市政橋梁結構裂縫及加固處理方法分析

陳立安

（浙江西城工程設計有限公司， 浙江 杭州 310011）

0 引言

市政橋梁在城市交通運輸中一直占據著極其重要的位置，良好的交通運輸條件是一個地區經濟迅速發展繁榮的基礎保障，既可以豐富城市路網，便捷人們的交通出行，又可以提高整個城市的現代化建設面貌，市政橋梁的建設對于城市的對外溝通和發展具有十分重要的意義。隨著城市規模不斷擴大，市政橋梁數量不斷增加，橋梁結構安全問題也越來越多，如何保證市政橋梁的建設質量，避免安全隱患，保障廣大市民人身及財產安全，是市政橋梁建設過程中需要密切關注的問題，需要進行不斷的研究探索，提高設計、施工及維護水平。本文針對市政橋梁結構裂縫及加固處理方法進行簡單的分析，爭取找到裂縫產生原因并對探索更好的解決辦法提出有建設性的建議。

1 市政橋梁結構裂縫常見的四種類型

常見的市政橋梁按承重架構材料分類，主要有圬工橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋、鋼橋、鋼-混凝土結合梁橋等。其中的磚、石和混凝土等建筑材料抗拉能力有很大的局限性，當外部受力過大時橋梁結構極其容易形成裂縫進而對整個橋梁主體造成破壞，通過調查研究不同橋梁的結構裂縫產生過程，并根據各種橋梁結構的受力特點進行整體分析，總結出市政橋梁結構的四種主要裂縫類型，如下：

1.1 主拱圈開裂

主拱圈開裂主要分為中波縱向裂縫、拱向裂縫和橫系梁裂縫這三種形式。橋梁主拱圈開裂平面位置示意圖如圖一所示:

圖一 拱圈開裂平面位置示意圖

1.2 混凝土開裂

在市政橋梁結構裂縫中最常見的裂縫形式就是混凝土開裂，混凝土開裂不僅僅會導致橋體表面凹凸不平，出現較多的坑坑洼洼，還會縮短橋梁的使用年限并降低行人行車的舒適感。在混凝土開裂現象中橋面鋪裝混凝土損壞和梁體開裂是其兩種主要表現形式[1]。

1.3 橋面鋪裝損壞

市政橋梁結構的鋪裝厚度通常維持在10～25mm 這個范圍，由于車輛荷載常年累月對橋面造成沖擊磨損以及天氣等外界環境的綜合影響，橋面鋪裝順壞，有可能影響橋梁主體結構耐久性，進而影響主體結構的受力安全。

1.4 橋梁伸縮縫損壞

橋梁伸縮縫的損壞在所有橋梁結構裂縫問題中危害性極大，不僅會影響橋梁梁板和梁蓋的耐久性，還會對橋梁使用過程中形成巨大的安全隱患問題，甚至破壞橋梁主體結構，造成嚴重的后果。

2 市政橋梁結構裂縫產生的主要原因

橋梁自身收縮和溫度差異變化是造成橋梁產生裂縫的三種主要因素。

2.1 橋梁因材料化學反應而導致的裂縫問題

混凝土混凝土在凝固過程中內外收縮不均勻是橋梁收縮問題產生的根本原因。混凝土凝固時表層混凝土受到的拉力超過其抗拉強度極限值，從而造成橋梁結構裂縫的生成。混凝土筑后四小時是其自身分子鏈形成的關鍵時期，在這期間混凝土中的水泥水化反應達到活躍的高峰值，往往會伴隨著泌水等情況的發生，這說明混凝土距離完全硬化還需要一段時間，在這個過程中注意防范塑性收縮的發生。混凝土徹底硬化后，表面的泌水會自主蒸發到空氣中，橋梁表面溫度也隨之下降，混凝土結構的體積與硬化前相比會有所收縮，往往伴隨著縮水干縮這種情況的發生。

2.2 橋梁因溫度差異而引起的裂縫問題

混凝土在水泥凝固過程中會釋放一部分熱量，往往在這個過程還會伴隨著太陽光的強烈照射，再加上電弧焊接的溫度較高，這種劇烈的溫度差異往往引發了橋梁結構裂縫問題[2]。混凝土所能承受的溫度應力變化是有限的，由于溫度的變化引發混凝土自身過度收縮膨脹，這就容易導致橋梁結構裂縫的出現。不僅如此，天氣溫度每年都不盡相同，但氣溫高低往往不會發生劇烈的變化，氣溫通常對橋梁縱向位移存在影響。橋梁面板、支柱和橋身側面是受到太陽光直射的主要部位，其溫度往往高于橋體的其他部位，對于橋梁整體結構而言，被太陽光直接照射的橋體部分由于溫度高發生膨脹，導致其他部位承受的拉應力大大增加，進而導致橋梁結構裂縫的產生。

2.3 橋梁因荷載作用而引起的裂縫問題

橋梁因荷載作用而引起的裂縫被稱為荷載裂縫，通常是由于橋梁的次應力與混凝土橋梁常規狀態下荷載能力不能完全匹配而導致的，主要有次應力裂縫和直接應力裂縫這兩種形式。橋梁表面荷載一旦經常性的超過自身應力承受范圍便會產生直接應力裂縫，而次應力裂縫往往是在直接應力裂縫發生的基礎上二次引發的次生應力而導致的。

3 市政橋梁結構裂縫的主要危害

隨著我國城市化建設的逐步深入推進，市政橋梁道路問題逐漸成為工程項目建設的熱點問題，在市政橋梁結構建設中結構裂縫的防治已經成為迫切需要解決的棘手問題。在橋梁日常使用過程中結構裂縫對市政橋梁形成的危害主要有以下三點：

（一）橋梁結構的產生往往會影響整個橋梁主體，橋梁周邊環境中的一些不良影響因素趁機進入到橋梁內部，對其內部混凝土和鋼筋結構造成腐蝕，從而大大縮短了橋梁的使用年限，對橋梁自身穩定性也會產生一定的破壞。

（二）橋梁結構裂縫的出現會影響市民的出行舒適感，頻繁的維修會影響出行的效率。問題嚴重時候甚至對市民的人身及財產安全帶來隱患，一旦發生安全事故會引發極其惡劣的社會影響。

（三）市政道路橋梁在很大程度上代表著這座城市的發展程度和經濟水平，是一座城市的外在形象展現。質量上乘、造型美觀的市政橋梁有利于文明城市的打造，而橋梁結構裂縫的出現會破壞橋梁整體美感，對城市形象造成負面影響[3]。

4 市政橋梁結構裂縫的加固處理措施

隨著經濟和科技水平的發展，國家對市政橋梁質量要求逐步提高，針對橋梁裂縫問題的解決方案也越來越多。到目前為止，市政橋梁結構裂縫的加固處理方法主要有表面處理法、灌漿法和結構補強法。

4.1 表面處理法

表面處理法作為市政橋梁結構裂縫最為常見的處理手段，表面補貼和涂抹是表面處理法的兩種基本處理內容。面對一些裂縫較小，橋梁結構受損較為輕微的橋體裂縫情況通常采用表面涂抹這種形式對其進行簡單修補并避免其受損程度繼續加深；對于裂縫寬度較寬的一些橋梁則應該運用表面補貼這種方法，首先對裂縫防滲堵漏，初步處理規模較大的裂縫問題，確保橋梁的使用安全。

圖二 用鋼筋混凝土套涵加固示意圖

4.2 灌漿法

灌漿法主要使用水泥漿、石灰漿、化學漿液、瀝青漿液等材料來完成橋梁結構裂縫的填充，確保橋梁整體結構不遭到更進一步的破壞，增加橋梁在投入使用的過程中穩定性和安全性，在使用灌漿法時應注意橋體結構裂縫需要做好噴漿部位的清潔和濕潤，提高灌漿法的修補效率。與此同時，還應注意裂縫尺寸測量數據的準確性，針對不同裂縫形狀和規格的不同靈活選擇灌漿修補方式，充分利用灌漿法的優勢完成橋梁結構裂縫的填充修補。

4.3 結構補強法

在市政橋梁結構裂縫的處理方法中應用最為普遍的便是結構補強法，其主要有以下四種應用形式:

1.對橋梁結構截面進行補強

橋梁結構截面主要指主筋截面和混凝土截面，增加主筋截面需要利用雙面焊接法對結構裂縫進行加固，讓新的主筋替代原主筋發揮作用，消除原主筋受到破壞而對橋梁使用造成的不良影響。

2.增加構件加固部分

增加構建加固部分需要因地制宜的考察橋梁所處的地理位置并對橋梁地基的承重能力完成準確的評估工作，這種橋梁加固方法的適用條件較為苛刻，需要謹慎考察，不可盲目。

3.加強粘貼力度補強法

在橋梁結構中存在一些承受能力較弱和所受拉力較大的部位，對于這些部位可以充分利用鋼板、鋼筋、玻璃鋼等材料對其進行粘貼加固，在保證橋梁整體穩定性的同時不影響橋梁外部美觀。

4.橋體外部應力加固法

在橋梁結構加固處理方法中，橋體外部應力加固法的使用會影響橋梁受力部位和狀態，以此維持橋梁整體受力荷載的平衡，抑制結構裂縫繼續擴大，對橋體受力部位進行轉移，維持橋梁結構的穩定。

5 結語

市政橋梁結構裂縫問題要想從根本上徹底攻克，就目前形勢來看，還是一件十分棘手的事情。結構裂縫問題不僅僅來源于工程建造質量，與橋梁自身所承受的應力大小也有著密不可分的聯系。這就要求橋梁設計師在橋梁結構設計中因地制宜，實地考察后再精心確定設計方案，施工單位嚴格把好橋梁建設質量關。根據橋梁建設結構的不同采取相關處理措施，結合橋梁加固處理方法和多年施工經驗將橋梁結構裂縫的出現幾率降低到最小。出現橋梁結構裂縫問題時，及時完成修補工作，第一時間控制裂縫的程度，避免影響主體結構的耐久性，盡最大努力降低橋梁結構裂縫所帶來的經濟損失。