淺析混凝土橋梁裂縫成因及處理方法

(重慶交通大學(xué)建筑與土木工程研究生院　重慶　40004)

一、引言

影響橋梁安全與穩(wěn)定的因素多種多樣，而裂縫，作為混凝土橋梁最典型的病害之一，一直都是一個不容忽視也是必須處理好的問題。我們可以通過一些預(yù)防措施，盡可能的減少橋梁裂縫的出現(xiàn)，而在裂縫產(chǎn)生后采取適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ǎ部梢员M可能將裂縫所帶來的危害降到最低[1]。只有當(dāng)我們深入了解后才能對裂縫進(jìn)行正確有效的修補(bǔ)，減少其對橋梁結(jié)構(gòu)受力的影響，從而保證橋梁的安全與穩(wěn)定。

二、混凝土橋梁裂縫類型及成因

(一)裂縫類型。按橋梁結(jié)構(gòu)承載力劃分為結(jié)構(gòu)性和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫是由于外界給橋梁結(jié)構(gòu)的荷載力過大，超過與了橋梁自身的最大承受范圍，又或者是橋梁本身的結(jié)構(gòu)承載力不足而引起的[2]。由于種種外界因素而導(dǎo)致橋梁變形從而產(chǎn)生的裂縫叫非結(jié)構(gòu)性裂縫。這種裂縫對橋梁的耐久性和結(jié)構(gòu)美觀會造成一定的影響，對橋梁的承載力影響較小[3]。

(二)荷載作用過大。經(jīng)過研究和分析，橋梁自身所受到的荷載過大的原因主要在以下幾個方面：一是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計階段。有關(guān)設(shè)計人員在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時存在錯誤。比如說所計算的結(jié)構(gòu)荷載與實(shí)際有較大的偏差等這些可控制的人為因素都有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)自身所承受的荷載過大。二是在橋梁的長時間施工期間。一旦有不合規(guī)范的施工操作又或者是施工器械任意擺放等問題，使橋梁結(jié)構(gòu)承受了其余的多的荷載，會對橋梁結(jié)構(gòu)受力造成一定的危害。三是在橋梁使用階段。目前我國現(xiàn)役的大多數(shù)橋梁，都處于超負(fù)荷狀態(tài)，實(shí)際承受的荷載與規(guī)定的荷載嚴(yán)重不相符，這樣是很容易出現(xiàn)裂縫的。

(三)溫度變化。在橋梁正常工作時，當(dāng)外界與內(nèi)界溫度變化較大時，橋梁會發(fā)生熱脹冷縮，混凝土產(chǎn)生不同程度的變形，導(dǎo)致橋梁內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性拉力變化，從而使混凝土產(chǎn)生裂縫。

(四)鋼筋銹蝕。施工材料質(zhì)量不合格、施工操作不規(guī)范等都會導(dǎo)致設(shè)置的保護(hù)層厚度不足，又加上混凝土橋梁在服務(wù)期間，會受到環(huán)境等諸多因素的影響，極易發(fā)生鋼筋銹蝕，其銹蝕的銅氧化物體積與原來相比會增長約2～4倍，鋼筋體積增大會導(dǎo)致保護(hù)層破裂。而保護(hù)層破裂以后，又加上環(huán)境的侵蝕，鋼筋就會裸露在外，從而降低其性能，對橋梁的結(jié)構(gòu)受力有著直接影響。

(五)地基變形下沉。橋梁地基在設(shè)計，施工以及建成后投入使用的過程中，如果出現(xiàn)地質(zhì)地形條件惡劣，施工工藝不規(guī)范等問題，都會有很大的可能導(dǎo)致橋梁地基發(fā)生不均與沉降或者向產(chǎn)生水平方向位移，從而使橋梁內(nèi)部的應(yīng)力超過了自身的承受能力，從而產(chǎn)生裂縫。

三、混凝土裂縫的分級

(一)美國標(biāo)準(zhǔn)。美國《公路橋梁狀況評估和承載力評估指導(dǎo)手冊》(AASHTO)[4]是根據(jù)裂縫寬度對混凝土橋梁上部構(gòu)件進(jìn)行評級的。

表1美國橋梁評估規(guī)范裂縫的分級標(biāo)準(zhǔn)[4]

(二)中國標(biāo)準(zhǔn)。我國《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(CJJ 99—2003)[5]、《公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H10—2009)[6]對橋梁裂縫的分級有明確的要求。

表2城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的裂縫寬度限值[5]

表3　公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的裂縫寬度限值[6]

美國規(guī)范手冊中僅僅是對裂縫寬度作了定性的描述，在實(shí)際橋梁檢測和評估中存在很大的主觀性。而中國規(guī)范中根據(jù)結(jié)構(gòu)等級不同，對不同位置的裂縫寬度作了定量規(guī)定，便于現(xiàn)場檢測以及及時的對裂縫病害進(jìn)行評估，也有利于確定更加合理有效的處理措施。

四、混凝土裂縫處理措施

裂縫分為有害裂縫和無害裂縫兩類。相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因采取針對性措施。下面就介紹了三種修補(bǔ)裂縫的方法；

一是表層封閉式修補(bǔ)法。一般適用于危害較小的裂縫。表層修補(bǔ)法一般是在裂縫表層涂抹相應(yīng)的保護(hù)層，最常見的是樹脂保護(hù)層，起到防水防生銹的作用。

二是鋼板加固法。此種方法多用于修補(bǔ)結(jié)構(gòu)性裂縫。其步驟是：先在裂縫表面以及周邊涂抹約2cm厚的環(huán)氧樹脂，然后相應(yīng)的在鋼板粘貼面涂抹同厚度的樹脂，最后將鋼板壓實(shí)緊貼在混凝土表面，將二者間的空氣排盡，使二者更加緊密貼合，共同受力。

三是槽口填充法。縫寬較大的裂縫修補(bǔ)多采用這種方法。其方法是在裂縫處鑿出一條適當(dāng)深淺的U性或V性凹槽。然后將水泥砂漿，環(huán)氧砂漿，聚氧乙烯膠泥和瀝青油涂抹在凹槽中，這樣材料就具有很強(qiáng)的密實(shí)度，能夠很好的滲入裂縫中并緊密的貼合。起到很好的防水防潮作用。

五、結(jié)語

對于混凝土橋梁裂縫，相關(guān)的建設(shè)參與人員應(yīng)盡量的減少人為因素，比如從提高橋梁設(shè)計的科學(xué)性、提高施工流程的規(guī)范性以及提高施工質(zhì)量等方面著手，加強(qiáng)管理和規(guī)范；再者就是盡可能的避免或者減少由于自然因素對橋梁所造成的危害。