試析道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防措施

尹平陽

【摘 要】近年來，我國交通建設(shè)速度飛快，很多先進(jìn)的技術(shù)都應(yīng)用在道路橋梁施工中，但裂縫在建成橋梁中仍然存在。鑒于此，文章圍繞橋梁裂縫進(jìn)行深入探討，對橋梁裂縫成因加以總結(jié)，借助某橋梁施工案例，建立Midas/FEA三維模型，對裂縫進(jìn)行非線性分析和計算，明確橋梁裂縫原因，并提出相應(yīng)的裂縫治理和預(yù)防措施，希望對相關(guān)單位改進(jìn)自身施工技術(shù)有所幫助。

【關(guān)鍵詞】橋梁施工;裂縫成因;非線性分析;三維模型

【中圖分類號】U445.57 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）07-0143-02

0 引言

橋梁橫跨在河流上，實現(xiàn)兩地連通，裂縫的出現(xiàn)無疑會降低橋梁的承載能力。橋梁施工時是允許裂縫存在的，但必須將其嚴(yán)格控制在允許范圍，0.1 mm是最嚴(yán)格的允許裂縫寬度，不同環(huán)境下裂縫寬度允許值存在差異，若橋梁結(jié)構(gòu)處于干燥、無侵蝕的正常環(huán)境，裂縫允許寬度最大值為0.4 mm。本文重點研究橋臺裂縫成因，樁基、承臺等共同構(gòu)成橋臺，若出現(xiàn)裂縫可采用補強(qiáng)、結(jié)構(gòu)加固等方式治理。

1 常見裂縫成因

（1）收縮導(dǎo)致裂縫。進(jìn)行混凝土澆筑時，后期凝固時混凝土?xí)霈F(xiàn)收縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)收縮裂縫。此類裂縫形狀細(xì)而密，梁、板長邊是收縮裂縫主要分布的位置，若澆筑面積較大，混凝土澆筑時極易在腰部出現(xiàn)裂縫，底部通常不會出現(xiàn)裂縫。若澆筑塊中泥沙含量超標(biāo)，也會導(dǎo)致收縮裂縫。

（2）溫度變化導(dǎo)致裂縫。橋梁結(jié)構(gòu)有自我變形約束能力，但外部溫度變化過快，約束能力逐漸減弱，受熱脹冷縮物理變化的影響，內(nèi)部結(jié)構(gòu)張力不斷變化，若張力超過約束范圍，裂縫隨之產(chǎn)生。溫度過高產(chǎn)生的裂縫為細(xì)長狀，溫度過低時裂縫較寬。

（3）荷載過大導(dǎo)致裂縫。橋梁承受的荷載不斷增加，進(jìn)而產(chǎn)生裂縫。承載能力弱與前期設(shè)計不當(dāng)有關(guān)系，如在選定穩(wěn)定系數(shù)、構(gòu)造強(qiáng)度時未考慮橋梁后期的使用情況，對超重車輛不加限制等，就會導(dǎo)致裂縫。

（4）沉降導(dǎo)致裂縫。受下部巖層影響，基礎(chǔ)穩(wěn)定性不足，在地下水、巖層運動等影響下，局部基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降，橋梁產(chǎn)生裂縫[1]。

2 案例分析

2.1 工程概況

某橋梁采用混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁跨度為30 m，搭板長度設(shè)計為8 m，橋梁寬度為19 m，荷載指標(biāo)要求達(dá)到公路-Ⅰ級。橋臺采用“一”字式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，橋臺下設(shè)置摩擦型撞擊，布置形式為雙排樁。承臺高度設(shè)計為1.5 m，平面尺寸為6.3 m×19 m，此外還在相應(yīng)位置設(shè)計防裂鋼筋、箍筋等。

承臺、臺帽不是同時澆筑，兩結(jié)構(gòu)澆筑時間相差40 d，經(jīng)過一段時間進(jìn)行現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，橋臺出現(xiàn)裂縫，其裂縫分布如圖2所示，左1、右1裂縫寬度相等，都為0.4 mm，另外兩裂縫寬度為0.5 mm。選取左1裂縫，對其鉆芯取樣發(fā)現(xiàn)，裂縫深度較大，幾乎整個臺身都布有裂縫。以此裂縫為基準(zhǔn)點進(jìn)行擴(kuò)散排查發(fā)現(xiàn)，橋梁其他部位都存在不同程度裂縫。

2.4 分析計算結(jié)果

做橋臺橫向正應(yīng)力云圖，計算過程中不考慮臺身、承臺的約束能力，其收縮差異導(dǎo)致的正應(yīng)力較小，為0.08 MPa，應(yīng)力變化不大。借助Midas/FEA模型進(jìn)行計算分析，對臺身進(jìn)行降溫，溫度為-0.31 ℃，然后借助臺身模型作橫向正應(yīng)力云圖，從受力云圖可以看出樁基是主要影響因素，其受力區(qū)域集中在中下部，最大拉應(yīng)力在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，此時臺身并未出現(xiàn)裂縫。下降溫度達(dá)到-9.5 ℃時，左1、右1裂縫產(chǎn)生，隨著臺身溫度的持續(xù)下降，裂縫長度和寬度逐漸增大。裂縫在諸多因素影響下，逐漸向豎向裂縫形式發(fā)展。

3 防治措施分析

3.1 調(diào)整橋臺結(jié)構(gòu)

根據(jù)實際情況重新調(diào)整橋臺結(jié)構(gòu)，構(gòu)造鋼筋選擇最佳型號進(jìn)行配置，樁基相應(yīng)位置設(shè)置假縫，一般在應(yīng)力集中區(qū)域布置假縫，將結(jié)構(gòu)靜置3個月，然后將假縫封閉起來。此外，對樁基局部受力較大處進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固，同時增加防裂鋼筋密度。

3.2 澆筑養(yǎng)護(hù)嚴(yán)格把關(guān)

首先嚴(yán)格選擇澆筑材料，水灰比按照標(biāo)準(zhǔn)配比，在減少水泥用量的前提下保證混合物質(zhì)量。其次采用分層澆筑形式，每層澆筑完成后進(jìn)行振搗密實，減少澆筑結(jié)構(gòu)中孔隙[4]。最后注意養(yǎng)護(hù)，尤其在干燥、寒冷季節(jié)，要增加養(yǎng)護(hù)澆水次數(shù)，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)干裂現(xiàn)象。

3.3 修補已有裂縫

{1}表面修補。針對表面裂縫形狀，選擇適當(dāng)修補材料，如水泥砂漿、環(huán)氧膠泥等，先將裂縫清理干凈，然后按照裂縫走向?qū)⑵滂彸梢欢ㄉ疃鹊陌疾?，將材料均勻地涂抹在凹槽中，并用支模板完成壓實作業(yè)。此方法適用于深度不大的裂縫，若裂縫貫穿整個結(jié)構(gòu)，表面修補法顯然不太適用。{2}內(nèi)部修補。針對深度較大的裂縫，采取內(nèi)部修補法，一種是水泥灌漿，利用沖洗、吹風(fēng)等方式將裂縫中雜物清理干凈，然后調(diào)配濃度適中砂漿，利用埋灌漿管將水泥砂漿灌入裂縫，并用棒搗實砂漿。另一種是化學(xué)灌漿，采用化學(xué)制劑進(jìn)行灌漿，此方法可操作性強(qiáng)，混合物能與原結(jié)構(gòu)緊密粘連在一起，防止補縫后出現(xiàn)材料脫落現(xiàn)象。

4 結(jié)語

橋梁工程工期一般較長，其中每道工序都有可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，因此施工者必須規(guī)范施工，不能疏忽施工細(xì)節(jié)。施工遵照國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，合理設(shè)計橋梁各部分結(jié)構(gòu)，盡量將外部載荷分散，提升橋梁承載力，進(jìn)而減少裂縫產(chǎn)生。目前，裂縫防治技術(shù)已漸趨成熟，橋梁質(zhì)量有望進(jìn)一步提升。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]范金泉.道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防措施[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018（31）：1768.

[2]劉陶效.淺談鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因及預(yù)防措施[J].建材與裝飾，2017（29）：5-6.

[3]薛興偉，周俊龍，華旭東.橋臺裂縫成因的非線性分析及防治對策[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2019（1）：82-87.

[4]崔光維.大跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋箱梁裂縫原因與防治對策[J].交通世界（下旬刊），2018（4）：118-119，131.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]