摘要：随着现代社会科学技术的快速发展，市政桥梁结构裂缝的问题越来越受到人们的重视。所以，国家也对桥梁加大了投资力度。市政桥梁结构裂缝问题是整个工程最容易出现的质量问题，这似乎已经成为了道桥工程中不可避免的问题。本文主要以钢筋混凝土结构的裂缝问题产生的原因，市政桥梁结构裂缝问题的加固处理进行阐述。
关键词：市政桥梁；裂缝原因；加固处理
近年来，我国市政交通基础建设得到迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。在市政桥梁建造和使用过程中，有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”，经常困扰着桥梁工程。其实，如果采取一定的设计和施工措施，很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对市政桥梁结构裂缝的认识，尽量避免工程中出现危害较大的裂缝。
一、市政桥梁结构裂缝问题产生的原因
1、荷载裂缝
（1）直接应力裂缝。导致直接应力的因素主要有设计阶段对部分荷载漏算或错算所产生的结构应力；施工期间在构件上不恰当地堆放钢筋等材料或机具，或借助顶板来运送重型材料，或在不了解预制结构的前提下随意对其翻身、起吊或未按照设计图纸施工，擅自更改施工顺序或受力模式等；在使用期间出现超出设计荷载的重型车辆或受到大雪、大风以及爆炸等冲击。（2）次应力裂缝。市政桥梁结构中经常出现凿槽、开洞及设置牛腿等，而常规计算难以用准确图纸进行模拟计算，而实际上在受力构件上挖孔后内部“力流”将产生“绕射”现象，并在孔洞周围密集产生巨大应力，继而将导致裂缝生成。
2、温度变化
由于温度变化导致的裂缝缝，导致裂缝生成的因素主要有：（1）日照。施工后的桥梁面板及侧面受阳光暴晒后导致该部位温度明显高于其他部位，在混凝土内部会生成温度梯度，且其呈非线性分布，最终导致混凝土内局部拉应力过大，当该应力超过混凝土所承受的极限应力则会生成裂缝。（2）降温。天气突降大雨或冷空气侵袭以及日落等均会导致结构外表面温度突降，而内部温度降低较慢，因此也会生成温度梯度而使混凝土发生变形，若变形遭到约束则会在结构内产生应力，当该应力超过混凝土自身抗拉强度则会生成裂缝。（3）水化热。混凝土浇筑后水泥发生的水化热反应在很大程度上升高其温度，因此会生成严重的温度梯度而引起裂缝生成。
3、收缩裂缝
（1）塑性收缩。混凝土浇筑4～5h后内部水泥发生剧烈的水化热反应，内部分子链逐步形成，继而沁水和水分急剧蒸发现象发生导致混凝土失水收缩，该类收缩量可达1%左右；骨料在自重作用下会发生下沉，过程中会受到钢筋阻挡而生成同主筋方向相同的裂缝。（2）失水收缩。混凝土硬结后随着内部水分逐步蒸发，温度逐渐降低且体积逐步减小，由于表层水分损失快、内部损失慢，因此导致内外收缩量不同，即形成不均匀收缩，而表面收缩受内部混凝土的约束可导致表面混凝土受到拉应力，当其超过自身抗拉强度则会导致裂缝生成。（3）自生收缩。混凝土硬化过程中水泥发生水化反应导致的收缩，该类收缩与外界湿度无关，且不同种水泥所产生的收缩类型也不同。
4、基础变形
桥梁基础竖向不均匀沉降或水平向位移，将导致构件内生成附加应力，当其超过构件抗拉能力则会导致裂缝生成，导致基础变形的因素主要有：对地质勘察深度不足、试验资料不准，在此基础上进行设计则会导致地基不均匀沉降；桥梁建设地地质变化较大，地基土不同压缩性导致不均匀沉降；桥梁各部分基础荷载存在很大差异，或同一桥梁采用不同的基础类型或虽采用同种基础，但基底标高差异很大或地基自身塑性变形存在很大差异；同一桥梁的基础为分期建造导致承载力不同；桥梁建设成投入运营后环境温度升降、冻土融化也会导致地基下沉；或桥梁建设后因地基浸水而影响土体强度，增大压缩变形，导致地基发生变化，或由于人工抽水及干旱季节等原因导致地下水位下降等均会导致基础发生不均沉降。
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5、钢筋锈蚀
混凝土施工质量较差导致保护层厚度不足，或保护层受大气中二氧化碳侵蚀发生碳化反应至钢筋表面而降低钢筋周围混凝土碱度，或周围环境中氯化物的介入增加了钢筋周围氯离子含量均可破坏钢筋表层生成的氧化膜，继而钢筋中的铁离子同侵入到混凝土内的氧气和水分发生锈蚀反应，最终生成氢氧化铁，该产物的体积较原来增大2～4倍，因此对周围混凝土会产生较大膨胀力，最终会导致钢筋保护层开裂、剥离或沿钢筋生成纵向裂缝。
6、材料因素
（1）水泥。所选水泥的安定性不合格或水泥中游离氧化钙含量超标，由于其在凝结过程中水化速度很慢，因而在凝结后仍发生水化作用而破坏已经硬化的混凝土降低混凝土的抗拉强度，或水泥受潮等因素导致其强度不足也会增大混凝土开裂的可能性。（2）骨料。粗骨料粒径过小、级配不良或空隙率过大均会增大拌合用水和水泥量，因而增大混凝土的后期收缩量，尤其是细骨料选用特别细的细砂其后果更为严重；粗细骨料内含泥量过高均会增大水泥和拌合用水量，且能降低混凝土强度及其抗冻、抗渗性能；细骨料内有机质含量过多则会延缓水泥的硬化过程，降低混凝土强度尤其是早期强度而增大裂缝出现的几率。（3）外掺剂。混凝土拌合用水或外掺剂内含有较高含量氯离子则会增大对钢筋锈蚀的程度，而采用海水或含碱量较高的泉水或采用含碱外加剂则会影响碱骨料反应。
二、市政桥梁结构裂缝问题的加固处理
1、市政桥梁裂缝常见的处理方法有三种表面封闭修补法、压力灌浆修补法、填充钢板法
表面封闭修补的具体做法是，沿着混凝土裂缝的表面铺上薄膜材料，在施工的时候将混凝土的表面用刷子打毛，将混凝土表面的裂缝填平。也可以采用沥青进行修补缝合，但是这种方法的浆液很难灌入。表面修补的方法适合运用在裂缝很浅的桥梁上，即桥梁内部并没出现裂缝，基本稳定，为了防止出现更大的裂缝，可以采用表面修补的方法。表面修补法可以采取将混凝土或石灰填充裂缝的方法，也可以在裂缝的表面进行抹灰的方法，这些方法非常简单，工程不大。但是它能阻止裂缝变大，从而导致桥梁的钢筋受到侵蚀，出现深层裂缝。压力灌浆法分为水泥灌浆、石灰灌浆、化学物质灌浆、沥青灌浆。喷浆修补法是一种在经过处理的裂缝表面，喷射一层密实的水泥砂浆保护层，来封闭裂缝的修补方法。喷浆前，需要把结构表面的剥离部分除去。再用水冲洗清洁，并在开始喷浆之前把基层湿润，然后再开始喷浆。水泥灌浆适合桥梁的裂缝分布不均匀的情况下使用。石灰灌浆可以通过砼中不同的压力形成的孔眼将石灰浆灌入桥梁裂缝中。石灰的黏稠度可以根据桥梁裂缝的实际情况进行考虑。化学物质是一种新型的桥梁裂缝修补方法，它主要采用先进的化学材料修补裂缝，可以在很大程度上改变灌浆材料的性能。它的优势在于可以将很细的裂缝进行修补，而且操作非常简捷，修补的效果非常好。填充钢板法，就是当钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝时。可对裂缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘合方向应和裂缝方向垂直。
2、梁式结构加固增强技术也是加固技术处理的重要方法之一
梁式桥上部加固可以采用各种不同的方式，主要视桥梁的实际情况，承载能力的减弱程度以及今后的使用要求而异。一般来说，主要采取扩大原结构构件截面，以提高结构的强度和刚度；以新的结构代替旧的抗力不足的结构；改变原结构的受力体系，使控制截面变矩的峰值减小；对原结构施加预应力，改变原结构的受力图式，以达到提高桥梁刚度和强度的目的。
市政桥梁中混凝土裂缝是施工中容易产生但难以防范的通病，裂缝一旦发生且处理不当则将直接影响桥梁工程质量，甚至带来严重后果，但导致裂缝生成的因素多种多样，因此在分析裂缝形成原因后应结合实际采取合理有效的加固技术，方可制止裂缝发展，提高桥梁使用功能，延缓使用寿命。
参考文献：
［1］黄军生．钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述［J］．世界桥梁，2002．
［2］湛润水．公路旧桥加固技术与实例［M］．北京：人民交通出版社，2002．
［3］牛紫龙． 混凝土施工中温度裂缝的分析与控制［J］工程建设，2006.
论文作者:沈好文
论文发表刊物:《基层建设》2015年31期
论文发表时间:2016/9/26
标签：裂缝论文; 桥梁论文; 混凝土论文; 应力论文; 结构论文; 钢筋论文; 市政论文; 《基层建设》2015年31期论文;