道路橋梁裂縫形式與施工處理

【關(guān)鍵詞】道路橋梁 裂縫形式 產(chǎn)生原因 施工處理 

　　1.概述 

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康快速發(fā)展，我國(guó)的公路道路建設(shè)贏來了前所未有的發(fā)展和挑戰(zhàn)，道路橋梁的工程量呈現(xiàn)出逐年持續(xù)上漲的態(tài)勢(shì)。板式橋、斜拉橋、懸索橋、鋼筋混凝土拱橋等，是較為常見的橋梁建筑形式。由于設(shè)計(jì)、施工等方面的原因，導(dǎo)致道路橋梁在修建和使用的過程中出現(xiàn)了諸多問題，裂縫是一種較為常見的缺陷形式。前些年出現(xiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑維修高潮，耗費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力。隨著是交通量的迅猛增長(zhǎng)，使得道路橋梁的負(fù)荷日益加重，其承載能力出現(xiàn)了較為明顯的不足，影響到了道路橋梁的安全與耐用。近年來發(fā)生的一些橋梁質(zhì)量事故，更為世人敲響了警鐘。如何有效預(yù)防和處理道路橋梁的裂縫，通過維修加固以提高其承載能力和使用壽命，成為擺在我們面前的新課題。 

　　2.常見的裂縫形式 

　　由于環(huán)境溫度的變化或施工養(yǎng)護(hù)過程采取的措施不當(dāng)，容易使橋梁的拱肋、梁板等部位結(jié)構(gòu)剛度不夠，導(dǎo)致承載力下降、出現(xiàn)裂縫，X裂縫、垂直裂縫是較為常見的裂縫形式。車輛長(zhǎng)期通行反復(fù)形成沖擊載荷，會(huì)使橋梁出現(xiàn)伸縮性破壞，常見的裂縫形式為水平裂縫，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致制作出現(xiàn)剪切變形。八字裂縫主要是由于建筑材料的不合格引起的，容易使橋梁產(chǎn)生塑性變形�；炷�土結(jié)構(gòu)表面則易出現(xiàn)蜂窩、麻面等缺陷形式，導(dǎo)致橋面出現(xiàn)坑洼不平，嚴(yán)重時(shí)會(huì)形成網(wǎng)狀裂縫。而橋梁的梁體和墩臺(tái)容易出現(xiàn)局部破損，導(dǎo)致鋼筋裸露受到周圍環(huán)境的腐蝕，出現(xiàn)基礎(chǔ)滑移傾斜、甚至沉降脫空。 

　　根據(jù)裂縫深度的不同，可以分為表面淺層裂縫、深層延伸裂縫、以及貫穿于整個(gè)結(jié)構(gòu)斷面的分離裂縫。按照裂縫的開度變化，分為死裂縫、活裂縫和增長(zhǎng)裂縫。其中，死裂縫的長(zhǎng)度與寬度不會(huì)發(fā)生變化，而活裂縫的寬度則會(huì)隨著條件的變化而變化，增長(zhǎng)裂縫的長(zhǎng)寬通常隨著時(shí)間逐步增大。究其產(chǎn)生的原因，裂縫又可分為干縮裂縫、凍脹裂縫、鋼筋銹蝕裂縫、溫度裂縫、超載荷裂縫等。歸納而言，無論是由于結(jié)構(gòu)載荷的變化，還是變形作用和環(huán)境的變化，都會(huì)引起裂縫的產(chǎn)生[1]。 

　　3.裂縫產(chǎn)生的原因 

　　3.1載荷變化引起的裂縫 

　　道路橋梁大多采用的是混凝土結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫產(chǎn)生于外載荷引起的直接應(yīng)力，歸結(jié)于設(shè)計(jì)、施工和使用的三個(gè)階段。在設(shè)計(jì)時(shí)，由于計(jì)算方面存在著一些問題，例如計(jì)算假設(shè)與模型的不合理、計(jì)算的錯(cuò)誤或漏算、以及安全系數(shù)強(qiáng)度的不足等。設(shè)計(jì)與施工的銜接不到位，圖紙中對(duì)于一些細(xì)節(jié)沒有交代清楚，都會(huì)引起混凝土開裂。運(yùn)輸安裝及施工過程中操作的不規(guī)范，使用過程在中超重車輛通行、車輛船舶的碰撞、惡劣天氣等因素的影響，都會(huì)混凝土產(chǎn)生開裂而形成裂縫。 

　　二次應(yīng)力是指由外載荷引起的次生應(yīng)力，在設(shè)計(jì)外載荷的作用下，次應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致橋梁某些部位的結(jié)構(gòu)開裂。在設(shè)計(jì)中常采用開槽鑿洞、設(shè)置牛腿等方法，在施工中根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)增設(shè)受力鋼筋，使得應(yīng)力流產(chǎn)生繞射，集中到孔洞的附近。對(duì)于長(zhǎng)跨型橋梁來說，截面的剛度變化會(huì)形成應(yīng)力集中，需要將鋼束截?cái)嗖⒃鲈O(shè)錨頭，以避免裂縫的產(chǎn)生[2]。載荷變化而引起的裂縫，呈現(xiàn)出不同的分布和特點(diǎn)，通常都位于受拉伸和剪切的區(qū)域。 

　　3.2溫度的變化 

　　混凝土結(jié)構(gòu)的道路橋梁，長(zhǎng)期置于陽光、大氣、水化熱等環(huán)境溫度的影響下，容易隨溫度的變化而產(chǎn)生收縮和膨脹，形成溫度應(yīng)力。當(dāng)溫度應(yīng)力大于抗拉極限強(qiáng)度時(shí)，裂紋變化產(chǎn)生，形成所謂的溫度裂縫。尤其是對(duì)于大體積的混凝土澆注來說，結(jié)構(gòu)整體往往沒有設(shè)置溫度隔離層，當(dāng)溫度變化較大時(shí)，極易形成較大的拉應(yīng)力而導(dǎo)致約束裂縫的產(chǎn)生。引起溫度變化的因素很多，季節(jié)的變化會(huì)形成較為固定和幅度較大的溫差，一天當(dāng)中不同時(shí)段日照也會(huì)很大的溫度差異，雨雪天氣的影響會(huì)導(dǎo)致溫度的驟降，施工澆筑之后的水泥容易產(chǎn)生水化放熱，這些因素都會(huì)導(dǎo)致溫差而形成裂縫。 

　　3.3材料及工藝的原因 

　　混凝土由水泥、砂子、骨料等成分組成，在實(shí)際使用中，材料質(zhì)量的不合格、搭配比例的不協(xié)調(diào)，都容易導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)。例如，安定性不合格的水泥灰降低混凝土的抗拉強(qiáng)度，砂石粒徑過小會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，堿性骨料反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低甚至開裂。施工工藝的不合理、質(zhì)量的不達(dá)標(biāo)，更加容易形成各種各樣的裂縫。過厚的混凝土保護(hù)層會(huì)降低構(gòu)建的有效高度，產(chǎn)生垂直方向的裂縫；澆筑速度過快會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性低、沉實(shí)效果不佳，易形成收縮裂縫；拆模過早、安裝順序不正確，都會(huì)導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。 

　　4.裂縫的施工處理 

　　裂縫產(chǎn)生的原因多而復(fù)雜，產(chǎn)生的因素通常不止一種，并且在其他因素共同作用下，加劇了裂縫的發(fā)展和劣化。因此，需要認(rèn)真分析歸納裂縫產(chǎn)生的原因，并且將裂縫形式與影響的因素一一對(duì)應(yīng)。通過小范圍的詳細(xì)調(diào)查分析，從而確定合理的施工處理方法。 

　　4.1常用修補(bǔ)方法 

　　在對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確地分析裂縫產(chǎn)生的原因、確定適宜的修補(bǔ)方法，充分考慮到修補(bǔ)的環(huán)境條件、安全可靠、時(shí)間效益等因素，以達(dá)到修補(bǔ)的目的。采用抹漿填縫使表面裂縫封閉的方法，稱為表面封閉修補(bǔ)法；壓力灌漿修補(bǔ)法則采用水泥或化學(xué)材料灌漿，以修補(bǔ)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的裂縫。在結(jié)構(gòu)表面粘貼鋼板等材料，不僅能夠封閉裂縫，還可以增加強(qiáng)度和剛度。體外預(yù)應(yīng)力加固修補(bǔ)法，在提高梁體承載能力和耐久性的同時(shí)，可以有效防止裂縫的產(chǎn)生。整體而言，修補(bǔ)的方法可以劃分為兩大類。一類是為了結(jié)構(gòu)的持久耐用，多采用表面封閉修補(bǔ)法；而另一類是在保證耐用的基礎(chǔ)上，提高受力的強(qiáng)度和要求，常采用壓力灌漿修補(bǔ)法，適用于深度較大、孔隙較多的工況。 

　　4.2裂縫加固方法 

　　橋梁加固的方法有很多，大體可以歸納為兩類。一類為被動(dòng)加固，不改變現(xiàn)有的受力狀態(tài)，以粘貼鋼板加固法為代表；另一類為主動(dòng)加固，需要增加外加預(yù)應(yīng)力，現(xiàn)有受力狀態(tài)發(fā)生變化。增大截面加固法通過增大原有的截面面積，能夠提高結(jié)構(gòu)的承載能力，不僅施工工藝簡(jiǎn)單且適用性較強(qiáng)。外包鋼加固法又可分為干式和濕式兩種，不需要增大截面面積就能夠大幅度的提升承載能力，施工量小且加固效果好，但開孔較多且需進(jìn)行防腐預(yù)處理。 

　　粘貼鋼板加固法采用樹脂或膠作為粘貼劑，在結(jié)構(gòu)物的受力薄弱區(qū)域之間粘貼鋼板，從而提高剛度和抗變形能力。施工速度快、環(huán)境影響小，應(yīng)用普及情況較好，但對(duì)工藝和操作水平的依賴性較大，需要對(duì)鋼板采取防銹蝕保護(hù)措施[3]。錨栓―鋼板加固法利用鉚釘、錨栓等緊固件，將結(jié)構(gòu)物與鋼板加固為一個(gè)受力整體，不僅能夠充分發(fā)揮鋼板的延伸特性，還可以有效的提升結(jié)構(gòu)的抗彎曲變形能力和承載能力。 

　　碳纖維材料最早由于軍事和航空領(lǐng)域，逐步應(yīng)用到道路橋梁的加固施工處理之中，具有無磁絕緣、疲勞強(qiáng)度高等特點(diǎn)。碳纖維加固法以高強(qiáng)度、低重量、腐蝕性小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)著稱，在混凝土結(jié)構(gòu)物的維修加固中有著較為廣泛的應(yīng)用。材料的勻質(zhì)性較好，預(yù)浸的樹脂能夠增強(qiáng)纖維之間的約束與粘貼，形成一個(gè)受力均勻的有機(jī)整體。補(bǔ)強(qiáng)物尺寸小、重量輕，不會(huì)改變?cè)�有結(jié)構(gòu)的形狀和重量，且對(duì)酸堿類介質(zhì)有著較高的抗腐蝕性，極大的提高了橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和抗裂性能。 

　　參考文獻(xiàn) 

　　【1】賈慶鋒.道路橋梁裂縫形式與施工處理[J].黑龍江交通科技.2011（09） 

　　【2】閆兵，王濤.道路橋梁工程的常見病害與施工處理技術(shù)[J].橋梁與隧道工程.2014（08） 

　　【3】賈麗巍，呂展聲.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋裂縫的防治[J].中南公路工程.2003（01）