橋梁路面裂縫防裂措施分析

吳新軍

新疆路橋橋梁工程建設(shè)有限責(zé)任公司，新疆烏魯木齊 830000

0 引言

近年來，橋梁作為跨越障礙的通道，是鐵路、公路和城市道路等龐大交通網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分之一，但橋梁在建成并運(yùn)行一段時(shí)間后橋面易出現(xiàn)裂縫，給車輛的運(yùn)行和橋梁的維修帶來諸多不便。為此，本文從橋梁路面設(shè)計(jì)、施工和橋面薄弱部位的加強(qiáng)等方面，提出了防裂措施，以提高施工質(zhì)量，延長橋梁使用壽命。

1 橋梁路面裂縫類型

根據(jù)引起橋梁路面裂縫原因的不同，可分為：1）表面龜裂。橋面表面裂縫產(chǎn)生的原因主要包括混凝土混合料的早期過快失水干縮和碳化收縮，混凝土的碳化收縮；2）橫向裂縫。原因主要有：（1）干縮裂縫。混凝土硬化過程中失水，水泥漿體就會引起收縮，當(dāng)受到限制時(shí)，將產(chǎn)生收縮應(yīng)力，引起裂縫；（2）冷縮裂縫。在水泥的水化過程中，隨著熱量的增加，內(nèi)部混凝土體積膨脹，而板面溫度隨著夜間溫度的降低和濕永養(yǎng)護(hù)而冷卻收縮，致使混凝土內(nèi)部膨脹，外部收縮，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)外部混凝土所受拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會產(chǎn)生裂縫；3）縱向裂縫。由于路基混凝土路面或橋臺與路基連接處，因填料不均勻和壓實(shí)不均勻等，引起路基支承不均勻，加之橋面板自重和車輛荷載將產(chǎn)生縱向裂縫，且裂縫隨雨水的浸入和浸泡不斷增大；4）接縫碎裂。引起接縫碎裂的原因主要是由于脹縫的寬度隨氣溫改變，氣溫升高時(shí)，縫中的填縫料被擠出，氣溫下降低時(shí)，性能較差的填縫料不能恢復(fù)，使縫中形成空隙，侵入的沙、石等雜物，阻礙橋面板塊的伸縮，致使接縫處破損；5）板角裂縫。板角是橋梁路面板的薄弱部位，由于側(cè)模的模壁效應(yīng)，施工時(shí)，很難使混凝土振搗密實(shí)，將造成板角密實(shí)度不夠，強(qiáng)度相對較小，在車輛荷載作用下，易產(chǎn)生板角裂縫。

2 橋梁路面裂縫產(chǎn)生原因

橋梁路面產(chǎn)生裂縫的原因主要有：1）設(shè)計(jì)不合理產(chǎn)生的裂縫。橋面鋪裝層厚度設(shè)計(jì)不合理，鋪裝層中配筋率不足，橋梁薄弱部位設(shè)計(jì)不合理，橋梁板梁形式選取不合理以及設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算模式的選擇不當(dāng)，這些都會使橋梁路面產(chǎn)生裂縫；2）忽視施工時(shí)的溫度控制和養(yǎng)護(hù)時(shí)間產(chǎn)生裂縫。防止溫度裂縫的具體措施有控制混凝土水化熱、 控制混凝土澆筑溫度和表面保護(hù)等。不合理的養(yǎng)護(hù)方法， 會導(dǎo)致混凝土養(yǎng)護(hù)過程的溫控失調(diào)，產(chǎn)生溫度裂縫；3）材料屬性引起的橋面裂縫。由于鋼材、混凝土等材料具有不同的物理屬性和化學(xué)性質(zhì)，這些對橋梁路面裂縫的產(chǎn)生都有直接或間接的聯(lián)系，是引起橋梁路面裂縫的一個主要因素；4）鋪裝層施工不當(dāng)產(chǎn)生裂縫。橋面鋪裝層施工時(shí)，由于不合理的操作，將會造成鋪裝層厚度局部過薄，使得其剛度和承載能力有所降低，也易引起致橋面產(chǎn)生裂縫；5）施工縫處理不當(dāng)產(chǎn)生裂縫。橋面應(yīng)盡量采用一次性整體澆注，當(dāng)橋面寬度較大時(shí)，宜劃分分割帶，還應(yīng)確保施工縫處理合理，否則將會影響橋梁路面橋面平整性。在混凝土澆注過程中，若間歇時(shí)間過長，或未按要求設(shè)置施工縫，這些都會使施工縫直接成為影響橋梁路面平整性的裂縫；6）荷載引起的橋面裂縫。由于橋梁所受荷載的特殊性，加之橋梁在使用之前已預(yù)加應(yīng)力，因此荷載對橋梁的影響是非常顯著的，是橋梁路面裂縫產(chǎn)生的一個主要原因。

3 橋面防裂措施

3.1 加強(qiáng)橋梁設(shè)計(jì)工作

為了滿足現(xiàn)代社會的發(fā)展，如今設(shè)計(jì)的橋梁橋面寬度越來越大，造成橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況越來越復(fù)雜，因此，在橋梁工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對橋梁結(jié)構(gòu)的箱型梁進(jìn)行整體性分析以及剛度變化分析，同時(shí)對支座附近一定范圍內(nèi)的箱型梁還應(yīng)進(jìn)行抗彎分析和抗扭疊加分析以及必要的驗(yàn)算，適當(dāng)增加構(gòu)造配筋。在橋梁運(yùn)行過程中路面橫向不對稱荷載可能為最不利荷載，因此，在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在這種荷載作用下箱型梁的受力情況，同時(shí)還應(yīng)充分考慮各種荷載作用下對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，且還應(yīng)驗(yàn)算和復(fù)核，并應(yīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)正確后才能施工。橋面配筋的布置設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮到施工的方便，即便于制作和安裝，以確保施工質(zhì)量，使橋梁實(shí)際受力情況和設(shè)計(jì)相符合，防止裂縫的出現(xiàn)，延長橋梁結(jié)構(gòu)的使用壽命。

3.2 加強(qiáng)施工質(zhì)量控制

施工質(zhì)量在很大程度上決定了橋梁工程質(zhì)量的好壞，在施工階段應(yīng)加強(qiáng)以下幾個方面的工作，能有效地防止裂縫的產(chǎn)生。1）重視和加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理，建立完善的管理體制，提高管理水平；2）嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。應(yīng)選擇合格的原材料，同時(shí)盡可能選擇強(qiáng)度較高、收縮小、耐磨和抗凍性能好的水泥。碎石應(yīng)選用地質(zhì)堅(jiān)硬、表面潔凈、級配良好的碎石。混凝土攪拌和養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)清潔干凈，符合要求的水；3）優(yōu)選配合比，嚴(yán)格按配合比施工。混凝土配合比設(shè)計(jì)對橋面裂縫的影響很大，因此，施工前應(yīng)進(jìn)行多組對比試驗(yàn)，得出最佳配合比。依據(jù)構(gòu)件要求，選擇合理的配合比，不同配合比應(yīng)采取不同的施工程序，以保證施工質(zhì)量、混凝土強(qiáng)度，提高構(gòu)件強(qiáng)度的均勻性和構(gòu)件的耐久性；4）合理選擇施工時(shí)間。在溫差較大的季節(jié)和炎熱天氣時(shí)，要避免中午高溫施工，而應(yīng)選擇下午或夜間施工，以免出現(xiàn)溫度裂縫；5）嚴(yán)格控制橋面鋪裝層施工質(zhì)量。橋面鋪裝層施工質(zhì)量對橋面裂縫的影響極大，水灰比和含砂率是控制橋面鋪裝質(zhì)量的主要因素，因應(yīng)合理設(shè)計(jì)兩者；6）安裝鋼筋網(wǎng)時(shí)，可利用短鋼筋頭支撐鋼筋網(wǎng)，以防施工時(shí)鋼筋網(wǎng)走位或踩壓至底層，否則將會降低上部分布筋的承載能力，當(dāng)出現(xiàn)負(fù)彎矩時(shí)，容易導(dǎo)致橋面出現(xiàn)裂縫；7）嚴(yán)格、認(rèn)真地抓好每一道工序的施工質(zhì)量，結(jié)合實(shí)際施工情況，選擇合理的施工工期，安排好施工程序。

3.3 重視橋梁橋面薄弱部位的加強(qiáng)設(shè)計(jì)

1）加強(qiáng)預(yù)制架設(shè)的板梁和橋面鋪裝層的連接。因預(yù)制板梁和橋面鋪裝層混凝土澆筑時(shí)間不同，所以混凝土齡期也不同。為了確保兩者之間連接的整體性，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮將板梁內(nèi)的鋼筋伸入到鋪裝層中，或施工時(shí)設(shè)置豎向錨固鋼筋，這樣能很好地改善橋面的受力狀況，能夠有效地防止裂縫；2）加強(qiáng)板梁之間縱向縫隙的聯(lián)系。預(yù)制空心板梁之間的連接為鉸結(jié)，致使橋面極易出現(xiàn)裂縫。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對該部位進(jìn)行加強(qiáng)。橋面混凝土一次鋪裝時(shí)，應(yīng)在板兩端預(yù)留鋼筋。若為兩次鋪裝時(shí)，應(yīng)在板梁上整體現(xiàn)澆層內(nèi)設(shè)Ф12鋼筋，以加強(qiáng)各板間的連接，提高結(jié)構(gòu)的整體性能。

4 結(jié)論

橋梁路面裂縫不僅影響板梁的受力性能，加速了鋼筋的銹蝕，而且降低了橋梁的耐久性能。本文根據(jù)筆者多年從事橋梁工程的施工工作經(jīng)驗(yàn)，首先簡要地介紹了橋梁路面裂縫的類型及分析了橋梁路面裂縫產(chǎn)生的原因，針對不同類型裂縫及不同原因產(chǎn)生的裂縫，從橋梁路面設(shè)計(jì)、施工、橋面薄弱部位的加強(qiáng)設(shè)計(jì)和施工人員業(yè)務(wù)水平等方面，提出了相應(yīng)的防裂措施或方法，以提高橋梁路面的施工質(zhì)量，延長橋梁的使用壽命，提出的措施或方法可為相關(guān)人員參考借鑒。

[1]楊晉營.引黃聯(lián)接段公路 1#橋橋面板裂縫原因分析[J].山西水利科技，1999(6).

[2]王文輝.鋼筋混凝土橋面鋪裝裂縫的預(yù)防措施[J].廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(4).

[3]白新源.水泥混凝土橋面裂縫成因及預(yù)防措施[J].交通世界，2010(7).