橋梁結(jié)構(gòu)裂縫及其加固技術(shù)處理問題研究

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摘要：橋梁結(jié)構(gòu)常規(guī)裂縫機(jī)理的產(chǎn)生相當(dāng)復(fù)雜，單因素裂縫是很少的。但是，一般說來，裂縫主要是由一種或幾種因素引起的，其它因素只是起了裂縫繼續(xù)發(fā)展或加劇劣化的作用。因此，在分析裂縫產(chǎn)生的原因時，可以將裂縫形式與單因素或主要的兩、三種因素一一對應(yīng)起來，這種分析方法是最簡單、最直接，也是很有效的方法。

關(guān)鍵詞：橋梁；裂縫；加固

一、引言

橋梁結(jié)構(gòu)在施工和營運(yùn)使用過程中。 常常會出現(xiàn)各種不同形式的裂縫。 其中，由磚、石和混凝土構(gòu)筑而成的橋梁結(jié)構(gòu)物，由于磚石砌體及材料的抗拉能力較弱，稍微受拉就會產(chǎn)生裂縫。 因此，對于磚、石和混凝土結(jié)構(gòu)物來說，產(chǎn)生裂縫幾乎是不可避免的。 這就需要我們對橋梁結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行分析并及時進(jìn)行加固技術(shù)處理。

二、橋梁結(jié)構(gòu)常規(guī)裂縫機(jī)理分析

1.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫?；炷潦钱?dāng)今橋梁結(jié)構(gòu)中使用最廣泛、應(yīng)用量最大的一種材料。 因?yàn)樗梢耘渲瞥刹煌瑥?qiáng)度、不同性能和不同形狀的各種混凝土結(jié)構(gòu)物，并有效好的耐久性， 除非受到侵蝕性環(huán)境的化學(xué)腐蝕或者遭到物理破壞， 混凝土幾乎具有無限的生命潛力。 但大多混凝土都是帶裂縫工作的，有的裂縫并不影響混凝土的使用，但涉及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度裂縫的存在和發(fā)展，將使相應(yīng)部位構(gòu)件的承載力受到一定程度的削弱，同時裂縫還會引起保護(hù)層剝落、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、持久強(qiáng)度低等，甚至危害橋梁的正常運(yùn)行和縮短其使用壽命。

2.混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理原則。工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論分析說明，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，只是有些裂縫是無害的或可控制的。 如果對建筑物的抗裂要求過嚴(yán)，必將付出太大的經(jīng)濟(jì)代價，甚至無法實(shí)現(xiàn)。 科學(xué)的要求應(yīng)是將裂縫的有害程度控制在允許范圍之內(nèi)。 筆者認(rèn)為我國的設(shè)計規(guī)范規(guī)定的應(yīng)靈活一些，對荷載產(chǎn)生的裂縫規(guī)定寬度限制，設(shè)計方法可由設(shè)計人員選取。

3.混凝土結(jié)構(gòu)的微觀裂縫與宏觀裂縫。微觀裂縫的特點(diǎn)是細(xì)而短，肉眼不可見。一部分微裂縫存在于砂漿中；一部分存在于骨料與砂漿的界面上。 這種裂縫一般產(chǎn)生于混凝土硬化時，由于內(nèi)應(yīng)力或應(yīng)力流的轉(zhuǎn)向而致，它可用混凝土的構(gòu)造理論加以解釋。

三、橋梁結(jié)構(gòu)裂縫問題產(chǎn)生的原因

1.橋梁自身應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。橋梁自身的應(yīng)力產(chǎn)生裂縫的種類分為橋梁收縮引起的裂縫和溫度差異引起的裂縫兩大類。第一，橋梁收縮引起的裂縫問題。橋梁的收縮實(shí)際上是因?yàn)轫旁谶M(jìn)行凝固的時候內(nèi)外的收縮不均勻，導(dǎo)致表面上的砼所受到的拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了抗拉的強(qiáng)度，從而出現(xiàn)了橋梁的裂縫。橋梁在施工的過程中，混凝土筑后四小時左右時，水泥水化的反應(yīng)異常激烈和活躍，此時也是分子鏈逐漸產(chǎn)生和形成的關(guān)鍵時期。分子鏈形成的時候會出現(xiàn)泌水，這就說明混凝土并沒有完全硬化，這就導(dǎo)致塑性收縮的產(chǎn)生。另外，混凝土硬化以后，混凝土表面的泌水會逐漸蒸發(fā)，溫度也會下降，這時候混凝土的體積會減小，所以會出現(xiàn)縮水干縮的情況。第二，溫度差異引起的裂縫問題。溫度差異引起的裂縫實(shí)際是砼在水泥的凝固過程中放熱、太陽光的強(qiáng)烈照射、電弧進(jìn)行焊接時引起的溫度變化，在這些溫度的變化下，能夠引起收縮和膨脹的情況發(fā)生，導(dǎo)致溫度應(yīng)力超過砼所能承受的強(qiáng)度，從而出現(xiàn)橋梁裂縫。每年的溫度均存在很大的差異，但是溫度的變化一般來說比較緩慢，對橋梁的主要影響是導(dǎo)致其縱向出現(xiàn)位移。橋梁的面板和主要支柱、橋身側(cè)面受到太陽的直射后，局部溫度要比其他地方的溫度高得多。這樣就導(dǎo)致橋梁自身受到約束，橋梁被曬的局部拉應(yīng)力相對較大，這樣就出現(xiàn)了裂縫。

2.橋梁荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。荷載裂縫一般是指混凝土橋梁在常規(guī)的動靜狀態(tài)荷載以及橋梁的次應(yīng)力下產(chǎn)生的裂縫。荷載裂縫主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫，直接應(yīng)力裂縫就是指橋梁在物體的直接荷載下引起的外部應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。這種裂縫主要是橋梁表面的荷載超過了它所能承受的應(yīng)力。次應(yīng)力裂縫是指橋梁在外部荷載的基礎(chǔ)上所引發(fā)的次生應(yīng)力所產(chǎn)生的裂縫。

四、橋梁結(jié)構(gòu)裂縫問題的加固技術(shù)處理

1.橋梁裂縫常見的處理方法有三種，即表面封閉修補(bǔ)法、壓力灌漿修補(bǔ)法、填充鋼板法。由于橋梁出現(xiàn)裂縫的原因各種各樣，所以處理裂縫的方法也須根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行判定。表面修補(bǔ)的具體做法是沿著混凝土裂縫的表面鋪上薄膜材料，在施工的時候?qū)⒒炷恋谋砻嬗盟⒆哟蛎?，將混凝土表面的裂縫填平。也可以采用瀝青進(jìn)行修補(bǔ)縫合，但是這種方法的漿液很難灌入。表面修補(bǔ)的方法適合運(yùn)用在裂縫很淺的橋梁上，即橋梁內(nèi)部并沒出現(xiàn)裂縫，基本穩(wěn)定，為了防止出現(xiàn)更大的裂縫，可以采用表面修補(bǔ)的方法。表面修補(bǔ)法可以采取將混凝土或石灰填充裂縫的方法，也可以在裂縫的表面進(jìn)行抹灰的方法，這些方法非常簡單，工程不大。但是它能阻止裂縫變大，從而導(dǎo)致橋梁的鋼筋受到侵蝕，出現(xiàn)深層裂縫。壓力灌漿法分為水泥灌漿、石灰灌漿、化學(xué)物質(zhì)灌漿、瀝青灌漿。噴漿修補(bǔ)是一種在經(jīng)過處理的裂縫表面，噴射一層密實(shí)的水泥砂漿保護(hù)層，來封閉裂縫的修補(bǔ)方法。噴漿前，需要把結(jié)構(gòu)表面的剝離部分除去。再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。水泥灌漿適合橋梁的裂縫分布不均勻的情況下使用。石灰灌漿可以通過砼中不同的壓力形成的孔眼將石灰漿灌入橋梁裂縫中。石灰的黏稠度可以根據(jù)橋梁裂縫的實(shí)際情況進(jìn)行考慮?；瘜W(xué)物質(zhì)是一種新型的橋梁裂縫修補(bǔ)方法，它主要采用先進(jìn)的化學(xué)材料修補(bǔ)裂縫，可以在很大程度上改變灌漿材料的性能。它的優(yōu)勢在于可以將很細(xì)的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，而且操作非常簡捷，修補(bǔ)的效果非常好?；瘜W(xué)灌漿法現(xiàn)在已經(jīng)在橋梁裂縫的修補(bǔ)方面得到了廣泛的應(yīng)用。填充鋼板法，就是當(dāng)鋼筋混凝土構(gòu)件產(chǎn)生主拉應(yīng)力裂縫時，可對裂縫先進(jìn)行處理之后，再在裂縫處粘結(jié)鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘合方向應(yīng)和裂縫方向垂直。

2.梁式結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)技術(shù)也是加固技術(shù)處理的重要方法之一。梁式橋上部加固可以采用各種不同的方式，主要視橋梁的實(shí)際情況，承載能力的減弱程度以及今后的使用要求而異。一般來說，主要采取擴(kuò)大原結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面，以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度；以新的結(jié)構(gòu)代替舊的抗力不足的結(jié)構(gòu)；改變原結(jié)構(gòu)的受力體系，使控制截面變矩的峰值減??；對原結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，改變原結(jié)構(gòu)的受力圖式，以達(dá)到提高橋梁剛度和強(qiáng)度的目的。

五、結(jié)語

在橋梁工程中橋梁產(chǎn)生裂縫問題是很難避免的。不僅僅因?yàn)楣こ淌┕さ脑?，更重要的是自身的?yīng)力所導(dǎo)致的。雖然目前橋梁結(jié)構(gòu)存在的裂縫問題比較普遍，但是只要在設(shè)計和施工中能認(rèn)識到橋梁結(jié)構(gòu)常規(guī)裂縫機(jī)理，同時采取相應(yīng)的一些橋梁結(jié)構(gòu)裂縫加固處理技術(shù)，裂縫問題是可以減少甚至可以避免的。在施工的過程中，充分考慮橋梁的各方面，力求做到減少橋梁裂縫的產(chǎn)生。當(dāng)橋梁出現(xiàn)淺層的裂縫時，應(yīng)該積極做好修護(hù)工作，避免裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大。在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，應(yīng)該進(jìn)行合理的設(shè)計與預(yù)防。在原材料的購買上，應(yīng)該非常慎重，將原材料的質(zhì)量放在首位。在施工的過程中，應(yīng)該充分考慮施工的合理性與科學(xué)性，注重效率的同時，更應(yīng)該保質(zhì)保量，嚴(yán)令禁止“豆腐渣”工程。在橋梁施工的管理上，也應(yīng)該嚴(yán)格，這樣不僅可以提高橋梁的質(zhì)量，也能減少橋梁裂縫的出現(xiàn)。必須要避免因?yàn)闃蛄旱牧芽p導(dǎo)致意外事故的發(fā)生，給人們的生命造成不安全隱患。

參考文獻(xiàn)

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