橋梁結構裂縫及其加固技術處理問題研究

張元志

摘要：橋梁結構常規裂縫機理的產生相當復雜，單因素裂縫是很少的。但是，一般說來，裂縫主要是由一種或幾種因素引起的，其它因素只是起了裂縫繼續發展或加劇劣化的作用。因此，在分析裂縫產生的原因時，可以將裂縫形式與單因素或主要的兩、三種因素一一對應起來，這種分析方法是最簡單、最直接，也是很有效的方法。

關鍵詞：橋梁；裂縫；加固

一、引言

橋梁結構在施工和營運使用過程中。 常常會出現各種不同形式的裂縫。 其中，由磚、石和混凝土構筑而成的橋梁結構物，由于磚石砌體及材料的抗拉能力較弱，稍微受拉就會產生裂縫。 因此，對于磚、石和混凝土結構物來說，產生裂縫幾乎是不可避免的。 這就需要我們對橋梁結構裂縫進行分析并及時進行加固技術處理。

二、橋梁結構常規裂縫機理分析

1.混凝土結構裂縫。混凝土是當今橋梁結構中使用最廣泛、應用量最大的一種材料。 因為它可以配制成不同強度、不同性能和不同形狀的各種混凝土結構物，并有效好的耐久性， 除非受到侵蝕性環境的化學腐蝕或者遭到物理破壞， 混凝土幾乎具有無限的生命潛力。 但大多混凝土都是帶裂縫工作的，有的裂縫并不影響混凝土的使用，但涉及結構強度裂縫的存在和發展，將使相應部位構件的承載力受到一定程度的削弱，同時裂縫還會引起保護層剝落、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、持久強度低等，甚至危害橋梁的正常運行和縮短其使用壽命。

2.混凝土結構裂縫的處理原則。工程實踐經驗和理論分析說明，混凝土結構的裂縫是不可避免的，只是有些裂縫是無害的或可控制的。 如果對建筑物的抗裂要求過嚴，必將付出太大的經濟代價，甚至無法實現。 科學的要求應是將裂縫的有害程度控制在允許范圍之內。 筆者認為我國的設計規范規定的應靈活一些，對荷載產生的裂縫規定寬度限制，設計方法可由設計人員選取。

3.混凝土結構的微觀裂縫與宏觀裂縫。微觀裂縫的特點是細而短，肉眼不可見。一部分微裂縫存在于砂漿中；一部分存在于骨料與砂漿的界面上。 這種裂縫一般產生于混凝土硬化時，由于內應力或應力流的轉向而致，它可用混凝土的構造理論加以解釋。

三、橋梁結構裂縫問題產生的原因

1.橋梁自身應力產生的裂縫。橋梁自身的應力產生裂縫的種類分為橋梁收縮引起的裂縫和溫度差異引起的裂縫兩大類。第一，橋梁收縮引起的裂縫問題。橋梁的收縮實際上是因為砼在進行凝固的時候內外的收縮不均勻，導致表面上的砼所受到的拉力遠遠超過了抗拉的強度，從而出現了橋梁的裂縫。橋梁在施工的過程中，混凝土筑后四小時左右時，水泥水化的反應異常激烈和活躍，此時也是分子鏈逐漸產生和形成的關鍵時期。分子鏈形成的時候會出現泌水，這就說明混凝土并沒有完全硬化，這就導致塑性收縮的產生。另外，混凝土硬化以后，混凝土表面的泌水會逐漸蒸發，溫度也會下降，這時候混凝土的體積會減小，所以會出現縮水干縮的情況。第二，溫度差異引起的裂縫問題。溫度差異引起的裂縫實際是砼在水泥的凝固過程中放熱、太陽光的強烈照射、電弧進行焊接時引起的溫度變化，在這些溫度的變化下，能夠引起收縮和膨脹的情況發生，導致溫度應力超過砼所能承受的強度，從而出現橋梁裂縫。每年的溫度均存在很大的差異，但是溫度的變化一般來說比較緩慢，對橋梁的主要影響是導致其縱向出現位移。橋梁的面板和主要支柱、橋身側面受到太陽的直射后，局部溫度要比其他地方的溫度高得多。這樣就導致橋梁自身受到約束，橋梁被曬的局部拉應力相對較大，這樣就出現了裂縫。

2.橋梁荷載作用下產生的裂縫。荷載裂縫一般是指混凝土橋梁在常規的動靜狀態荷載以及橋梁的次應力下產生的裂縫。荷載裂縫主要分為直接應力裂縫和次應力裂縫，直接應力裂縫就是指橋梁在物體的直接荷載下引起的外部應力產生的裂縫。這種裂縫主要是橋梁表面的荷載超過了它所能承受的應力。次應力裂縫是指橋梁在外部荷載的基礎上所引發的次生應力所產生的裂縫。

四、橋梁結構裂縫問題的加固技術處理

1.橋梁裂縫常見的處理方法有三種，即表面封閉修補法、壓力灌漿修補法、填充鋼板法。由于橋梁出現裂縫的原因各種各樣，所以處理裂縫的方法也須根據實際情況來進行判定。表面修補的具體做法是沿著混凝土裂縫的表面鋪上薄膜材料，在施工的時候將混凝土的表面用刷子打毛，將混凝土表面的裂縫填平。也可以采用瀝青進行修補縫合，但是這種方法的漿液很難灌入。表面修補的方法適合運用在裂縫很淺的橋梁上，即橋梁內部并沒出現裂縫，基本穩定，為了防止出現更大的裂縫，可以采用表面修補的方法。表面修補法可以采取將混凝土或石灰填充裂縫的方法，也可以在裂縫的表面進行抹灰的方法，這些方法非常簡單，工程不大。但是它能阻止裂縫變大，從而導致橋梁的鋼筋受到侵蝕，出現深層裂縫。壓力灌漿法分為水泥灌漿、石灰灌漿、化學物質灌漿、瀝青灌漿。噴漿修補是一種在經過處理的裂縫表面，噴射一層密實的水泥砂漿保護層，來封閉裂縫的修補方法。噴漿前，需要把結構表面的剝離部分除去。再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。水泥灌漿適合橋梁的裂縫分布不均勻的情況下使用。石灰灌漿可以通過砼中不同的壓力形成的孔眼將石灰漿灌入橋梁裂縫中。石灰的黏稠度可以根據橋梁裂縫的實際情況進行考慮。化學物質是一種新型的橋梁裂縫修補方法，它主要采用先進的化學材料修補裂縫，可以在很大程度上改變灌漿材料的性能。它的優勢在于可以將很細的裂縫進行修補，而且操作非常簡捷，修補的效果非常好。化學灌漿法現在已經在橋梁裂縫的修補方面得到了廣泛的應用。填充鋼板法，就是當鋼筋混凝土構件產生主拉應力裂縫時，可對裂縫先進行處理之后，再在裂縫處粘結鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘合方向應和裂縫方向垂直。

2.梁式結構加固增強技術也是加固技術處理的重要方法之一。梁式橋上部加固可以采用各種不同的方式，主要視橋梁的實際情況，承載能力的減弱程度以及今后的使用要求而異。一般來說，主要采取擴大原結構構件截面，以提高結構的強度和剛度；以新的結構代替舊的抗力不足的結構；改變原結構的受力體系，使控制截面變矩的峰值減小；對原結構施加預應力，改變原結構的受力圖式，以達到提高橋梁剛度和強度的目的。

五、結語

在橋梁工程中橋梁產生裂縫問題是很難避免的。不僅僅因為工程施工的原因，更重要的是自身的應力所導致的。雖然目前橋梁結構存在的裂縫問題比較普遍，但是只要在設計和施工中能認識到橋梁結構常規裂縫機理，同時采取相應的一些橋梁結構裂縫加固處理技術，裂縫問題是可以減少甚至可以避免的。在施工的過程中，充分考慮橋梁的各方面，力求做到減少橋梁裂縫的產生。當橋梁出現淺層的裂縫時，應該積極做好修護工作，避免裂縫的進一步擴大。在橋梁結構的設計中，應該進行合理的設計與預防。在原材料的購買上，應該非常慎重，將原材料的質量放在首位。在施工的過程中，應該充分考慮施工的合理性與科學性，注重效率的同時，更應該保質保量，嚴令禁止“豆腐渣”工程。在橋梁施工的管理上，也應該嚴格，這樣不僅可以提高橋梁的質量，也能減少橋梁裂縫的出現。必須要避免因為橋梁的裂縫導致意外事故的發生，給人們的生命造成不安全隱患。

參考文獻

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