橋梁裂縫產(chǎn)生的原因及治理措施

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400047)

一、混凝土橋梁裂縫的產(chǎn)生的原因

混凝土是一種非勻質(zhì)脆性材料，由骨料、水泥及氣體和水組成。在溫度和濕度等各種變化的條件下，硬化并產(chǎn)生體積變形，同時(shí)由于各種材料變形不一致，互相約束而產(chǎn)生初始應(yīng)力，造成在骨料與水泥粘結(jié)面或水泥本身之間出現(xiàn)裂縫?；炷翗蛄毫芽p形成的原因是非常之多的，而且很多裂縫的形成都不是受單一因素的影響，但原因大致可以分以下幾種。

(一)溫度變化導(dǎo)致裂縫的形成

混凝土熱脹冷縮的特點(diǎn)使得結(jié)構(gòu)的內(nèi)外部溫差較大時(shí)，混凝土極易產(chǎn)生變形，由于混凝土已經(jīng)被固定在相應(yīng)的位置上，因此當(dāng)變形受到約束產(chǎn)生的應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土的表面或內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。由溫度變化而產(chǎn)生裂縫的主要原因如下：1.年溫差的影響，一年四季溫度的差異較大，年溫度差異過大會(huì)影響橋梁的縱向位移，可通過設(shè)置支座位移或伸縮縫來減輕這種縱向位移。因?yàn)橹灰獦蛄旱慕Y(jié)構(gòu)位移不受約束，才不會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，從而避免裂縫的形成。2.日照。由于太陽光只能照到向陽的一側(cè)，而對(duì)橋面板下部不能受到陽光的照射，特別是在夏天，橋面板上下部分溫度有較大的差異，從而使橋梁有較大的變形，而此時(shí)變形又受到約束，所以會(huì)產(chǎn)生較多的裂縫。

(二)荷載引起裂縫。荷載裂縫是指橋梁的混凝土構(gòu)件在荷載的作用下所產(chǎn)生的裂縫?；炷翗蛄核艿降暮奢d動(dòng)荷載和靜荷載，最能引起橋梁裂縫的是動(dòng)荷載，它包括車輛行駛荷載、風(fēng)力荷載等，動(dòng)荷載可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生變化的應(yīng)力，因?yàn)闃蛄涸诮ㄖ兴褂玫母鞣N材料其實(shí)并不是連續(xù)的，有著一定的缺陷，因此在荷載以及應(yīng)力的循環(huán)作用之下，就會(huì)使這些缺陷逐步加大，從而產(chǎn)生部分裂縫。

(三)鋼筋銹蝕引起的裂縫。由于混凝土只能承受壓力不能承受拉力，因此對(duì)于橋梁來說，拉力是由鋼筋來承擔(dān)的，所以鋼筋對(duì)于裂縫的形成有至關(guān)重要的作用，所以對(duì)于鋼筋的保護(hù)，防止其生銹是控制裂縫形成的重要手段。

(四)地基基礎(chǔ)變形引起的裂縫。由于基礎(chǔ)豎向不均衡沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生巨大的附加應(yīng)力，從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)開裂，地基基礎(chǔ)不均衡沉降的原因有：1.由于橋梁都位于自然條件受限制的地方，自然狀況比較復(fù)雜，因此地質(zhì)勘察不能完全的勘察清楚，勘察精度不夠，同時(shí)也導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)材料不準(zhǔn)，因此在施工試用階段，極易導(dǎo)致基礎(chǔ)變形，因此導(dǎo)致裂縫的形成；2.結(jié)構(gòu)荷載差異大，由于橋梁各部位的重量不同，而在地質(zhì)勘查資料比較一般的情況下，容易產(chǎn)生不均衡沉降。

(五)施工過程中所使用的材料導(dǎo)致的裂縫。混凝土主要是由水泥、沙、骨料、外加劑以及水?dāng)嚢瓒桑渲玫幕炷寥绻捎谒玫牟牧腺|(zhì)量不合格，不能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所要求的，那么在澆筑完混凝土后，極易導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。具體原因如下：1.水泥存放時(shí)間過長(zhǎng)，已板結(jié)或受潮，質(zhì)量達(dá)不到要求，均可能時(shí)混凝土強(qiáng)度不足，導(dǎo)致混凝土開裂。2.拌合水及外加劑，當(dāng)拌合水中或外加劑中氧化物等含量較高時(shí)，則會(huì)對(duì)鋼筋的銹蝕有較大的影響，從而導(dǎo)致許多裂縫的產(chǎn)生。

(六)施工工藝引起的裂縫。在混凝土的施工過程中。如果施工過程沒有按照施工圖紙給出的施工順序，則導(dǎo)致質(zhì)量低劣，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生縱向的、橫向的裂縫。特別是在梁或者板彎矩較大地方更容易產(chǎn)生裂縫。具體情況如下：1.施工過程中，對(duì)于模板拆除過早，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度不足，使得構(gòu)件在自重荷載作用下產(chǎn)生裂縫。2.在澆筑混凝土的過程中，振搗時(shí)間太短，部分地方?jīng)]振搗等是混凝土振搗不密實(shí)，不均勻，從而導(dǎo)致鋼筋極易銹蝕或混凝土強(qiáng)度不足，從而產(chǎn)生許多裂縫。

二、混凝土橋梁裂縫的治理措施

對(duì)于裂縫對(duì)的治理措施，對(duì)于目前來說，主要還是以預(yù)防裂縫發(fā)生為目的，對(duì)于裂縫產(chǎn)生，怎樣能快速、高效，方便，節(jié)約的來處理裂縫，是裂縫能夠恢復(fù)，從而不影響結(jié)構(gòu)的安全，從而需要大量的研究。

(一)裂縫治理原則。1.必須充分了解橋梁的設(shè)計(jì)意圖同時(shí)也包括技術(shù)要求，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的有關(guān)規(guī)定。2.應(yīng)認(rèn)真分析裂縫的性質(zhì)和形成裂縫的原因，根據(jù)不同部位的不同受力情況和結(jié)構(gòu)的使用要求，分別采用不同的治理方法。

(二)預(yù)防性為主的治理裂縫措施。1.對(duì)于裂縫控制的形成，首先需要做的就是要對(duì)各類施工材料的質(zhì)量嚴(yán)格把控，各類材料的質(zhì)量對(duì)混凝土的強(qiáng)度有直接的影響。2.盡量減少環(huán)境誤差的影響，在施工過程中，要注重材料，配料等環(huán)節(jié)。

(三)裂縫治理方法。適用于以承載力無影響的表面及深進(jìn)裂縫以及大面積細(xì)裂縫防滲、漏水的處理。主要有以下幾種：1.表面涂抹修補(bǔ)法。本方法就是在裂縫的相應(yīng)位置處涂樹脂保護(hù)膜，防止雨水進(jìn)入，從而起到修復(fù)的作用。2.槽口修補(bǔ)的方法。本方法就是在開裂的地方用電錘或其他方法將開裂的地方鑿出口子，緊接著用砂漿在裂縫處進(jìn)行修補(bǔ)，以此來對(duì)對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。

(四)內(nèi)部修補(bǔ)法。該方法就是用高壓的泵將膠結(jié)料打進(jìn)裂縫中，從而可以修復(fù)裂縫，維持結(jié)構(gòu)的整體性。一般情況下，對(duì)于比較大的裂縫，采用高等級(jí)的水泥砂漿，但對(duì)于較大的裂縫，就需要采取化學(xué)灌漿的方法。1.水泥灌漿。該方法的施工程序第一步是需要鉆孔和沖洗，第二步是止?jié){同時(shí)包括埋管，第三步是試水和灌漿。等漿液壓進(jìn)去之后，需要振搗密實(shí)。2.化學(xué)灌漿?；瘜W(xué)灌漿同水泥灌漿相比較，具有很多的優(yōu)點(diǎn)，比如可灌性好，同時(shí)也比較容易控制凝結(jié)時(shí)間，因此對(duì)恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性的效果比水泥灌漿好，對(duì)于水泥灌漿不能進(jìn)行修補(bǔ)以及條件有限制的時(shí)候，可以采用化學(xué)灌漿。

(五)結(jié)構(gòu)加固法。該方法主要是針對(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)的安全使用有較大影響的寬裂縫以及貫穿的裂縫進(jìn)行加固和修補(bǔ)，主要有三種方式：1.加設(shè)鋼筋混凝土圍套。當(dāng)裂縫處四周有較大的空間尺寸情況下，在結(jié)構(gòu)外部一邊或者多邊處設(shè)置鋼筋混凝土圍套，以此來提高結(jié)構(gòu)的剛度，也能增加結(jié)構(gòu)的承載力。2.加鋼套箍。在橋梁有裂縫的部位的周圍增加鋼筋或者其他鋼材形成套箍，使有裂縫的部位箍緊，從而有效防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)大，同時(shí)也能提高結(jié)構(gòu)的剛度和承載力，進(jìn)行加固時(shí)應(yīng)該使套箍與混凝土緊密接觸，以此來保證他們共同受力。3.設(shè)置預(yù)應(yīng)力拉桿。在有裂縫的結(jié)構(gòu)下面增加預(yù)應(yīng)力拉桿，以此來使裂縫的寬度不能繼續(xù)增加，同時(shí)也能有效減小裂縫寬度，以此方法能有效提高結(jié)構(gòu)承載力。鋼材表面應(yīng)涂刷漆或者其他方法來保護(hù)剛才不生銹。

結(jié)語

一座橋梁從建成到使用、由于設(shè)計(jì)疏漏、施工低劣、管理不當(dāng)、監(jiān)管不嚴(yán)、養(yǎng)護(hù)不到位成橋后車輛、輪船的碰撞等均能使混凝土橋梁出現(xiàn)裂縫。因此，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理，是保證結(jié)構(gòu)安全耐用的前提和基礎(chǔ)。同時(shí)也要求從事研究人員的我們，要在針對(duì)裂縫發(fā)生后，如何有效的解決裂縫，使之不會(huì)威脅到結(jié)構(gòu)的安全上多下功夫，從而使我國(guó)的橋梁乃至世界的都能夠更加的安全。