混凝土橋梁施工裂縫防治措施

呂偉

摘要： 混凝土橋梁施工裂縫的成因千變?nèi)f化，處理的方法也多種多樣，上文所提及的只是工程實踐中比較常見的積累而總結(jié)出來，并且經(jīng)過實踐，這些方法都取得了非常不錯的效果。文章針對橋梁混凝土施工裂縫的形成原因，提出了相應(yīng)的防治對策。

關(guān)鍵詞：橋梁施工中;混凝土;裂縫;成因;控制

前 ?言

近年來，我國交通基礎(chǔ)建設(shè)得到迅猛發(fā)展，各地興建了大量的混凝土橋梁。混凝土最主要的缺點是抗拉能力差，容易開裂。混凝土開裂可以說是“常發(fā)病”和“多發(fā)病”，在橋梁建造和使用過程中，有關(guān)因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)致橋梁垮塌的報道屢見不鮮。應(yīng)進一步加強對混凝土橋梁裂縫的認識，盡量避免施工中出現(xiàn)危害較大的裂縫。

一、混凝土橋梁施工裂縫的形成原因

1.荷載引起的裂縫

混凝土橋梁在常規(guī)靜、動荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫，可分為直接應(yīng)力和次應(yīng)力裂縫兩種：

1.1 直接應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的直接應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。產(chǎn)生的原因如下幾種：①設(shè)計階段，計算模型與實際不符，結(jié)構(gòu)受力假設(shè)不符合實際情況，結(jié)構(gòu)剛度不足，構(gòu)造處理不當，荷載少算或漏算，設(shè)計斷面尺寸不足，內(nèi)力與配筋計算錯誤，鋼筋設(shè)置布置錯誤，結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有考慮施工的可能性，設(shè)計圖紙交代不清等;②施工階段，不加限制地堆放施工機具、材料;不按設(shè)計圖紙施工;隨意更改結(jié)構(gòu)施工順序;不對結(jié)構(gòu)做機器振動下的疲勞強度驗算等;③使用階段，超出設(shè)計載荷的重型車輛過橋;受車輛、船舶的接觸和撞擊;發(fā)生地震、爆炸、大風、大雪、等。

1.2 次應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的次應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。產(chǎn)生的原因有如下幾種：①在設(shè)計外荷載作用下，由于結(jié)構(gòu)物的實際工作狀態(tài)同常規(guī)計算有出入或計算考慮不周，從而在某些部位引起次應(yīng)力導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂;②橋梁結(jié)構(gòu)中經(jīng)常需要開槽、鑿洞、設(shè)置牛腿等，在常規(guī)計算中難以用準確的圖形進行模擬受力計算，通常都根據(jù)經(jīng)驗布置受力鋼筋，而大量研究表明，受力構(gòu)件挖孔之后，在孔洞附近密集，產(chǎn)生巨大的應(yīng)力集中。

2.溫度變化引起的裂縫

根據(jù)混凝土熱脹冷縮的特性，當環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，混凝土會發(fā)生變形，如變形受到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)會有應(yīng)力產(chǎn)生，當應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時就會產(chǎn)生溫度裂縫，引起溫度變化的主要因素有：

2.1 年溫差。一年四季溫度不斷變化，由于變化相對緩慢，對橋梁結(jié)構(gòu)的影響主要是導(dǎo)致橋梁的縱向位移產(chǎn)生，該情況一般可通過橋面伸縮縫、支座或者設(shè)置柔性墩等構(gòu)造措施來緩沖，只有當結(jié)構(gòu)的位移受到限制時才會引起溫度裂縫。我國的年溫差一般以一月和七月的月平均溫度作為變化幅度，考慮到混凝土的蠕變特性，年溫差內(nèi)力計算為混凝上的彈性模量應(yīng)當考慮一定的折減系數(shù)。

2.2 突然降溫。突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可以導(dǎo)致橋梁混凝土結(jié)構(gòu)外表面溫度突然下降，而內(nèi)部的溫度變化相對較慢而產(chǎn)生溫度梯度，由此造成應(yīng)力變化而出現(xiàn)裂縫。

2.3 日照。橋面板、主梁或橋墩側(cè)面受太陽曝曬后，溫度會大大高于其它部位，導(dǎo)致溫度梯度呈明顯的非線形分布，由于受到自身約束力的作用，導(dǎo)致局部的拉應(yīng)力較大，出現(xiàn)裂縫。

3.沉降引起的裂縫

由于基礎(chǔ)產(chǎn)生豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力。當其超過混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強度時，結(jié)構(gòu)開裂。

二、混凝土橋梁施工裂縫的防治對策

1.荷載引起裂縫的控制對策

控制直接應(yīng)力裂縫的方法：（1）多角度、全面、系統(tǒng)地分析結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，建立符合結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的計算模型，采用多種方法進行結(jié)構(gòu)計算并相互校核，做到計算準確、構(gòu)造合理、說明全面。（2）施工單位在施工前應(yīng)對設(shè)計文件進行復(fù)核，弄清設(shè)計意圖，嚴格按照設(shè)計文件和施工規(guī)范要求施工。（3）做好橋梁使用階段的養(yǎng)護、管理與維修，限制超載車輛通過。

2.混凝土施工的溫度裂縫控制對策

為了防止裂縫，減輕溫度應(yīng)力可以從控制溫度和改善約束條件兩個方面著手?？刂茰囟葢?yīng)力的措施有以下幾種：（1）拌合混凝土時用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;（2）嚴格控制混凝土的人模溫度。橋梁的大體積混凝土澆筑最宜選在春秋節(jié)施工，如果必須在夏季施工應(yīng)采取有效措施降低入模溫度，同時澆筑混凝土時最好不要讓混凝土在太陽下直接爆曬;（3）在混凝士中埋設(shè)水管，通入冷水進行內(nèi)部降溫;（4）夏天澆筑混凝土時減少澆筑厚度，利用澆筑層面散熱。

3.施工控制

嚴格控制混凝土施工配合比，根據(jù)混凝土強度等級和質(zhì)量檢驗以及混凝土和易性的要求確定配合比，嚴格控制水灰比和水泥用量，要求監(jiān)理嚴格監(jiān)督控制。把好質(zhì)量關(guān)，選擇級配良好的石子，控制砂的粒徑及含量，適當減少空隙率以減少混凝土收縮量，從而加強混凝土抗裂強度。養(yǎng)護實踐證明，混凝土養(yǎng)護工作，是整個施工過程中非常重要環(huán)節(jié)，忽視對混凝土的養(yǎng)護，既會降低混凝土的強度，又易使其在硬化過程中失水得不到及時補償而產(chǎn)生裂縫。更重要的是在高溫下施工，應(yīng)經(jīng)常澆水養(yǎng)護，一來可減少溫度產(chǎn)生的裂縫，二來可降低由于混凝土的收縮而產(chǎn)生的約束應(yīng)力，有效控制裂縫。

4.裂縫的修補方法

4.1 表面修補。裂縫的修補方法通常是表面修補，其優(yōu)勢十分明顯，常常處理表面裂縫以及深度裂縫，而且對于混凝土的結(jié)構(gòu)承載力影響很小。表面修補法，作為裂縫修補的常用技術(shù)，一般來講，其做法就是表面涂漿，即在混凝土裂縫的表面涂抹水泥漿，有些橋梁工程中采用環(huán)氧膠泥進行表面涂抹，往往由于應(yīng)力的存在，使得混凝土裂縫繼續(xù)開裂，此時可在裂縫的表面粘附玻璃纖維布，確保裂縫修補完整。

4.2 嵌縫法。嵌縫法是裂縫修補方法中非常有效的方法。所謂嵌縫法，即在混凝土的裂縫處開槽，在開好的槽內(nèi)填充止水材料，這樣既可對裂縫進行封堵，有利于裂縫外觀的平整。

4.3 灌漿法。當裂縫對橋梁結(jié)構(gòu)的影響較大的時候，或者橋梁對防滲有著較高的要求時，必須采用灌漿法進行處理。所謂灌漿法，簡而言之，就是采用真空壓力設(shè)備將漿質(zhì)料壓入裂縫中，漿質(zhì)料隨著時間的推移，會達到硬化，硬化后的漿質(zhì)料與混凝土形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的整體，既可以避免裂縫的存在，又具備很好的密封性能。漿質(zhì)材料通常有很多種，在工程中一般采用水泥漿或者環(huán)氧聚合物，對于裂縫比較嚴重的，可采用甲基丙烯酸酯以及聚氨酯作為漿質(zhì)料。

三、結(jié)束語

在混凝土橋梁施工中，裂縫的出現(xiàn)十分普遍，然而，裂縫不僅降低了橋梁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B能力和使用壽命，而且會引起混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕加快和混凝土的碳化等嚴重后果。當然，混凝土橋梁施工裂縫的成因是相當復(fù)雜的，防治對策必須考慮實工程際情況。只有搞清楚了裂縫的成因及其性質(zhì)，才能找出最行之有效的處治措施，才能使國家有限的建設(shè)資金發(fā)揮最大的經(jīng)濟效益。

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