某市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫普查及結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用探討

摘 要：裂縫是市政橋梁結(jié)構(gòu)的常見病害，危及橋梁使用的安全。為了進(jìn)一步提高橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的控制水平，本文將以某市政橋梁工程作為案例進(jìn)行研討，通過對(duì)該橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的了解，基于結(jié)構(gòu)加固的視角，探討相關(guān)加固增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：市政橋梁；結(jié)構(gòu)裂縫；加固技術(shù)

1 某市政橋梁工程結(jié)構(gòu)裂縫的普查情況

某鋼筋混凝土連續(xù)箱市政橋梁的梁高、底板寬度、腹板厚度、橋面寬度分別為1.6m、4.5m、0.45m、16.5m，橋梁為4車道，采用C50混凝土，荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為城-4級(jí)，為避免運(yùn)營期間出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，相關(guān)部門對(duì)該橋梁的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行普查，并預(yù)測(cè)裂縫的發(fā)展趨勢(shì)。

1.1 裂縫普查

在橋梁荷載試驗(yàn)之前，對(duì)該橋梁的裂縫展開全面普查，發(fā)現(xiàn)橋梁的東側(cè)和西側(cè)橋面均有寬度不等的裂縫，其中東側(cè)橋面為兩道縱向裂縫，距離防撞墻2m，寬度分別為0.4mm和1.25mm，長度分別12m和9m；西側(cè)橋面為一道縱向裂縫和一道橫向裂縫，縱向裂縫與防撞墻距離為1.8m，位于翼緣板的端部，寬度和長度分別為0.66mm和7.4m，而橫向裂縫在支座的1/3L位置，裂縫的寬度和長度分別為1.09mm和0.20m。以上的裂縫目前相對(duì)穩(wěn)定，其寬度和長度的發(fā)展，以及是否發(fā)展新的裂縫，均有諸多的不確定性。

1.2 裂縫成因

在普查的基礎(chǔ)上，對(duì)裂縫的成因展開同步分析，發(fā)現(xiàn)以上裂縫的成因可歸納為三個(gè)方面：首先是拆模時(shí)間控制失誤，未得終凝的混凝土在外界干擾下，譬如施工人員行走、機(jī)械設(shè)備振動(dòng)等影響，就會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的受力微觀裂縫，并逐漸擴(kuò)大，最終成為橋面板質(zhì)量的薄弱部位；其次是沒有保護(hù)好橋面板上層鋼筋，導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)嚴(yán)重位移，譬如負(fù)筋被施工人員踐踏后變彎，使得支座的負(fù)彎矩不足以形成抗裂作用，在鋼筋鈍化后，侵蝕的鋼筋就會(huì)逐漸產(chǎn)生銹脹力，進(jìn)而導(dǎo)致順筋裂縫的出現(xiàn)；再次是早強(qiáng)劑添加超量，從而降低了混凝土的抗拉強(qiáng)度，這也是裂縫產(chǎn)生的主要原因。

2 案例市政橋梁結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用建議

針對(duì)案例市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的基本情況，從結(jié)構(gòu)加固的角度應(yīng)用相關(guān)的增強(qiáng)技術(shù)，較具可行性的有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法、增設(shè)縱梁加固法，通過這些加固增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上改善了橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，并控制結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

2.1 加大截面加固法

加大截面的加固原理，是通過增加混凝土構(gòu)件截面的面積或者加配主筋，以提高構(gòu)件在承載方面的能力，以此達(dá)到加固的效果，其中截面面積增加的加固方法較為常見。這種方法是在找出混凝土受壓區(qū)截面位置后，一方面在受壓區(qū)域增加鋼筋，提高截面的配筋率，但同時(shí)要求進(jìn)行混凝土保護(hù)層的澆灌，另一方面是橋下凈空受到限制時(shí)，以分段焊接的方式，在保持原來結(jié)構(gòu)承載力恒定的狀態(tài)下，控制焊接新增受力鋼筋與原結(jié)構(gòu)鋼筋時(shí)的熱變形程度，避免產(chǎn)生不安全因素。

2.2 外部粘貼加固法

外部粘貼的加固原理，是利用環(huán)氧樹脂等粘合劑，將型鋼等加固材料粘貼在待加固的結(jié)構(gòu)部位，以提高加固部位的承載能力。這種加固方法，適用于需要大幅度提高承載力的橋梁結(jié)構(gòu)部位，因此對(duì)粘結(jié)的質(zhì)量控制要求相對(duì)較高，而且在加固過程中，加工成型難度比較大。為保證加固的質(zhì)量，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身的尺寸大小，選擇合適的加固材料，以及控制加固材料的彈性模量，以保證加固結(jié)構(gòu)部位受力的可傳遞性。加固型鋼等的兩端，要求進(jìn)行錨固，同時(shí)涂刷防銹漆和涂抹環(huán)氧樹脂砂漿，以免加固材料的銹蝕。筆者認(rèn)為這種加固方法可用于裂縫的臨時(shí)性加固，但不能作為永久加固的方式，應(yīng)作為其他裂縫加固的輔助補(bǔ)充方式。

2.3 外部預(yù)應(yīng)力加固法

外部預(yù)應(yīng)力的加固原理，是增加待加固部位結(jié)構(gòu)構(gòu)件的初始預(yù)應(yīng)力，以抵消結(jié)構(gòu)受拉時(shí)的部分自重應(yīng)力，從而達(dá)到閉合裂縫的效果，對(duì)于橋梁承載力的提高，具有明顯的加固效果。這種加固方法具有良好的抗裂效果，主要有預(yù)應(yīng)力拉桿加固和外部預(yù)應(yīng)力鋼束加固兩種方式。前者適用于預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的下緣受拉區(qū)域加固，可將水平補(bǔ)強(qiáng)拉桿布置在加固部位，同時(shí)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗彎和抗剪強(qiáng)度，視情況選擇水平撐式拉桿、下?lián)问嚼瓧U、組合式補(bǔ)強(qiáng)拉桿等，必要時(shí)可同時(shí)利用三種模式的拉桿；而后者適用于梁肋側(cè)面、翼緣板等部位，主要采用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲，布置曲線模式的預(yù)應(yīng)力鋼束絲，以及安裝張拉設(shè)備，增強(qiáng)梁體受拉區(qū)域的預(yù)壓應(yīng)力。

2.4 改變結(jié)構(gòu)體系加固法

改變結(jié)構(gòu)體系的加固原理，是通過橋梁結(jié)構(gòu)體系的改變，譬如增設(shè)支撐、鋼桁架等，控制截面彎矩峰值。以增設(shè)支點(diǎn)法為例，該加固方法的目的是控制結(jié)構(gòu)變形，因此需要減小結(jié)構(gòu)的結(jié)算跨徑，具體施工方法為增設(shè)永久性的支撐或者橋墩，將支撐結(jié)構(gòu)的受壓荷載，傳遞到橋梁下部的承重結(jié)構(gòu)，或者在不具備較高航運(yùn)要求時(shí)候，通過減小橋下凈空，通過受彎后的支撐結(jié)構(gòu)間接傳遞荷載，同樣可以達(dá)到加固的效果。除此之外，增設(shè)縱梁也是改變結(jié)構(gòu)體系的重要加固方式，但前提條件是主梁梁體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)良好，而且可允許中斷交通，將具有較高承載力和剛度水平的新縱梁，與舊梁連接在一起，以形成整體性的受力結(jié)構(gòu)體系，具有拓寬性的加固效果。

3 結(jié)束語

綜上所述，市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫具有不同程度的危害性，在加固結(jié)構(gòu)之前，需要對(duì)裂縫進(jìn)行普查，以確定裂縫形成的主要原因，并根據(jù)裂縫的類型和成因，以及從結(jié)構(gòu)加固的角度應(yīng)用合適的加固增強(qiáng)技術(shù)，較具可行性的有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預(yù)應(yīng)力加固法、改變結(jié)構(gòu)體系加固法、增設(shè)縱梁加固法，通過這些加固增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用，在一定程度上改善了橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，并控制結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，但相關(guān)的加固施工技術(shù)細(xì)節(jié)，需要結(jié)合不同市政橋梁結(jié)構(gòu)工程加固的實(shí)際條件和需求，進(jìn)行因地制宜地調(diào)整和完善，以此提高技術(shù)的適用性水平。

參考文獻(xiàn)

[1]張文化.橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修補(bǔ)技術(shù)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（7）：30.

[2]陳文俊，許友梅.淺談橋梁混凝土裂縫的成因及控制措施[J].黑龍江交通科技，2013，（3）：90.

[3]張明喜.橋梁混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的處理方法探析[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011，（18）：167～168.

[4]吳堅(jiān)，趙艷.橋梁混凝土裂縫的成因、預(yù)防及處理方法[J].水電站設(shè)計(jì)，2011，（4）：37～38.

作者簡介：彭旭升（1979-），男，漢族，廣東省興寧市人，助工，2007年畢業(yè)于廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通機(jī)電專業(yè)。