钢筋混凝土轻型薄壁桥台裂缝检测与原因分析
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摘要:本文对于高速公路桥梁广泛使用的钢筋混凝土轻型薄壁桥台的裂缝检测及原因分析作了简要介绍。
关键词:轻型薄壁台；裂缝检测情况；原因分析
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
1.引言：轻型薄壁桥台广泛适用高速公路中小桥涵及通道结构物中，此类设计的优点更多体现在增加通道有效宽度及高填土方路基。本文主要对高速公路桥梁轻型薄壁桥台检测情况和裂缝形成的主要原因谈谈自己的看法。
裂缝为混凝土桥梁最常见的劣化现象，是构件破坏的征兆，也是导致内部钢筋腐蚀的主要原因，其宽度无论大小均对桥梁结构耐久性产生影响，尤其结构裂缝对桥梁使用年限的影响最大，裂缝对结构影响还视其性状形态（包括其发生的位置、走向、长度宽度及深度）和是否随环境、时间、荷载的变化而发生量的增减而确定，对出现裂缝的构件检测和处治是结构物日常养护工作的重点，是保证此类桥梁正常使用年限的重要因素。 2 桥台裂缝检测情况 2.1 裂缝检测要求
桥台检测发现裂缝时，应建立裂缝检测档案，详细描述裂缝的发生位置及走向，量测并记录裂缝的宽度和长度，现场进行标记、标注，判断是否为结构裂缝或非结构裂缝，根据数次检测结果判定是否继续发展恶化危及桥台安全。对台身裂缝要探明裂缝是否延伸到承台或帽梁顶面，对宽度大于0.3mm的裂缝采用非破损法（必要时可用取芯法）测试裂缝深度，掌握病害发展情况，以确定对结构安全影响程度。2.2 裂缝情况描述
轻型薄壁桥台台身裂缝一般有横向裂缝和竖向裂缝两类。
（1）横向裂缝一般发生在桥台的1/3高处，裂缝宽度较细小，普遍在0.08～0.20mm之间，个别裂缝最大宽度达0.30mm，靠台身外侧（即与侧墙连接处台身）裂缝宽度较大，且裂缝数量居多，裂缝基本未通长于桥台宽度范围，个别裂缝有断续分布，一般出现在桥台较高（超过4米）的薄壁台中，出现此类型裂缝的桥梁数量较少，具有个别性（见图1）。
图1某高速公路通道桥薄壁桥台裂缝示意图（横向裂缝）
（2）竖向裂缝分布位置及走向存在一定的规律性，均由台身中下部位向底部和顶部延伸，但基本没有延伸至承台或帽梁顶面，裂缝宽度均呈中间宽两端窄，大部分宽度在0.10～0.24mm之间，部分裂缝宽度超过0.24mm，最宽的裂缝达0.4mm，经测试宽度较大的裂缝深度在8～30mm之间。通过多次延续性的检测和对通常年限不同的桥梁检测情况来判断，大部分裂缝是发生在施工后至通车时期，个别宽度较大者在后期有所发展（见图2）。出现该类型裂缝的桥梁数量较多，具有普遍性，如某高速公路刚建成通车一年半时间全线就发现有50座桥梁有该类型裂缝。
图2某高速公路通道桥薄壁桥台裂缝示意图（竖向裂缝）
3裂缝原因分析 3.1 横向裂缝
按照相关的施工规范要求，轻型桥台必须在安装梁板后才可以进行台背填土，且大型振动压路机不得靠近台身位置。但是在施工中由于某种原因在梁板未安装时，就进行台背填土，用振动压路机靠近台身碾压，并且填土达到 1～2m后就进行梁板安装。这种违规操作削弱台身抵抗填土及振动压路机产生的荷载效应的能力，已给台身留下隐患。根据横向裂缝的发生位置分析，1/3处为桥台作为悬臂梁模拟压力受力时弯矩最大点，多数为桥梁台后填土较高，土质为液性低黏性土，类似软土地基，较早发现于通车前两年时期，应为桥面板安装后，在车辆活荷载及软土自然下沉作用下引起台背软基滑移，导致桥台受力模型改为简支梁，1/3台高处出现受剪裂缝。横向裂缝对桥梁的结构性能影响较大，危害性强，尤其裂缝贯通极易引起混凝土突然开裂，钢筋受力在长期屈服应力状态下，会大大缩减结构使用年限，同时存在很大的安全隐患。应引起养护部门高度重视，及时观察裂缝变化，视严重程度作出维护和补强对策。所以贯通桥台的横向裂缝应判断为结构裂缝，是桥台裂缝中最严重的病害。 3.2 竖向裂缝
竖向裂缝出现在薄壁桥台中较为普遍，且裂缝多为早期产生。由于桥台宽度较大，目前高速公路桥面基本有四～六车道，桥台宽度有24.5～33.0m，双幅桥梁中间设有1道沉降缝，其半幅桥台宽为12.25～16.5m，有些斜交或位于互通立交等复杂路段其桥台侧更宽，桥台高度一般在3～5m，桥台宽度是高度的3～4倍。因为桥台本身为大面积混凝结构，容易受混凝土品质影响，其中水泥品种，水灰比大小、粗细骨料配比、施工时环境条件、养护环境温度条件等均可影响混凝土的收缩程度而导致竖向裂缝发生，而为赶工期使用早强水泥，其终凝时间短，初期水化反应很快，水化热很大也是产生裂缝的原因之一。另外，从桥梁建成后3次不同时期检测记录分析，通车前裂缝发生的占多数，通车2年后发生的占少数，而且该种裂缝发展稳定，对裂缝进行修补后基本没有恶化发展，尽管部分裂缝宽度大于0.2mm，甚至个别裂缝达到0.4mm，但仍可判定此类发展稳定，无恶化成长的裂缝为非结构裂缝，是为温度裂缝、干缩裂缝和大体积混凝土裂缝等。
3．3、斜向不规则裂缝。
此类裂缝若发生在侧墙部位对结构物受力性能影响不大， 做灌注处理即可；但若发生于桥台前墙部位则说明桥台基础承受的静土压力发生动态变化， 或基础下土壤液化引起地基变形，致使桥台向桥梁方向倾斜扭转，其劣化程度要高于水平裂缝，对桥台结构性能影响更大。大于0．2 m m 的裂缝应引起高度重 ，在裂缝发生后及时采取补强措施。
4. 保证薄壁桥台施工质量的建议
通过对以上薄壁桥台台身裂缝主要原因的分析，为了保证薄壁桥台台身施工后良好的外观质量及通道使用的长久可靠性，有以下几点建议：
4.1在材料选择过程中，碎石应选择5 mm～40 mm具有连续级配的碎石，且其压碎值、含泥量等应符合规范要求；水泥应选择安定性较好的普通硅酸盐水泥；黄砂应选择级配良好、质地坚硬、颗粒纯净的中粗砂。
4.2在施工过程中，原材料严格按施工配合比进行计量，不得随意增减，控制好每一盘的坍落度，一般3 cm～5 cm为宜，控制搅拌时间不小于90 S，水灰比不大于0．55，浇筑分层厚度控制在30 cm～50 cm为宜，同时控制好每一层的浇筑时间，以免出现由于温差的巨大变化或浇筑后混凝土的收缩大小不一致，使混凝土在凝结硬化过程中产生裂缝。
4.3掌握好薄壁桥台的施工环境十分重要，薄壁桥台混凝土浇筑施工温度在5℃-30℃较为适宜，尽量避开冬季施工，否则需采取防冻措施，混凝土浇筑完成待初凝后，应及时加强养护，保持好混凝土内外较小的温度差和充分的湿润度。
4.4在钢筋混凝土薄壁台身中，台身混凝土主要以承受抗压强度为主，以抗拉强度为辅，而台身钢筋则是以抗拉强度为主，以抗压强度为辅。因此对于任意一薄壁台身高度在5 m以上的薄壁桥台，为了保证薄壁桥台施工的高质量，施工前进行台身截面尺寸、配筋量及混凝土强度验算是很必要的。根据施工经验和多次的实施验算证明，薄壁台身高度不小于5 m 以上的薄壁桥台，其主筋控制在15 cm内一道，台身厚度控制在不小于50 cm，对施工与质量是较为有利的。5 .结语
轻型薄壁桥台广泛适用高速公路小桥涵及通道结构物中，此类设计的优点更多体现在增加通道有效宽度，但高填土方路基，也容易造成裂缝的普通发生，将来新建线路该类型桥台可从设计、材料、施工工艺等多方面因素来考虑消除裂缝的应对措施。养护管理期间应对轻型薄壁桥台及时检测，详细记录裂缝位置数量类型、分析原因、跟踪观察裂缝发展趋势，正确判定裂缝劣化程度，采取合适的处治方法，及时排除桥梁的安全隐患，确保营运安全。
6.参考文献：
[1]《工程结构裂缝控制》 王铁梦著，中国建筑工业出版社，1999.
[2]《桥梁检测与维修加固手册》 张劲泉，王文涛著，人民交通出版社，2007.
[3]《公路桥涵养护规范》JTG H11-2004，人民交通出版社，2004.