橋梁施工中出現(xiàn)橋梁裂縫的原因探究

霍一波

摘 要：橋梁結(jié)構(gòu)中，橋面裂縫是較為常見的工程主要危害，嚴(yán)重情況下會危及整個(gè)橋梁的安全。從橋梁設(shè)計(jì)及施工技術(shù)層面分析，市政橋梁工程也出現(xiàn)了前所未有的技術(shù)革新，無論是從橋梁的設(shè)計(jì)還是橋梁結(jié)構(gòu)的施工方面都有很大的創(chuàng)新，然而市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫時(shí)影響橋梁逐年加固的重要因素。本文以市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫為主要研究對象，從分析裂縫產(chǎn)生原因談起，闡述市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫加固技術(shù)處理的研究，供相關(guān)的設(shè)計(jì)和施工工作者以理論參考。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)；裂縫；分析；原因；研究

0引言

橋梁工程是連接城市主干道路交通，跨越障礙物的主要建筑形式，根據(jù)其跨度或者橋面寬度等，可以分為特大橋、大橋、中橋和小橋等。其施工質(zhì)量和裂縫的加固除險(xiǎn)工程越來越受到關(guān)注。同時(shí)，作為市政工程中連接道路的主要工程，橋梁的規(guī)劃設(shè)計(jì)得到國家的大力支持，不管是政策還是從資金上都加大了投入。市政橋梁工程中的裂縫是其最容易出現(xiàn)的一個(gè)質(zhì)量問題，這也似乎成為橋梁工程中不可避免的問題。但是，只要找到產(chǎn)生裂縫的原因，根據(jù)橋梁的類型和施工特點(diǎn)分析如何解決相關(guān)的裂縫問題，就會使得橋梁裂縫質(zhì)量問題得到很大程度的解決。

1 市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的主要原因

1.1由于橋梁自身應(yīng)力的影響

橋梁的自身應(yīng)力主要分為兩種，一種是橋梁收縮引起的形變，另一種是由于外部環(huán)境的影響，主要是溫度的影響，即橋梁受熱時(shí)膨脹，受冷時(shí)收縮。橋梁收縮引起的形變主要是由于是在施工過程中，混凝土在進(jìn)行凝固時(shí)，由于內(nèi)外空間混凝土的收縮不均勻，導(dǎo)致整個(gè)混凝土表面的抗拉的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其底部抗壓的應(yīng)力，所以會造成一定程度的裂縫。

另外，混凝土在進(jìn)行凝固硬化的過程中，混凝土表面的水分會逐漸被蒸發(fā)，溫度也會逐步下降，從而導(dǎo)致混凝土自身的溫度降低，導(dǎo)致橋梁不斷收縮，體積減小。第二種情況，由于溫度的不斷的變化，導(dǎo)致橋梁混凝土的收縮和膨脹不斷發(fā)生，溫度差異會引起橋梁結(jié)構(gòu)的整體散熱，在溫度的變化影響下，導(dǎo)致橋梁混凝土的溫度引起的應(yīng)力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)要大于橋梁自身的強(qiáng)度，從而引起橋梁裂縫的產(chǎn)生。每年溫度交替變化，尤其是在我國的東北地區(qū)，冬季的夏季溫差大，所以大部分的橋梁裂縫都是由于溫差變化引起的。

1.2橋梁荷載引起的裂縫產(chǎn)生

橋梁的荷載一般可分為自身荷載和外部荷載。由于橋梁荷載引起的裂縫叫做荷載裂縫，其形成的機(jī)理主要是由于混凝土橋梁在動靜狀態(tài)荷載和自身荷載作用下產(chǎn)生的裂縫，荷載裂縫主要體現(xiàn)在其橋梁的表面荷載超過了它所能承受的應(yīng)力。由于橋梁的固定荷載和外部荷載的作用，導(dǎo)致橋面結(jié)構(gòu)承受力的程度及相應(yīng)的對整個(gè)橋梁橋面裂縫出現(xiàn)的程度也不相同。因此，為了保證整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，將橋梁的荷載在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行細(xì)化，將各種因?yàn)楹奢d造成的橋梁橋面的裂縫產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析，以保證全橋裂縫寬度的縮小或者盡量控制裂縫的產(chǎn)生。

1.3 混凝土凝固收縮導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)

在橋梁施工過程中，現(xiàn)澆混凝土完畢后，混凝土?xí)跍囟群蜁r(shí)間的變化下進(jìn)行凝固，整個(gè)凝固的過程也是混凝土的體積逐漸變小的過程，在混凝土的表面進(jìn)行收縮的過程中，其收縮后的形狀大都是細(xì)密狀，且形狀大小不一，各不均勻。在混凝土較高梁的部位會產(chǎn)生豎向的裂縫，此種裂縫的出現(xiàn)會嚴(yán)重影響整個(gè)橋面結(jié)構(gòu)承載力的能力，進(jìn)而擴(kuò)大裂縫的寬度，影響整個(gè)裂縫的后續(xù)填補(bǔ)作業(yè)。除此之外，混凝土材料中泥沙含量較多的其易產(chǎn)生裂縫，這種混凝土的結(jié)構(gòu)，中間粗，兩頭較細(xì)，承受壓力的能力較弱，易在橋面產(chǎn)生裂縫。

2 橋梁橋面裂縫相關(guān)檢驗(yàn)措施

2.1橋梁工程基本狀況分析

橋梁的主要作用是跨越障礙，連接路面道路，從而保證整個(gè)交通的順暢。橋梁建成通車后將大大緩解相應(yīng)地區(qū)的運(yùn)輸壓力，對于途經(jīng)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展也將起到拉動作用。對于橋梁的主要結(jié)構(gòu)來說，主要有橋梁的跨度、橋面凈寬、橋面的輔助結(jié)構(gòu)自重及相應(yīng)的荷載，包括人群荷載、橋梁自重及汽車荷載等。

2.2橋梁裂縫的普查

在車輛荷載進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)之前，對該混凝土簡支梁進(jìn)行了詳盡的裂縫普查，普查結(jié)果發(fā)現(xiàn)該橋的左右半幅的橋面上已經(jīng)存在了很多的裂縫，且裂縫較為明顯?，F(xiàn)對發(fā)現(xiàn)的裂縫進(jìn)行詳細(xì)描述。

左邊半幅的裂縫寬度較大，兩處縱向裂縫主要位于距離橋面邊防撞墻2.1m處，最大的裂縫寬度分別是0.40m和1.09m；在右邊半幅的裂縫寬度較小，兩處縱向裂縫主要位于距離橋面邊防撞墻1.8m處，最大的裂縫寬度分別是0.20m和0.89m.

在各種情況的汽車荷載作用之下，左右半幅橋面上各處縱橫向裂縫的最大寬度基本沒有變化，縱橫向裂縫較穩(wěn)定，觀測到的最大裂縫寬度基本沒有明顯的發(fā)展。但是，由于結(jié)構(gòu)的部分裂縫寬度超過規(guī)范的限定值，建議在市政橋梁的今后使用中應(yīng)注意裂縫的定期監(jiān)測。

2.3 裂縫跨度的驗(yàn)算

從經(jīng)驗(yàn)公式及實(shí)際的工程案例分析，鋼筋混凝土橋梁裂縫寬度的計(jì)算有兩種，分別是以力學(xué)模型為基礎(chǔ)的計(jì)算和以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的橋梁裂縫寬度計(jì)算。這兩種計(jì)算橋梁裂縫的方式需要根據(jù)實(shí)際的工程現(xiàn)況去分析并選擇合適的計(jì)算方式。在實(shí)際的工程案例橋梁裂縫的計(jì)算中，其計(jì)算裂縫的機(jī)理又是不一樣的，國外最先對橋梁裂縫寬度的計(jì)算進(jìn)行了相應(yīng)的規(guī)范化，國內(nèi)隨后也出具了相應(yīng)的規(guī)范計(jì)算書，從現(xiàn)階段橋梁工程裂縫寬度的計(jì)算模式來看，選擇最多的額就是以統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法。

1950年我國橋梁研究專家借助國外的橋梁裂縫計(jì)算公式，結(jié)合我國實(shí)際橋梁裂縫的加固工程案例，利用國內(nèi)工程案例中的試件進(jìn)行了橋梁裂縫寬度計(jì)算的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，主要分析了不同形狀的構(gòu)件的最大裂縫寬度，其中 T 形、倒 T 形和工字形截面的各種受力構(gòu)件的最大裂縫寬度的計(jì)算公式已推算出來，并根據(jù)

《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》 的相關(guān)計(jì)算要求，鋼筋混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度為0.20mm。

3 市政橋梁裂縫工程加固技術(shù)處理措施

3.1橋梁表面填縫技術(shù)

橋梁表面的填縫作業(yè)主要是在裂縫加固施工過程中，在裂縫的表面鋪裝一層薄膜，在施工時(shí)用干凈的毛刷將裂縫處刷干凈，并利用填平材料將裂縫處填平。表面填縫修補(bǔ)適用范圍較小，主要適用于橋梁跨度小，且裂縫寬度和深度較小的橋梁。

3.2壓力灌漿修補(bǔ)作業(yè)

壓力灌漿的使用材料可以分為好多種，比如水泥灌漿、石灰灌漿和化學(xué)物質(zhì)灌漿等。每一種灌漿材料的施工方式不同，壓力灌漿是在裂縫處以壓力作用將漿液噴注在相關(guān)的裂縫處，在噴注前要將灌漿液充分的調(diào)節(jié)均勻，并且按照施工要求保證漿液的粘結(jié)性；然而水泥灌漿的裂縫修補(bǔ)方式主要適用于橋梁裂縫的不均勻情況下，而石灰灌漿則主要適應(yīng)于裂縫均勻且深度及寬度較大的橋梁。

3.3鋼板填筑

鋼板填筑的主要方式是將鋼板重新綁定連接裂縫產(chǎn)生的兩端，并利用膨脹栓等設(shè)備將鋼板進(jìn)行加壓。此種方式主要適應(yīng)于大跨度橋梁，且裂縫寬度較大，不適宜進(jìn)行表面填補(bǔ)或者噴漿作業(yè)的情況。

4 結(jié)語

綜上所述，市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫是影響橋梁工程質(zhì)量的主要因素，裂縫的產(chǎn)生影響因素較多，需要對產(chǎn)生裂縫的橋梁進(jìn)行整體的評估，找到產(chǎn)生裂縫的主要原因，并及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，從而保證整個(gè)市政橋梁工程的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與使用。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中交一公局第七工程有限公司）