橋梁裂縫成因及加固

楊繼

【摘要】 裂縫是混凝土橋梁常見的病害之一，本文分析了橋梁裂縫出現的成因及種類，擬出主要的預防和加固措施。

【關鍵詞】裂縫；橋梁；成因；混凝土；預防；加固

近幾年來作為交通咽喉的橋梁得以大量修建，尤其是混凝土橋梁，然而橋梁不可避免地會產生損傷和老化，而裂縫是最常見的病害之一。究其原因，是多方面的，橋梁的構造特點、施工手段、使用的材料、承受的荷載狀況以及環境因素都有可能導致裂縫。

1、橋梁裂縫的種類和成因

1.1荷載引起的裂縫

荷載引起的裂縫主要包括直接應力裂縫和次應力裂縫。直接應力裂縫是指外荷載引起的直接應力產生的裂縫；次應力裂縫是指由外荷載引起的次生應力產生裂縫。

1.2溫度變化引起的裂縫

1.2.1年溫差

一年中四季溫度變化不斷，但變化緩慢且幅度較小，對橋梁結構的影響主要是導致橋梁的縱向位移，一般可通過橋面伸縮縫、支座位移或設置柔性墩等構造措施相協調，只有結構的位移受到限制時才會引起溫度裂縫，例如拱橋、鋼架橋等。

1.2.2日照

橋面板、主梁或橋墩側面受太陽曝曬后，溫度明顯高于其它部位，溫度梯度呈非線形分布。由于受到自身約束作用，導致局部拉應力較大，出現裂縫。

1.2.3驟然降溫

突降大雨、冷空氣侵襲、日落等可導致結構外表面溫度突然下降，但因內部溫度變化相對較慢而產生溫度梯度，促使裂縫的出現。

1.2.4水化熱

出現在施工過程中，大體積混凝土（厚度超過2 m）澆筑之后由于水泥水化放熱，致使內部溫度很高，內外溫差太大，致使表面出現裂縫。

1.3收縮引起的裂縫

1.3.1塑性收縮

發生在施工過程中、混凝土澆筑后水泥水化反應激烈，出現泌水和水分急劇蒸發，尚未硬化的混凝土失水收縮，稱為塑性收縮。塑性收縮所產生量級很大，可達1%左右。

1.3.2縮水收縮

混凝土結硬以后，因混凝土表層水分損失快，內部損失慢，因此產生表面收縮大、內部收縮小的不均勻收縮，表面收縮變形受到內部混凝土的約束，致使表面混凝土承受拉力過大。

1.3.3炭化收縮

大氣中的二氧化碳與水泥的水化物發生化學反應引起的收縮變形。炭化收縮只有在濕度50%左右才能發生，且隨二氧化碳的濃度的增加而加快。

1.4基礎變形引起的裂縫

由于基礎豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結構中產生附加應力，超出混凝土結構的抗拉能力，導致結構開裂。

1.5施工材料引起的裂縫

水泥的品種、選取的標號、用料、水灰比、填加劑的使用都可能影響混凝土的品質，導致混凝土的強度、剛度、穩定性等不足，促使裂縫的產生。

2、橋梁裂縫的預防與加固

2.1裂縫的預防

針對之前敘述的裂縫成因，橋梁裂縫的預防為裂縫出現前的有效處理，主要集中在設計階段的預防、施工階段的預防和使用階段的維護三個方面。

2.1.1設計階段的預防

根據具體的地質情況和橋梁交通職能，同時嚴格遵守設計規范擬出合理的設計方案。不僅要因地制宜選取合理的橋型，還要合理的布置鋼筋和伸縮裝置的設置，同時選取合適的建橋材料等等。

2.1.2施工階段的預防

合理的施工方法不僅能夠降低混凝土內的最高溫度和混凝土的內外溫差，還能充分發揮材料的力學性能，達到控制裂縫的目的。

2.1.3使用階段的維護

定期或者經常性對全橋進行裂縫檢查，建立完善的裂縫檢測機制，一旦出現危害性可能在以后發展中影響到橋梁結構性能的微小裂紋時及時采取修補措施。同時根據橋梁的承載力適當地限制交通量，避免車輛超載現象。

2.2橋梁裂縫的修補加固

混凝土裂縫分有害裂縫和無害裂縫，但無論是哪種裂縫均會影響結構的整體性和剛度，還會降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗滲能力。因此根據裂縫的性質應區別對待、及時處理，以保證橋梁的安全使用。混凝土裂縫的修補措施主要有表面修補法、灌漿、嵌逢封堵法、結構加固法等。

2.2.1表面修補法

表面修補法是一種簡單、常見的修補方法，它主要適用于穩定和對結構承載能力沒有影響的表面裂縫以及深進裂縫的處理。

2.2.2灌漿法

灌漿法主要適用于對結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。

2.2.3嵌逢封堵法

嵌縫法是裂縫封堵中最常用的一種方法，它通常是沿裂縫鑿槽，在槽中嵌填塑性或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。

2.2.4結構加固法

結構加固法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，以達到提高橋梁剛度和強度的目的。

3、總結

一座橋從設計到運營涉及設計、施工、維護的方方面面，其中很多因素都有可能導致橋梁的開裂。隨著時間的推移，當國家的基礎建設趨于完善，當橋梁的數量趨于飽和越來越多的新橋變成舊橋時，橋梁的維修加固將越來越重要，而橋梁裂縫的修補加固則是其中最普遍而關鍵的內容。針對不同的裂縫，施加合適修補措施，將保證橋梁健康、安全地運營，延長橋梁的使用壽命。

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