桥梁结构裂缝及其加固技术处理问题研究

张元志

摘要：桥梁结构常规裂缝机理的产生相当复杂，单因素裂缝是很少的。但是，一般说来，裂缝主要是由一种或几种因素引起的，其它因素只是起了裂缝继续发展或加剧劣化的作用。因此，在分析裂缝产生的原因时，可以将裂缝形式与单因素或主要的两、三种因素一一对应起来，这种分析方法是最简单、最直接，也是很有效的方法。

关键词：桥梁；裂缝；加固

一、引言

桥梁结构在施工和营运使用过程中。 常常会出现各种不同形式的裂缝。 其中，由砖、石和混凝土构筑而成的桥梁结构物，由于砖石砌体及材料的抗拉能力较弱，稍微受拉就会产生裂缝。 因此，对于砖、石和混凝土结构物来说，产生裂缝几乎是不可避免的。 这就需要我们对桥梁结构裂缝进行分析并及时进行加固技术处理。

二、桥梁结构常规裂缝机理分析

1.混凝土结构裂缝。混凝土是当今桥梁结构中使用最广泛、应用量最大的一种材料。 因为它可以配制成不同强度、不同性能和不同形状的各种混凝土结构物，并有效好的耐久性， 除非受到侵蚀性环境的化学腐蚀或者遭到物理破坏， 混凝土几乎具有无限的生命潜力。 但大多混凝土都是带裂缝工作的，有的裂缝并不影响混凝土的使用，但涉及结构强度裂缝的存在和发展，将使相应部位构件的承载力受到一定程度的削弱，同时裂缝还会引起保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度低等，甚至危害桥梁的正常运行和缩短其使用寿命。

2.混凝土结构裂缝的处理原则。工程实践经验和理论分析说明，混凝土结构的裂缝是不可避免的，只是有些裂缝是无害的或可控制的。 如果对建筑物的抗裂要求过严，必将付出太大的经济代价，甚至无法实现。 科学的要求应是将裂缝的有害程度控制在允许范围之内。 笔者认为我国的设计规范规定的应灵活一些，对荷载产生的裂缝规定宽度限制，设计方法可由设计人员选取。

3.混凝土结构的微观裂缝与宏观裂缝。微观裂缝的特点是细而短，肉眼不可见。一部分微裂缝存在于砂浆中；一部分存在于骨料与砂浆的界面上。 这种裂缝一般产生于混凝土硬化时，由于内应力或应力流的转向而致，它可用混凝土的构造理论加以解释。

三、桥梁结构裂缝问题产生的原因

1.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。桥梁在施工的过程中，混凝土筑后四小时左右时，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。

四、桥梁结构裂缝问题的加固技术处理

1.桥梁裂缝常见的处理方法有三种，即表面封闭修补法、压力灌浆修补法、填充钢板法。由于桥梁出现裂缝的原因各种各样，所以处理裂缝的方法也须根据实际情况来进行判定。表面修补的具体做法是沿着混凝土裂缝的表面铺上薄膜材料，在施工的时候将混凝土的表面用刷子打毛，将混凝土表面的裂缝填平。也可以采用沥青进行修补缝合，但是这种方法的浆液很难灌入。表面修补的方法适合运用在裂缝很浅的桥梁上，即桥梁内部并没出现裂缝，基本稳定，为了防止出现更大的裂缝，可以采用表面修补的方法。表面修补法可以采取将混凝土或石灰填充裂缝的方法，也可以在裂缝的表面进行抹灰的方法，这些方法非常简单，工程不大。但是它能阻止裂缝变大，从而导致桥梁的钢筋受到侵蚀，出现深层裂缝。压力灌浆法分为水泥灌浆、石灰灌浆、化学物质灌浆、沥青灌浆。喷浆修补是一种在经过处理的裂缝表面，喷射一层密实的水泥砂浆保护层，来封闭裂缝的修补方法。喷浆前，需要把结构表面的剥离部分除去。再用水冲洗清洁，并在开始喷浆之前把基层湿润，然后再开始喷浆。水泥灌浆适合桥梁的裂缝分布不均匀的情况下使用。石灰灌浆可以通过砼中不同的压力形成的孔眼将石灰浆灌入桥梁裂缝中。石灰的黏稠度可以根据桥梁裂缝的实际情况进行考虑。化学物质是一种新型的桥梁裂缝修补方法，它主要采用先进的化学材料修补裂缝，可以在很大程度上改变灌浆材料的性能。它的优势在于可以将很细的裂缝进行修补，而且操作非常简捷，修补的效果非常好。化学灌浆法现在已经在桥梁裂缝的修补方面得到了广泛的应用。填充钢板法，就是当钢筋混凝土构件产生主拉应力裂缝时，可对裂缝先进行处理之后，再在裂缝处粘结钢板，并用膨胀螺栓对钢板加压。钢板粘合方向应和裂缝方向垂直。

2.梁式结构加固增强技术也是加固技术处理的重要方法之一。梁式桥上部加固可以采用各种不同的方式，主要视桥梁的实际情况，承载能力的减弱程度以及今后的使用要求而异。一般来说，主要采取扩大原结构构件截面，以提高结构的强度和刚度；以新的结构代替旧的抗力不足的结构；改变原结构的受力体系，使控制截面变矩的峰值减小；对原结构施加预应力，改变原结构的受力图式，以达到提高桥梁刚度和强度的目的。

五、结语

在桥梁工程中桥梁产生裂缝问题是很难避免的。不仅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。在桥梁结构的设计中，应该进行合理的设计与预防。在原材料的购买上，应该非常慎重，将原材料的质量放在首位。在施工的过程中，应该充分考虑施工的合理性与科学性，注重效率的同时，更应该保质保量，严令禁止“豆腐渣”工程。在桥梁施工的管理上，也应该严格，这样不仅可以提高桥梁的质量，也能减少桥梁裂缝的出现。必须要避免因为桥梁的裂缝导致意外事故的发生，给人们的生命造成不安全隐患。

参考文献

[1] 李黎杰.有关桥梁结构裂缝的机理及其防治对策探讨[J].交通科技，2006（2）.

[2]张建强.桥梁结构裂缝及常用维修方法[J]. 筑路机械与施工机械化，2005（6）.