市政橋梁裂縫原因及加固處理

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摘要：隨著現代社會科學技術的快速發展，市政橋梁結構裂縫的問題越來越受到人們的重視。所以，國家也對橋梁加大了投資力度。市政橋梁結構裂縫問題是整個工程最容易出現的質量問題，這似乎已經成為了道橋工程中不可避免的問題。本文主要以鋼筋混凝土結構的裂縫問題產生的原因，市政橋梁結構裂縫問題的加固處理進行闡述。

關鍵詞：市政橋梁；裂縫原因；加固處理

近年來，我國市政交通基礎建設得到迅猛發展，各地興建了大量的混凝土橋梁。在市政橋梁建造和使用過程中，有關因出現裂縫而影響工程質量甚至導橋梁垮塌的報道屢見不鮮。混凝土開裂可以說是“常發病”和“多發病”，經常困擾著橋梁工程。其實，如果采取一定的設計和施工措施，很多裂縫是可以克服和控制的。為了進一步加強對市政橋梁結構裂縫的認識，盡量避免工程中出現危害較大的裂縫。

一、市政橋梁結構裂縫問題產生的原因

1、荷載裂縫

（1）直接應力裂縫。導致直接應力的因素主要有設計階段對部分荷載漏算或錯算所產生的結構應力；施工期間在構件上不恰當地堆放鋼筋等材料或機具，或借助頂板來運送重型材料，或在不了解預制結構的前提下隨意對其翻身、起吊或未按照設計圖紙施工，擅自更改施工順序或受力模式等；在使用期間出現超出設計荷載的重型車輛或受到大雪、大風以及爆炸等沖擊。（2）次應力裂縫。市政橋梁結構中經常出現鑿槽、開洞及設置牛腿等，而常規計算難以用準確圖紙進行模擬計算，而實際上在受力構件上挖孔后內部“力流”將產生“繞射”現象，并在孔洞周圍密集產生巨大應力，繼而將導致裂縫生成。

2、溫度變化

由于溫度變化導致的裂縫縫，導致裂縫生成的因素主要有：（1）日照。施工后的橋梁面板及側面受陽光暴曬后導致該部位溫度明顯高于其他部位，在混凝土內部會生成溫度梯度，且其呈非線性分布，最終導致混凝土內局部拉應力過大，當該應力超過混凝土所承受的極限應力則會生成裂縫。（2）降溫。天氣突降大雨或冷空氣侵襲以及日落等均會導致結構外表面溫度突降，而內部溫度降低較慢，因此也會生成溫度梯度而使混凝土發生變形，若變形遭到約束則會在結構內產生應力，當該應力超過混凝土自身抗拉強度則會生成裂縫。（3）水化熱。混凝土澆筑后水泥發生的水化熱反應在很大程度上升高其溫度，因此會生成嚴重的溫度梯度而引起裂縫生成。

3、收縮裂縫

（1）塑性收縮。混凝土澆筑4～5h后內部水泥發生劇烈的水化熱反應，內部分子鏈逐步形成，繼而沁水和水分急劇蒸發現象發生導致混凝土失水收縮，該類收縮量可達1%左右；骨料在自重作用下會發生下沉，過程中會受到鋼筋阻擋而生成同主筋方向相同的裂縫。（2）失水收縮。混凝土硬結后隨著內部水分逐步蒸發，溫度逐漸降低且體積逐步減小，由于表層水分損失快、內部損失慢，因此導致內外收縮量不同，即形成不均勻收縮，而表面收縮受內部混凝土的約束可導致表面混凝土受到拉應力，當其超過自身抗拉強度則會導致裂縫生成。（3）自生收縮。混凝土硬化過程中水泥發生水化反應導致的收縮，該類收縮與外界濕度無關，且不同種水泥所產生的收縮類型也不同。

4、基礎變形

橋梁基礎豎向不均勻沉降或水平向位移，將導致構件內生成附加應力，當其超過構件抗拉能力則會導致裂縫生成，導致基礎變形的因素主要有：對地質勘察深度不足、試驗資料不準，在此基礎上進行設計則會導致地基不均勻沉降；橋梁建設地地質變化較大，地基土不同壓縮性導致不均勻沉降；橋梁各部分基礎荷載存在很大差異，或同一橋梁采用不同的基礎類型或雖采用同種基礎，但基底標高差異很大或地基自身塑性變形存在很大差異；同一橋梁的基礎為分期建造導致承載力不同；橋梁建設成投入運營后環境溫度升降、凍土融化也會導致地基下沉；或橋梁建設后因地基浸水而影響土體強度，增大壓縮變形，導致地基發生變化，或由于人工抽水及干旱季節等原因導致地下水位下降等均會導致基礎發生不均沉降。

5、鋼筋銹蝕

混凝土施工質量較差導致保護層厚度不足，或保護層受大氣中二氧化碳侵蝕發生碳化反應至鋼筋表面而降低鋼筋周圍混凝土堿度，或周圍環境中氯化物的介入增加了鋼筋周圍氯離子含量均可破壞鋼筋表層生成的氧化膜，繼而鋼筋中的鐵離子同侵入到混凝土內的氧氣和水分發生銹蝕反應，最終生成氫氧化鐵，該產物的體積較原來增大2～4倍，因此對周圍混凝土會產生較大膨脹力，最終會導致鋼筋保護層開裂、剝離或沿鋼筋生成縱向裂縫。

6、材料因素

（1）水泥。所選水泥的安定性不合格或水泥中游離氧化鈣含量超標，由于其在凝結過程中水化速度很慢，因而在凝結后仍發生水化作用而破壞已經硬化的混凝土降低混凝土的抗拉強度，或水泥受潮等因素導致其強度不足也會增大混凝土開裂的可能性。（2）骨料。粗骨料粒徑過小、級配不良或空隙率過大均會增大拌合用水和水泥量，因而增大混凝土的后期收縮量，尤其是細骨料選用特別細的細砂其后果更為嚴重；粗細骨料內含泥量過高均會增大水泥和拌合用水量，且能降低混凝土強度及其抗凍、抗滲性能；細骨料內有機質含量過多則會延緩水泥的硬化過程，降低混凝土強度尤其是早期強度而增大裂縫出現的幾率。（3）外摻劑。混凝土拌合用水或外摻劑內含有較高含量氯離子則會增大對鋼筋銹蝕的程度，而采用海水或含堿量較高的泉水或采用含堿外加劑則會影響堿骨料反應。

二、市政橋梁結構裂縫問題的加固處理

1、市政橋梁裂縫常見的處理方法有三種表面封閉修補法、壓力灌漿修補法、填充鋼板法

表面封閉修補的具體做法是，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。噴漿修補法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。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。

市政橋梁中混凝土裂縫是施工中容易產生但難以防范的通病，裂縫一旦發生且處理不當則將直接影響橋梁工程質量，甚至帶來嚴重后果，但導致裂縫生成的因素多種多樣，因此在分析裂縫形成原因后應結合實際采取合理有效的加固技術，方可制止裂縫發展，提高橋梁使用功能，延緩使用壽命。

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