摘要：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，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。本文分析了市政桥梁结构裂缝问题产生的原因，谈了桥梁裂缝加固处理技术。
关键词：市政桥梁结构；裂缝；加固技术处理
在市政桥梁的工程中，桥梁产生裂缝问题是很难避免的。不仅因为工程施工的原因，更重要的是自身的应力所导致的。虽然目前桥梁结构存在的裂缝问题比较普遍，但是只要在设计和施工中能认识到桥梁结构常规裂缝机理，同时采取相应的一些桥梁结构裂缝加固处理技术，裂缝问题是可以减少甚至可以避免的。在施工的过程中，充分考虑桥梁的各方面，力求做到减少桥梁裂缝的产生。当桥梁出现浅层的裂缝时，应该积极做好修护工作，避免裂缝的进一步扩大。
一、桥梁结构裂缝成因分析
1.荷载裂缝。一是直接应力裂缝，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，结构受力假设不符合实际，结构设计期间未考虑施工的可能性或设计断面不足以及钢筋配置偏少或布置错误等；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。二是次应力裂缝，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若为表面裂缝则其走向无规律性，若为深层或贯穿裂缝则其走向一般平行于主筋走向，且该种裂缝宽度大小不一，在温度变化影响下热窄冷宽，导致该种裂缝生成的因素主要有：一是日照，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。二是降温，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.收缩裂缝。一是塑性收缩，混凝土浇筑4一5h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。二是失水收缩，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，该现象称为干缩，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。三是自生收缩，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。四是炭化收缩，即大气中的二氧化碳同水泥水化产物间发生化学反应所引起收缩，该类收缩在湿度为50%左右明显发生，并随二氧化碳浓度增大而加快。
二、市政桥梁结构裂缝问题产生的原因
1.市政桥梁自身应力产生的裂缝。桥梁自身的应力产生裂缝的种类分为桥梁收缩引起的裂缝和温度差异引起的裂缝两大类：第一，桥梁收缩引起的裂缝问题。桥梁的收缩实际上是因为砼在进行凝固的时候内外的收缩不均匀，导致表面上的砼所受到的拉力远远超过了抗拉的强度，从而出现了桥梁的裂缝。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆市政桥梁在施工的过程中，混凝土筑后4 小时左右时，水泥水化的反应异常激烈和活跃，此时也是分子链逐渐产生和形成的关键时期。分子链形成的时候会出现泌水，这就说明混凝土并没有完全硬化，这就导致塑性收缩的产生。另外，混凝土硬化以后，混凝土表面的泌水会逐渐蒸发，温度也会下降，这时候混凝土的体积会减小，所以会出现缩水干缩的情况。第二，温度差异引起的裂缝问题。温度差异引起的裂缝实际是砼在水泥的凝固过程中放热、太阳光的强烈照射、电弧进行焊接时引起的温度变化，在这些温度的变化下，能够引起收缩和膨胀的情况发生，导致温度应力超过砼所能承受的强度，从而出现桥梁裂缝。每年的温度均存在很大的差异，但是温度的变化一般来说比较缓慢，对桥梁的主要影响是导致其纵向出现位移。桥梁的面板和主要支柱、桥身侧面受到太阳的直射后，局部温度要比其他地方的温度高得多。这样就导致桥梁自身受到约束，桥梁被晒的局部拉应力相对较大，这样就出现了裂缝。
2.桥梁荷载作用下产生的裂缝。荷载裂缝一般是指混凝土桥梁在常规的动静状态荷载以及桥梁的次应力下产生的裂缝。荷载裂缝主要分为直接应力裂缝和次应力裂缝，直接应力裂缝就是指桥梁在物体的直接荷载下引起的外部应力产生的裂缝。这种裂缝主要是桥梁表面的荷载超过了它所能承受的应力。次应力裂缝是指桥梁在外部荷载的基础上所引发的次生应力所产生的裂缝。
三、桥梁裂缝加固处理技术
1.表面处理法。表面处理包括表面涂抹和表面贴补。表面涂抹的范围是对浆材难以灌入的细且浅的缝隙，表面贴补则用于大面积漏水的防渗堵漏；表面修补一般是先将混凝土表面用铁刷子打毛以填平混凝土裂缝，或用沥青将裂缝填充，其仅适用于表面裂缝但内部无裂缝的现象，也可用混凝土石灰填充裂缝或在裂缝表面抹灰等措施以减少钢筋受到侵蚀的方法。
2.灌浆法。该方法适用于自微小裂缝至大裂缝，且有良好的处理效果。所用浆液有水泥浆、石灰浆、化学浆液及沥青浆液。处理时应先将结构表面剥离部分去除并用水冲洗清洁，之后将基层湿润，后则开始喷浆，浆体的类型和压力的选用应结合桥梁裂缝分布情况决定，石灰浆可通过混凝土内不同的压力形成的孔眼将浆液注入，其粘稠度应结合裂缝实际情况确定；化学浆液则可在很大程度上改变浆液性能，且可对微小裂缝进行修补，同时其操作简单修补效果良好；采用灌浆法修补后可在裂缝部位粘贴钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压以增强修补效果。
3.结构补强。一是增加构件截面，该方法又可分为增加主筋补强和增加混凝土截面补强。增加主筋多采用焊增主筋法，其是先将梁类下缘混凝土保护层凿除以露出主筋，并将原箍筋切断拉直后将新增主筋焊接在原主筋下缘，施工中为减少温度应力应采取断续双面施焊，并应从跨中向支点旋焊，主筋焊接完毕后应接长箍筋并重新进行保护层施工，新保护层易采用环氧砂浆或膨胀水泥浆用涂抹法或压力灌注法施工。二是增设构件加固，增加主梁加固。该方法适用于地基有较好的承载力，一般将新增的主梁设置在原有主梁的两侧，可在新增主梁位置上将原桥面凿开并切断原横隔梁，利用原结构设置悬挂模板后浇筑新梁体混凝土，若为预应力梁体则应考虑在桥上无法进行张拉施工，因此应先张拉好后方可安装就位。三是粘贴加固，一般是采用环氧树脂胶液将钢板、钢筋或玻璃钢等粘贴在结构的受拉边缘或其薄弱环节，其施工方法类似于增大截面加固方法。四是施加体外预应力，在原梁体外侧受拉区域设置预应力筋，并通过张拉过程中在梁体内产生的偏心预压力来减小荷载挠度，并实现改善桥梁结构的受力状态。
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。
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[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，2013.
论文作者:王碧群
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; 应力论文; 混凝土论文; 温度论文; 荷载论文; 结构论文; 《基层建设》2015年31期论文;