橋梁的設計隱患、裂縫產生原因和處理方案解析

■陳曾彪 ■江西同濟設計集團股份有限公司，江西 南昌 330000

為了適應我國交通建設快速發展的需要，所以對橋梁在建設質量方面，提出了很高的要求。然而在橋梁建設快速發展的同時，各種橋梁設計與建設中所存在的隱患，也成為阻礙交通發展的重大障礙。不僅耽誤建設進度，而且對人們生命、財產安全構成一定威脅。因此，要針對橋梁設計隱患，以及產生裂縫的原因進行分析，找到切實可行的處理方法。

1 裂縫產生原因

某橋建設于2005 年，由于技術水平與投資有限，所以橋梁設計標準不高，施工水平較低。于2014 年7 月，經群眾舉報，發現多條裂縫。裂紋寬度較大。根據檢測單位的檢測報告，最大的裂縫寬度達到1.4mm 的貫通型開裂。下面列舉可能產生裂縫的原因并進行分析。

1.1 載荷過大引起裂縫

荷載裂縫是指橋梁在常規的靜載荷與動載荷以及次應力的作用下，產生的裂縫。造成荷載裂縫的原因有次應力裂縫與直接應力裂縫兩種。由于該橋設計水平不高，加之過往載貨車輛較多，故而載荷過大，是因其裂縫的主要原因。直接應力裂縫，通常是在橋梁設計過程中，對需要計算之處有所遺漏，和整體結構設計的不合理所造成的。以及大風、大雪等自然天氣都會使得橋梁產生直接應力裂縫。次應力裂縫，多數因為橋梁實際使用狀態與常規設計計算不同所造成的。導致一些部位次應力不足，引起橋梁開裂。由于該橋梁結構具有開洞處，當橋梁被挖孔時，將會產生“力流繞射”現象。因此，橋梁空洞處出現了裂縫。

1.2 溫差原因造成裂縫

該橋梁為混凝土結構。由于混凝土結構本身的熱脹冷縮現象表現的較為明顯，所以一旦外部環境溫差過大，或者橋梁結構內部產生溫度變化。在脹、縮過程中，則會產生應力。一旦這部分應力超過橋梁本身的抗拉強度時，就會造成裂縫的情況。由于該橋處于陽光直射下，加之該地區氣候變化程度較大。所以，溫差原因也是造成該橋梁開裂重要因素。

1.3 混凝土材料原因造成裂縫

該橋為混凝土結構，在對該橋梁開裂的材料原因進行分析時，發現主要是由于其混凝土材料配合不當，降低了混凝土的抗拉強度，因而導致混凝土結構開裂。并且因為混凝土具有收縮的特性，對溫差變化較為敏感。在施工過程中，因為溫差以及水泥水化熱，致使橋梁開裂情況加劇。

1.4 養護不當造成裂縫

該橋自建成以來，缺乏養護管理。對通過車輛的重量并未嚴格限制。因此，造成載荷過大，引起橋梁開裂。

2 處理方案解析

2.1 完善橋梁設計

只有從設計著手，才是從根本上解決橋梁裂縫的方法。在施工開始前，對橋梁的結構，以及組合方式進行科學合理的設計。詳細計算橋梁所承受的載荷，對施工過程中各種機具與材料的堆放進行嚴格管理，督促施工單位按照設計圖紙，以及設計工序進行施工。對于大風、大雪天氣對橋梁所造成的損害、以及日照時間以及四季溫差充分考慮，對橋梁結構仔細做機器震動下的疲勞強度驗算。

2.2 增強材料管理

改善橋梁施工的方法，可以降低裂縫出現的幾率。施工的設備以及材料的選擇是改善施工方法的主要工作。因為火灰比越高，混凝土的收縮就越大。所以橋梁施工中，為了提高混凝土的強度，可以使用強行增加水泥量的方法。要持續對橋梁材料進行養護。通過養護可以讓混凝土的水化反應加速，提高混凝土材料強度、還可以減小混凝土的收縮。還可以用增加配筋的方式，對橋梁混凝土整體的結構強度進行增強，提高其抗裂能力。

2.3 降低混凝土溫度

在實際施工過程中，對骨料注意遮陽，避免混凝土溫度升高，控制混凝土澆筑溫度，減低混凝土水化熱，控制其出機溫度。

2.4 使用減水外加劑

減水防裂劑可以增加水泥的粘稠度，降低混凝土的沁水情況，降低沉縮變形的發生幾率。還可以提高骨料與水泥漿的粘合程度以及拉應力，從而增強抗裂性能。減水外加劑可以使得混凝土更加密實，提高混凝土抗碳化性能，降低碳化收縮率。

2.5 控制拆模時間

達到規定時間后，再進行拆模，可以防止表面干縮情況的發生，防止出現貫穿性裂紋，從而提高混凝土的耐久性，保證工程質量。

2.6 處理橋梁裂縫

可以通過表面抹灰的方法，使用水泥、環氧基液等材料，對橋梁裂縫處進行修補;還可以通過表面噴漿的方法，先將要處理裂縫的表面進行鑿毛，通過噴射高強度水泥砂漿，來填補修復裂縫部位。并且，可以針對裂縫部位的具體情況，材質、功能要求等，選擇掛網噴漿或者無鋼筋素噴漿等方法，進行噴漿。對于一些特殊的裂縫，普通噴漿方法，不能起到效果的，可以使用壓力灌漿對橋梁裂縫進行修補。通常情況下，環氧樹脂這種化學灌漿方法最為常用，并且效果較為理想。

2.7 橋梁結構加固

針對設計過程中，橋梁內受力鋼筋的規格不夠使用要求而造成承載能力差的情況，可以通過增加受力主筋，增厚橋面鋪設層以及適當加寬橋梁主梁的截面等方法進行加固。受力主筋的增加，需要先鑿開主梁底面的保護層，通過綁焊的方式將新增主筋與原來的主筋焊接在一起。然后，為了提高橋梁的抗剪能力，需要在梁側增設箍筋。最后，恢復主梁底面保護層。當主梁的實際承載能力達不到設計要求時，可以采用高分子粘合材料，通過鋼板以及碳纖維布與需要加固的部位進行粘貼，加橋梁承載能力。當底面基礎承載力較弱時，可以通過擴大基礎加固法進行加固。當橋墩發生下陷時，可以通過增補樁基進行加固。即在樁基附近打入預制樁或者增設鉆孔樁，擴大承載基礎，提高橋梁承載能力。如果橋梁墩臺因為工程質量控制不到位的問題而產生開裂時，可以采用鋼筋混凝土圍帶以及剛箍的方式進行加固。

3 橋梁設計隱患

當前國內橋梁設計中，施工與管理一直處于較低水平，對于施工質量的要求與檢驗工作做得也不到位。并未按照規范與設計要求進行施工。在實際施工過程中甚至還有偷工減料現象發生。致使大量橋梁在尚未到達使用年限之前，便紛紛出現各種不同程度的質量問題。在橋梁設計方面，需要改進的地方還有很多。當前很多設計人員，只著眼于規范中所要求的結構強度安全等。而忽略了整體結構的材料、維護、構造以及持久性等實際需求。對施工過程中經常出現的人為失誤也不進行考慮。這些設計上的失誤與漏洞，都會在一定程度上影響到橋梁的結構安全與使用持久性。各種橋梁設計、建設的技術規范，即使再詳細，也不能詳細到對所有施工過程細節進行規范。即使各種相關規范更新的速度再快，也跟不上新材料、新技術更新的速度。所以，滿足規范的要求，僅僅是完成橋梁設計的基礎。而結合具體施工條件、施工特點、施工問題來進行有針對性的設計，才是解決橋梁安全性、耐久性的根本。

4 總結

橋梁的建設，是一種較為復雜的工作。隨著橋梁建設規模的不斷擴大，建設速度的顯著提升，在施工出現的各種問題也不斷增多。改善橋梁裂縫問題，需要使用科學合理的方法對其原因進行分析，從設計角度入手，降低設計隱患的發生概率。采取切實有效的加固防護手段，對橋梁裂縫進行處理。只有這樣，才能充分保證橋梁的質量與安全。

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