摘要：要想提高市政桥梁施工水平, 必须不断加强施工工艺的研究和探索, 保证创新施工技术和加工工艺, 逐渐弥补传统施工技术的不足。市政桥梁箱梁裂缝问题不但直接影响到整体工程的施工质量, 而且还成为阻碍箱梁跨径技术发展的关键问题, 所以有必要认真讨论市政桥梁箱梁裂缝产生的原因, 针对其主要问题提出解决方法。同时, 要结合现有技术提高桥梁箱梁加固水平, 应对施工中出现的桥梁箱梁裂缝现象。本文根据笔者工作实践，对市政桥梁结构裂缝分析及加固技术处理进行了分析和探讨。
关键词：市政；桥梁；结构；裂缝；加固
1 市政桥梁箱梁结构裂缝产生原因
桥梁施工常用混凝与钢筋混凝土作为跨径建造材料, 因此许多研究人员会直接在工程施工过程中跟随收集资料, 而在20世纪, 就有研究者从实验模型中发现了箱梁裂缝存在的事实, 并且证实在桥梁箱梁施工建设时也会出现裂缝。裂缝可分为两种, 即微观裂缝与宏观裂缝, 都是影响市政桥梁箱梁施工建设质量的因素。
1.1 微观裂缝
微观裂缝一直被人们称作“微裂”, 顾名思义就是微小的裂缝, 这种裂缝人们不能直接用肉眼观察到, 然而实际上裂缝本身是存在的。微裂虽然不会对桥梁箱梁造成直接的损害, 但是由于微裂的存在会直接促使裂缝渐变为较大的裂缝, 因此也必须提高对微裂治理的重视程度。一般来说微裂主要有三种:其一, 粘着裂缝。这种微裂主要是出现在骨料和水泥石的粘结面上的裂缝, 一般会围绕混凝土骨料周边展开;其二, 水泥石裂缝。这种微裂主要是出现在水泥浆中的裂缝, 通常就是在水泥骨料之间;其三, 骨料裂缝。骨料裂缝不是后来出现的, 而是施工建材在采购骨料时, 骨料本身就存在微裂问题。
实际上, 微裂问题经常出现上述前两种情况, 至于骨料裂缝问题是可以通过规避避免的。在桥梁箱梁施工过程中, 施工团队准备混凝土等建设材料, 必须严格按照工程设计进行, 但是由于当前施工工艺和操作失误等问题, 会直接引发更多微裂问题。混凝土微裂问题, 主要是给混凝土等建材本身物理力学性质参数造成影响, 包括弹塑性、徐变、结构刚度都会因混凝土微裂增加各种外力压迫和内在负荷, 使得微裂问题严重。此外, 微裂本身存在范围较小, 并不会成片大面积出现, 微裂通常都是呈割裂状, 每个微裂都可能出现在混凝土不同的地方, 这就会给箱梁混凝土施工造成严重阻碍, 因为在箱梁施工中, 混凝土会在陆续的施工下承受越来越大的拉力, 当跨径结构构建到一定程度时, 箱梁沿截面上的微裂会通过拉力的直接作用连接, 进而造成大范围的微裂连通, 这样将严重降低跨径抗力性, 最坏的结果是造成混凝土跨径直接断裂。
具体微裂的原因, 可按混凝土的构造理论加以解释, 即视混凝土为骨料、水泥石、气体、水分等所组成的非均质材料, 在温度、湿度变化条件下, 混凝土逐步硬化, 同时产生体积变形。这种变形是不均匀的, 水泥石收缩较大, 骨料收缩很小;水泥石的热膨胀系数大, 骨料较小。它们之间的变形不是自由的, 会产生相互约束应力。在构造理论中一种极为简单的计算模型, 是假定圆形骨料不变形且均匀地分布于均质弹性水泥石中。当水泥石产生收缩时引起内应力, 这种应力可引起粘着微裂和水泥石开裂。混凝土微裂的存在、扩展、增加, 使应力—应变曲线向水平线倾斜, 应力滞后于应变, 泊松比增加, 刚度下降, 持久强度降低, 徐变增加。
1.2 宏观裂缝
所谓宏观裂缝, 就是指箱梁混凝土材料上存在的裂缝可受人眼观察, 不必借助工具就能够肉眼看到箱梁混凝土构件上的裂缝, 甚至裂缝严重直插入混凝土内部。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆宏观裂缝的产生原因很多, 既可能是混凝土构件本身形成裂缝, 通过微裂扩展、连接而来, 也可能受到外力影响, 在多种作用下直接造成裂缝。例如, 在施工过程中采用的建材本身材质不合格, 碎石和沙的含量远远超过标准规定, 在掺拌混凝土时会直接影响混凝土本身的粘性, 导致裂缝的生成;或者建造施工过程中, 施工人员操作设备不规范, 在跨径建设过程中没有按照施工图纸规格严格执行, 也会使跨径箱梁承受更多外力负荷, 此时容易促使裂缝产生。
2 针对市政桥梁箱梁结构裂缝的加固技术
2.1 严格选择桥梁箱梁施工建材
为保准起见, 需要建筑施工单位率先注重建材质量的要求, 必须严格把关施工原材料, 避免购买的骨料等建材本身存在瑕疵。只有施工材料本身达到优质标准, 才能为市政桥梁箱梁施工质量提供鼎力支持。在准备材料过程中, 各类材料的准备工作都要按照要求严格进行, 如, 搅拌混凝土时应当准确计算混凝土初凝时间, 防止时间过长或者过短降低混凝土性质。还有细料的准备工作也要受到监督, 砂石、水泥等材料的规格必须符合当时施工要求, 严格控制砂石、水泥的含水量、含泥量。
2.2 加厚箱梁混凝土腹板并施加竖向预应力
若要避免市政桥梁箱梁裂缝产生, 需要提高混凝土加固技术, 增强箱梁的抗剪强度。在施工时, 施工人员为了加固箱梁混凝土, 都采用腹板浇筑来巩固箱梁墙壁, 防止混凝土受到拉力和负荷。因此, 加厚箱梁混凝土腹板, 在施工时按照箱梁外侧壁面的面积再次添加钢筋结构, 然后上一层腹板, 将新的钢筋混凝土浇筑在原来混凝土壁面和腹板之间, 可以在原有基础上加固箱梁混凝土。对箱梁施加竖向预应力是为了配合腹板加厚施工, 因为在浇筑混凝土时, 竖向预应力能够实现降低剪应力, 这样可以对加固箱梁混凝土起到双重保护作用。
2.3 采用型钢劲性骨架提高加固水平
型钢劲性骨架在施工中的应用, 能够在混凝土原本的抗拉力基础上提高抗性。通常, 施工人员会在腹板内侧的定点位置 (四个角点) 安装骨架, 安装时需要固定骨架, 然后将新的混凝土按照预应力需求对型钢劲性骨架和桥梁箱梁进行浇筑。浇筑次数为两次, 第一次主要作用是实现型钢劲性骨架和桥梁箱梁的整体连接, 要求浇筑过程中必须把握标准, 让骨架和梁体整体都融合到一部分。第二次主要作用是提高梁体抗剪强度, 一般施工技术人员会在第一次浇筑后的梁体旁设置纵向预应力钢束, 然后沿着预应力钢束再次浇筑新混凝土。为了达到更好的加固效果, 新浇筑的混凝土采用的是流动性好的自密实微膨胀混凝土。浇筑混凝土的同时, 在箱梁外侧粘贴一层碳纤维布, 这样在浇筑结束后, 混凝土整体抗剪强度提升, 能够借助骨架支撑减少腹板主拉应力, 实现对箱梁裂缝的加固。
2.4 加强混凝土养生
在箱梁混凝土浇筑施工结束后一段时间, 需要施工人员按时进行混凝土养生工作。每次浇筑混凝土结束后, 应当及时在梁体上覆盖草垫或者塑料膜, 防止梁体在高温烈日下暴晒。并且, 还要定时向草垫或者塑料膜上洒水, 防止混凝土周边温度较高, 体积膨胀过大导致夜间降温后冷缩产生裂缝。
3 结语
裂缝是市政桥梁箱梁施工中不可避免的问题, 也是妨碍施工质量提高的重要原因。为了加强桥梁箱梁的施工效果, 必须掌握裂缝产生的原因并对之研究和分析, 然后根据裂缝产生的原因制定注意事项和应对措施。现代桥梁箱梁加固技术已经不断被研发, 给桥梁箱梁施工提供了支持, 未来还需要更多的施工人员探寻提高箱梁加固施工的技术, 确保桥梁箱梁施工的质量。
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论文作者:金光日
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/14
标签：裂缝论文; 混凝土论文; 桥梁论文; 骨料论文; 腹板论文; 市政论文; 预应力论文; 《防护工程》2018年第26期论文;