橋梁裂縫成因與維修加固方法分析

王小勇 張黎 黃鑫 鐘治剛

摘要：為實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸業(yè)的健康穩(wěn)定發(fā)展，橋梁工程的安全穩(wěn)定是重中之重。因此，必須高度重視橋梁裂縫的成因和治理，為橋梁工程的安全穩(wěn)定提供基礎(chǔ)保障，在橋梁工程穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)上，科學(xué)延長(zhǎng)橋梁工程的安全運(yùn)用壽命。因此，本文分析橋梁裂縫產(chǎn)生的原因及相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)加固方法，以提高橋梁工程的整體質(zhì)量和使用壽命，提高橋梁工程的綜合優(yōu)勢(shì)，為橋梁工程的穩(wěn)定發(fā)展提供良好的基礎(chǔ)條件。

關(guān)鍵詞：橋梁;混凝土裂縫;成因分析;維修方法

橋梁工程經(jīng)過一定時(shí)期后往往會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的質(zhì)量問題，為了更好地滿足車輛通行需求，有系統(tǒng)、計(jì)劃的養(yǎng)護(hù)加固工作是十分必要的。這是保證橋梁運(yùn)營期后有效運(yùn)行的必然要求，有利于及時(shí)修復(fù)現(xiàn)有缺陷，提高橋梁工程質(zhì)量，更有效地滿足車輛通行需求。此外，橋梁工程的維護(hù)和加固具有重大的歷史意義。首先，可以保證橋梁工程的施工質(zhì)量，提高橋梁的承載能力，在一定程度上促進(jìn)交通發(fā)展。其實(shí)，橋梁施工修補(bǔ)加固的本質(zhì)是橋梁的二次施工，而這種施工非常重要，不僅可以改善一次施工存在的不足和問題，還可以為橋梁的使用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。其次，其可以降低橋梁建設(shè)成本，雖然橋梁的維修和加固需要一定的成本，但與新建橋梁相比，維修和加固的成本非常低。此外，新建橋梁浪費(fèi)現(xiàn)有橋梁工程，造成不必要的損失。因此，根據(jù)橋梁工程的實(shí)際運(yùn)營情況，需要對(duì)現(xiàn)有缺陷及時(shí)采取加固修復(fù)措施。在本文中，將討論橋梁工程中的常見病害，并分析當(dāng)前橋梁維修加固方法以及橋梁維修加固措施，為橋梁有效發(fā)展提供參考。

1、橋梁裂縫產(chǎn)生的原因

1.1 荷載因素引起的橋梁裂縫

混凝土橋梁在設(shè)計(jì)之初就具有一定的承載能力，在實(shí)際使用中，如果橋梁的整體承載能力超過了最大支撐范圍，則開裂的概率非常高。這種裂縫的自由放任可能會(huì)帶來災(zāi)難性的后果。造成荷載開裂的原因主要有：一是橋梁設(shè)計(jì)初期計(jì)算模型不夠合理，內(nèi)力和配筋計(jì)算錯(cuò)誤，橋梁設(shè)計(jì)斷面過小，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不足，結(jié)構(gòu)剛度弱。二是在施工過程中，施工人員沒有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，甚至擅自改變結(jié)構(gòu)的施工順序和橋梁結(jié)構(gòu)的受力方式。疲勞強(qiáng)度沒有校核，三是在橋梁使用過程中設(shè)計(jì)荷載超過設(shè)計(jì)荷載。車輛碰撞、大型車輛過橋、爆炸、地震、暴風(fēng)雪等都會(huì)導(dǎo)致橋梁裂縫。

1.2 施工規(guī)劃和材料選擇不當(dāng)造成的裂縫

施工方案選擇不當(dāng)，不適當(dāng)因素的影響甚至可能導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂縫。在施工中，張拉螺栓是橋梁下部結(jié)構(gòu)工作時(shí)比較常用的固定模板的方法，螺栓下表面常形成具有穿透性的毛細(xì)孔。橋梁在水壓下出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)在一定程度上為橋梁凍裂創(chuàng)造了條件。另外，作為主要成分的水泥、混凝土、外加劑、骨料等，如果在比例期內(nèi)出現(xiàn)比例誤差，就會(huì)導(dǎo)致橋梁施工結(jié)構(gòu)質(zhì)量不合格，產(chǎn)生裂縫。

1.3 施工過程中因質(zhì)量問題造成的裂縫

施工技術(shù)的不合理操作也會(huì)影響施工質(zhì)量，在運(yùn)營過程中會(huì)造成橋梁出現(xiàn)縫隙，增加橋梁運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。通常情況下，在橋梁混凝土的運(yùn)輸、澆筑、裝配和吊裝作業(yè)中，橋梁本身的結(jié)構(gòu)往往會(huì)出現(xiàn)橫向、縱向、垂直和表面等多個(gè)角度的裂縫。相對(duì)而言，橋梁結(jié)構(gòu)呈細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，位置薄壁特征，裂縫發(fā)生頻率高。另外，如果施工時(shí)攪拌效果不平衡，或攪拌時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)接縫處理不合格、脫模過早、支架下陷等問題，則橋梁后期會(huì)出現(xiàn)裂縫。

1.4 溫度變化引起的橋梁裂縫

在大多數(shù)橋梁中，如橋梁中可見的裂縫，往往與橋體本身的約束應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力有關(guān)，但即使內(nèi)應(yīng)力或約束應(yīng)力發(fā)生變化，也都受到很大的影響。溫度變化的影響。通過對(duì)混凝土性能的深入研究，可以看出它具有熱脹冷縮的特性，當(dāng)橋梁內(nèi)部的混凝土結(jié)構(gòu)受溫度變化影響或外部受溫度變化影響時(shí)自然環(huán)境下，混凝土變形變形受到橋體的約束，但橋梁結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，如果應(yīng)力參數(shù)高于混凝土抗拉強(qiáng)度參數(shù)，橋梁就會(huì)開裂。

2、橋梁裂縫修復(fù)技術(shù)

2.1 槽填充技術(shù)

使用填槽技術(shù)修補(bǔ)工作橋梁裂縫時(shí)，需要在橋梁裂縫位置拖出一條深槽，槽的形狀應(yīng)根據(jù)修補(bǔ)裂縫所用材料的形狀來確定?，F(xiàn)階段，缺口填充技術(shù)在適用性上更適用于處理較寬的裂縫，主要采用U型或V型小鼠進(jìn)行缺口開挖。之后采用水泥漿充填，充填以層狀積壓為主，使材料更致密，同時(shí)提高水泥漿的裂縫穿透率，為橋梁裂縫處理提供保護(hù)。此外，缺口填充技術(shù)的應(yīng)用還可以起到減緩橋梁表面裂紋惡化的作用。

2.2 鋼板填充方法

在橋梁裂縫處理中，鋼板填充技術(shù)一般是解決橋梁結(jié)構(gòu)裂縫問題的比較實(shí)用的施工技術(shù)。應(yīng)用鋼板填充技術(shù)時(shí)，先在橋體混凝土結(jié)構(gòu)表面涂上2厘米厚的環(huán)氧樹脂，然后在同樣厚度的鋼板上涂上環(huán)氧樹脂，然后鋼板固定。將混凝土錨桿與鐵板壓在一起，使其緊密接觸，反復(fù)擠壓兩者，以釋放兩者之間的空氣，以提高貼合度。此外，鋼板填充技術(shù)的另一個(gè)應(yīng)用是在混凝土和鋼筋增強(qiáng)構(gòu)件中加入木塊等填充材料，在鋼板和混凝土增強(qiáng)構(gòu)件之間留出環(huán)氧樹脂填充空間。裂縫中儲(chǔ)存的空氣全部排出，最終解決了工作橋梁的裂縫問題。

2.3 表面封閉法

（1） 表面涂層。一般情況下，沿混凝土表面的窄縫涂上一層樹脂保護(hù)膜。當(dāng)裂紋寬度可能變化時(shí)，通常使用諸如可追蹤的焦油環(huán)氧樹脂之類的材料。此外，大面積保護(hù)膜可應(yīng)用于高裂縫、高密度和高混凝土老化和砂漿分離的結(jié)構(gòu)。 （2）鑿深槽嵌補(bǔ)。這種方法需要先沿著裂紋鉆一個(gè)深槽，槽的形狀由裂紋的位置和填充材料決定。切出深槽后，可在槽內(nèi)嵌入環(huán)氧砂漿、瀝青、釘子水泥等各種粘合劑。 （3） 表面噴射混凝土。噴涂前需先將裂縫面鑿開，再噴一層致密高強(qiáng)水泥砂漿保護(hù)層，防止出現(xiàn)裂縫。根據(jù)裂縫的具體情況，可采用無筋噴射混凝土、網(wǎng)掛噴射混凝土結(jié)合鑿槽嵌補(bǔ)等修補(bǔ)方法。 （4）箍筋加固密封法。一種通過在裂縫中添加箍來密封鋼筋混凝土中出現(xiàn)的主要應(yīng)力裂縫的方法。使用的箍通常由扁鋼或圓鋼焊接而成。如果箍箍可以是直箍或斜箍，則其方向必須垂直于裂紋方向。此外，即使在由于橋墩或樁基等下部結(jié)構(gòu)的承載力不足而出現(xiàn)裂縫時(shí)，也可以應(yīng)用這種方法。 （5） V型或U型缺口的填充和修復(fù)。這種方法通常在表面修復(fù)無法達(dá)到修復(fù)效果時(shí)使用。先沿裂縫切一個(gè)V形或U形槽口，然后用樹脂砂漿填充。

3、橋梁裂縫加固與養(yǎng)護(hù)

3.1 混凝土加固和維護(hù)研究

混凝土加固養(yǎng)護(hù)技術(shù)在處理既有橋梁裂縫時(shí)的應(yīng)用價(jià)值非常高。具體可采用以下方法完成加固維護(hù)工作： （1） 對(duì)表面進(jìn)行涂漆封閉加固和維護(hù)。該技術(shù)主要針對(duì)主筋附近垂直裂縫超過0.25毫米、補(bǔ)體縱向裂縫超過0.2毫米、墩帽裂縫超過0.3毫米的裂縫類型的處理。這期間可以先清理裂縫周圍的區(qū)域，打磨橋面的混凝土表面。之后進(jìn)行烘烤預(yù)熱，可在其上涂上密封漆或更換滲透性更強(qiáng)的修補(bǔ)膠，以完成縫隙的維護(hù)和加固工作。此外，填充物可以由環(huán)氧樹脂制成。 （2）增加鋼筋加固和維護(hù)方法。該技術(shù)主要是針對(duì)橋面進(jìn)行加固，以增加橋體的抗彎能力，應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，必須將鋼筋固定在橋梁主筋上。具體維護(hù)任務(wù)包括：? 剝?nèi)蛳禄炷帘Ｗo(hù)層，露出主筋，拉直現(xiàn)有箍筋。 補(bǔ)充主筋所需的輔助抗拉鋼筋。? 恢復(fù)箍筋并焊接成型。 在橋梁表面澆筑混凝土保護(hù)層，可以選用膨脹水泥混凝土。

3.2 溫度控制加固養(yǎng)護(hù)研究

橋梁在運(yùn)營中的裂縫加固和維護(hù)過程中，溫度控制非常重要，特別是如果橋梁在運(yùn)營中出現(xiàn)裂縫，應(yīng)進(jìn)行以下溫度控制。 （1）為顯著降低開裂溫度，碎石應(yīng)事先用冷水冷卻，待處理完成后進(jìn)行后續(xù)混凝土施工。 （2）營運(yùn)橋梁裂縫修補(bǔ)營運(yùn)期為夏季時(shí)，應(yīng)分析裂縫注入面的散熱特性，控制注入時(shí)的厚度參數(shù)。 （3）對(duì)于某些作業(yè)中橋梁結(jié)構(gòu)破壞造成的裂縫，應(yīng)先對(duì)裂縫內(nèi)部進(jìn)行冷卻，并做好出水管嵌入混凝土裂縫的工作，用以降溫。

3.3橋梁修復(fù)加固的有效措施

（1）拓寬加固措施;進(jìn)行擴(kuò)容加固處理時(shí)，可采用現(xiàn)場(chǎng)改造方案。橋梁維修加固活動(dòng)是非常重要的活動(dòng)，但不應(yīng)干擾日常交通。進(jìn)行維修加固活動(dòng)時(shí)，不得阻礙交通。可采用現(xiàn)場(chǎng)改造方案，改造后的橋梁外觀會(huì)有所改善，但現(xiàn)場(chǎng)改造的需要會(huì)增加一定的成本。此外，在重建活動(dòng)中經(jīng)常進(jìn)行放大處理，這種處理雖然具有一定的實(shí)用性，但如果外觀處理不當(dāng)，則加固效果會(huì)減弱。 （2）主橋加固方案。主橋是橋梁的主體，在大多數(shù)情況下，橋梁的問題，尤其是人眼可見的裂縫，會(huì)直接出現(xiàn)在主校。考慮到這種情況，需要對(duì)具體問題進(jìn)行詳細(xì)分析，一般情況下，根據(jù)存在的問題，只需要對(duì)主體學(xué)校進(jìn)行部分維護(hù)加固，不需要整座橋的維修加固。 （3） 橋臺(tái)后座加固方案和橋臺(tái)后座加固方案的應(yīng)用應(yīng)拆除橋臺(tái)后座的中間跨度，使用鋼筋混凝土單向管預(yù)支鋼板?；炷翗蛎媸峭ㄟ^將預(yù)支撐板與鋼筋連接并連接兩面墻來安裝的。后座柱與鋼筋混凝土板之間必須保證一定的間隙，使橋梁的動(dòng)荷載直接作用。在整個(gè)工作過程中對(duì)兩面墻進(jìn)行加固，達(dá)到有效加固的目的。

結(jié) 語：

總而言之，裂縫對(duì)橋梁工程的利用影響很大，因此對(duì)于橋梁裂縫，需要準(zhǔn)確識(shí)別裂縫產(chǎn)生的原因，并在此基礎(chǔ)上采取預(yù)防工作，通過最大限度地減少或避免橋梁裂縫來確保橋梁的安全及使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1]頡旭飛.道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防措施分析[J].工程技術(shù)研究，2020，5（8）：175—176.

[2] 陳偉 . 道路橋梁施工中的裂縫成因及預(yù)防對(duì)策研究 [J]. 交通世界，2020（Z2）：148-149.

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