論橋梁項目混凝土T梁裂縫特征及分類處理措施

王 普

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

當前橋梁工程結構以現澆鋼筋混凝土結構為主，由于施工技術、外部環境、載荷分布等因素的影響，混凝土結構難免會出現裂縫，會嚴重影響混凝土結構的整體強度、承載力，威脅橋梁結構的整體安全[1-2]。因此，必須針對已存在的混凝土T梁裂縫進行分析，總結其主要特征，明確裂縫的形成原因，提出有效的裂縫分類處理措施，以保障T梁結構的穩定性和安全性。

1 工程概況

某公路橋梁全場45 m，梁體采用C55混凝土簡支T梁形式，通過架橋機械設備進行安裝，濕接縫混凝土為C50，預應力筋采用強度較高的鋼絞線，鋼筋采用HPB235、HRB335。該公路橋梁項目服役10年后，部分T梁翼緣板開裂，出現結構滲水、析白問題。

2 裂縫特征分析

2.1 裂縫分布狀態

首先逐一標記開裂的T梁翼緣板，拍照取證并畫出裂縫分布圖，如圖1所示，具體裂縫數據包括數量、長度、深度等。

圖1 裂縫分布示意圖

T梁長度為L，Fs為濕接縫處的裂縫數量，Fd為擋砟墻處的裂縫數量，S為裂縫長度最大值，D為裂縫寬度最大值，裂縫參數統計情況見表1。

表1 裂縫參數統計

根據表1可知：1）擋砟墻處的T梁翼緣板裂縫共401條，濕接縫處的T梁翼緣板裂縫共92條，前者裂縫數量占比81.7%，說明裂縫集中在擋砟墻處；2）最長裂縫長1 322 mm，位于13#T梁翼緣板；3）最寬裂縫寬120 mm，位于3#T梁翼緣板；

2.2 裂縫部位混凝土密實度檢測

基于超聲波檢測原理和設備對T梁泄水孔處的裂縫寬度、混凝土密實度進行測量分析，定位混凝土內部的結構缺陷[3-4]。

（1）單個T梁可劃分四個測量區域，每個測量區域均間隔50 mm、100 mm、150 mm布設三個測點。

（2）需檢測的T梁共36個，因此需設置432個測點，測量結果表明T梁泄水孔處的混凝土結構超聲波波速偏低，但密實度符合要求。

2.3 裂縫部位鋼筋保護層厚度檢測

通過定位儀器測定翼緣板處的鋼筋保護層厚。

（1）每個T梁取設置6個測點，36個T梁共設置216個測點，測得鋼筋保護層厚度范圍為35～48 mm。

（2）根據上述厚度范圍內的鋼筋保護層出現Q，得到C-Q分布直方圖，如圖2所示，結合直方圖確定鋼筋保護層厚的分布情況。

圖2 C-Q分布直方圖

根據C-Q分布直方圖可知：T梁翼緣板處的鋼筋保護層厚集中在35～48 mm之間，根據施工規范可知混凝土保護層厚安全范圍為35～45 mm，實際測量發現3處不符合厚度要求，整體合格率達97%，基本達到施工設計要求。

2.4 梁體受力特征分析

利用有限元分析軟件對T梁進行建模分析，分析內容主要包括二期恒載、活載組合作用下T梁翼緣板的受力狀態[5-6]。

（1）根據施工設計要求可知二期恒載取為180 kN/m2，活載組合為行車載荷+自重載荷+二期恒載+預應力+溫度應力+收縮應力。

（2）根據有限元分析可知二期恒載、活載組合共同影響下，翼緣板承壓，截面應力均值為負，最大壓應力位于L/2處，如圖3所示。

圖3 二期恒載作用下L/2截面應力

2.5 裂縫類型判定

T梁裂縫寬度均不超過115 mm，深度不超過120 mm，長度不超過1 322 mm，建立深度H、長度5的相關函數，如D′=D，H′=H/590，S′=S/6 050，再畫出散點圖，總結裂縫特征，系數D′、H′、S′散點分布如圖4所示。

圖4 系數D′、H′、S′散點分布

根據圖4可知，該橋梁的T梁翼緣板裂縫寬度、深度、長度的最大值基本不相關，裂縫處的鋼筋保護層厚度、混凝土密實度總體達到施工設計要求，可初步確定鋼筋保護層不足、結構外力是導致T梁翼緣板開裂的主要原因，即混凝土配比不合理、混凝土養護不到位、季節溫差等因素是導致混凝土出現收縮裂縫的主要原因。

3 處理對策

3.1 總體方案

細小裂縫幾乎不會影響T梁承載力、強度，但裂縫繼續發展可能會導致裂縫內部的混凝土碳化剝落、鋼筋銹蝕，威脅橋梁結構安全[7-8]。

（1）公路橋梁施工規范明確了預應力混凝土梁裂縫安全范圍0.15～0.20 mm，但未具體規定裂縫的長度、深度。

（2）該公路橋梁的T梁裂縫屬于收縮型裂縫，寬度最大不超過115 mm，表面出現滲水、泛白，但裂縫拓展基本停止。根據裂縫修復處理規范，基于裂縫的寬度、深度合理歸類裂縫，確定灌漿法、表面封閉法等裂縫修復技術的主要參數和使用要點，具體見表2。

表2 裂縫精細分類治理工藝要點

（3）基于表2所列分類標準：1）裂縫寬0.15 mm時，D′=0.15；2）裂縫深80 mm時，H′=0.14。

（4）畫出D′=0.15、H′=0.14對應線條，發現2#、9#、11#、16#梁裂縫最大寬度小于0.15 mm，深度最大值小于80 mm，采用Ⅳ類方法修復全部裂縫，其他梁體裂縫依據表2給出的施工要點進行分類處治。

3.2 主要工藝

灌漿修補法工藝流程：清縫→鉆孔→粘貼注漿嘴→封縫→養護→試漏→注漿→鏟掉封縫膠及注漿嘴→表面封閉處理。

3.2.1 灌漿修補法要點

（1）清理裂縫附近的混凝土表面灰塵，如裂縫為Ⅰ類，還需順裂縫方向做“V”形槽。

（2）依據水泥50%～60%、膠液40%～50%比例配制裂縫密封材料，普通水泥、白水泥按照2∶8配比，封縫寬度15～20 mm，進行2～3次封縫處理后進行必要養護，待封縫漿液達到設計強度后進行滲漏試驗。

（3）通過壓氣方式進行滲漏試驗，氣壓0.2～0.4 MPa，確認不漏氣后灌注密封漿料。

（4）灌注密封漿料時從低到高端灌注，當裂縫高端有漿液溢出時停止灌注，保持氣壓恒定，進行封嘴。

3.2.2 表面封閉處理法要點

裂縫表面封閉材料由封縫膠、水泥按照封縫膠50%～60%、水泥40%～50%配制而成。普通水泥∶白水泥=2∶8，如裂縫為Ⅲ類，應進行3～5次封縫，如裂縫為Ⅳ類，應進行2～3次封縫，等封縫膠水泥發白后再用砂紙磨光。

3.3 治理效果

采用上述措施對該公路橋梁T梁翼緣板裂縫進行分類處治后，運營一年多時間未發現明顯裂縫，也沒有滲漏、泛白現象，達到預期效果。

4 結論

分析T梁狀態及荷載作用下的受力分析確定梁體裂縫的形成原因，提出分類處理措施修復裂縫，達到了預期效果，主要結論如下：

（1）該橋梁T梁翼緣板裂縫主要是收縮裂縫，主要原因是混凝土配比不合理、養護不到位、季節溫差等。

（2）根據有限元分析可知，裂縫基本不影響橋梁結構強度，主要考慮裂縫對結構耐久性的影響。

（3）基于梁的寬度和深度將梁翼緣板裂縫分為四類，采用灌漿法、表面封閉法對裂縫進行分類處理，實踐證明效果良好。