压注，因此要定个压注的标准，一般推荐是吸浆率小于0.1L/min 时再持压几分钟即停止压注(标准太低，仅适用于大体积的灌缝)，受人为因素影响较大，难以保证裂缝的充盈饱满，特别是裂缝的末端。