小议桥梁裂缝的控制
2016-07-05
1.引言
随着我国交通基础建设的迅猛发展，各地兴建了大量的混凝土桥梁。桥梁结构在施工和营运使用过程中，常会出现各种不同形式的裂缝。桥梁结构裂缝的种类成因复杂而繁多，甚至多种因素相互影响，但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。本文从分析桥梁裂缝的产生原因入手，并进一步提出如何控制桥梁裂缝。
2.桥梁裂缝的产生
2.1结构性裂缝
钢筋混凝土简支梁的跨中截面附近下缘受拉区的竖向裂缝，是最常见的结构性裂缝。在正常设计和使用情况下，裂缝宽度不大，间距较密，分布均匀。若竖直裂缝宽度过大，预示结构正截面承载力不足。钢筋混凝土简支梁的支点（或腹板宽度变化处）附近截面由主拉应力引起的斜裂缝，在正常设计和使用情况下很少出现斜裂缝，即使出现裂缝宽度也很小。若斜裂缝宽度过大，预示结构的斜截面承载力不足，存在发生斜截面脆性破坏的潜在危险，应引起足够的重视。另外，钢筋混凝土墩柱受压构件由于纵向压力过大引起的纵向裂缝、预应力筋锚固区由于局部应力过大引起的劈裂裂缝等都属于结构性裂缝。
2.2非结构性裂缝
非结构性裂缝的产生，受混凝土材料组成、浇筑方法，养护条件和使用环境等等多种因素影响。非结构性裂缝可以分为三种：收缩裂缝、温度裂缝和钢筋锈蚀引起的裂缝。
2.2.1收缩裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。
收缩裂缝常见有：（1）在构件竖向变截面处如T梁、箱梁腹板与顶底板交接处顺腹板方向的裂缝；（2）对板类构件多沿短边方向，均匀分布于相邻两根钢筋之间，方向与钢筋平行；（3）对高度较大的钢筋混凝土梁，由于腰部水平钢筋间距过大，在腰部（或腹板）产生竖向收缩裂缝，但多集中在构件中部，中间宽两头细，至梁的上、下缘附近逐渐消失，梁底一般没有裂缝；（4）大体积混凝土在平面部位收缩裂缝较多，侧面也有所见。收缩裂缝对构件承载力影响不大，主要影响影响结构外观和耐久性。
2.2.2温度裂缝
钢筋混凝土结构随着温度变化将产生热胀冷缩变形，这种温度变形受到约束时，在混凝土内部就会产生拉应力，当此应力达到混凝土的抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝，这种裂缝称为温度裂缝。采集者退散混凝土温度裂缝常见有：（1）在板上时，多为贯穿裂缝；发生在梁上多为表面裂缝。（2）梁板式结构或长度较大的结构，裂缝多是平行于短边。（3）大面积结构（例如桥面铺装）裂缝多是纵横交错。（4）裂缝宽度大小不一，且沿结构全长没有多大变化。
2.2.3钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足，混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面，使钢筋周围混凝土碱度降低，或由于氯化物介入。钢筋中铁离子含量较高，均可引起钢筋表面氧化膜破坏。钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应，其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2-4倍，从而对周围混凝土产生膨胀应力，导致保护层混凝土开裂、剥离，沿钢筋纵向产生裂缝，并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀，使得钢筋有效断面面积减小，钢筋与混凝土握裹力削弱。结构承载力下降，并将诱发其他形式的裂缝，加剧钢筋锈蚀，导致结构破坏。
3.桥梁裂缝的控制措施
混凝土裂缝一般是由于混凝土内部应力和外部荷载以及温差、干缩等多方面因素作用下形成的。对桥梁结构，一般裂缝宽度超过0.1mm.就会影响结构构件的耐久性、安全性，因而在设计和施工中宜采取可行、合理的措施对裂缝进行有效控制。这主要应把握好以下几方面内容：
第一，设计上应尽量避免软土地基上采用超静定结构，对大型桥梁应加强钻探。防止出现软弱下卧层。在施工上要加强基础夯实，做好模板、支架及各支撑处基础和地基处理，防止产生沉降裂缝。
第二，在桥梁结构中。墩台、台基桩等水下结构，反复冻融会导致结构疏松引起微裂缝。是比较容易出现裂缝的部位之一。在施工时，混凝土应尽可能一次浇筑。不设施工缝，同时应根据需要对构件进行冻融循环试验并做抗冻强度验算。
第三，墩身部位容易出现不规则纵向裂缝，且在阳光直射面较多的阳面。墩身易出现网状裂纹。可采取减少水泥用量、降低混凝土的入模温度和降低水泥水化热的温度、加快浇筑混凝土的散热等方法来加以预防。
第四，混凝土桥面、宽体桥台都容易出现温度裂缝，由于温度裂缝属于活裂缝。其裂缝宽度随环境温度的变化而变化。这类裂缝不宜修补，应以预防为主。在设计上应尽量限制连续浇筑长度，增加防收缩钢筋；在施工中要分段浇筑。并同时采取一些其他措施尽可能地减小混凝土的收缩量。
第五，进行预应力施工时。后张法采用抽拔管道成孔时，要严格控制抽拔时间。不宜太早，否则会使管壁拉裂，导致灌浆时串孔。先张梁板施工时。要防止成孔胶囊上浮，削弱上部端面过多，在反拱作用下引起板的表面裂缝。
第六，加强混凝土的振捣和养护，控制混凝土浇筑速度。比如在混凝土初凝前进行二次浇捣，可有效消除因塑性沉降引起的内分层，改善骨料的界面结构，提高混凝土的强度和抗裂能力。此外，因混凝土是一种水硬性材料，养护阶段又离不开水，如采用“蓄水法”养护，不仅能满足强度增长需要，而且对温度控制也十分有利。
4.桥梁裂缝的处理措施
4.1表面处理法
包括表面涂抹和表面贴补法，表面涂抹法适用范围是浆材难以灌人的细而浅的裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水的裂缝、不伸缩的裂缝以及不在活动的裂缝。表面贴补（木工膜或其他防水片）法适用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、变形缝）的防渗堵漏。
4.2 填充法
用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（0.3mm），作业简单，费用低。宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。
4.3 灌浆法
此法应用范围广，从细微裂缝到大裂缝均可适用，处理效果好。
4.4 结构补强法
因超荷载产生的裂缝、裂缝长时间不处理导致混凝土耐久性降低、火灾造成裂缝等影响结构强度时，可采取结构补强法、锚固补强法、预应力法等处理措施。
参考文献：
[1]王立强.混凝土桥梁裂缝修补分析[J].科技风.2013.09.
[2]吕丰.桥梁裂缝维修技术应用研究[J].科技创新与应用.2013.21.
