橋梁裂縫的成因及修復加固措施摘要：混凝土廣泛應用于橋梁工程，但很容易產(chǎn)生裂縫。針對該問題，概括了混凝土橋梁裂縫的類型，分析了產(chǎn)生裂縫的原因，并探討了控制裂縫產(chǎn)生和抑制裂縫發(fā)展的措施，以保障橋梁的安全運營和提高橋梁的耐久性。關(guān)鍵詞:混凝土橋梁、裂縫、成因、修復、加固0引言混凝土結(jié)構(gòu)由于其堅固、節(jié)約鋼材和成本低的優(yōu)點，廣泛應用于近代的橋梁工程中。但通過大量的統(tǒng)計分析得知，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的病害大多是裂縫病害。混凝土的裂縫病害會發(fā)展成為結(jié)構(gòu)的其他病害。如果裂縫不及時修復，會引起鋼筋腐蝕、結(jié)構(gòu)滲水漏水等其他病害，其他病害反過來又會引起新的裂縫出現(xiàn)。在施工和運營的每個階段，混凝土的開裂一直困擾著很多工程人員。裂縫嚴重影響了結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性及其使用壽命。工程人員在設(shè)計和施工以及運營的各個階段都應重視橋梁的裂縫。因此深入了解橋梁裂縫產(chǎn)生的原因及采取相應的控制措施具有十分積極的實際意義。裂縫的類型橋梁裂縫多種多樣，根據(jù)是否與結(jié)構(gòu)內(nèi)力有關(guān)，可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫是結(jié)構(gòu)內(nèi)力引起的，非結(jié)構(gòu)性裂縫與結(jié)構(gòu)的內(nèi)力無關(guān)。1.1結(jié)構(gòu)性裂縫結(jié)構(gòu)性裂縫，是由于過度的荷載作用在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，混凝土的強度不足以抵抗外部荷載而發(fā)生破壞導致開裂的裂縫。混凝土的組成材料賦予了其具有能夠抵抗外部荷載的能力，但是該能力有限，外部荷載增大到其極限承載能力時，材料就會發(fā)生破壞而產(chǎn)生裂縫。在工程實際中，如果混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性裂縫寬度過大，超過規(guī)定的值，結(jié)構(gòu)往往不能正常使用甚至會發(fā)生失效破壞，帶來巨大經(jīng)濟損失甚至對人安全造成威脅。因此，結(jié)構(gòu)性裂縫應引起工程施工人員以及檢測人員的重視。1.2非結(jié)構(gòu)性裂縫此類裂縫與結(jié)構(gòu)的受力無關(guān)，是除結(jié)構(gòu)性裂縫以外的裂縫。非結(jié)構(gòu)性裂縫主要取決于混凝土的材料特性，水泥品質(zhì)不良、配合比不合理和攪拌不均勻等因素都會導致混凝土的收縮和徐變嚴重，進而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。該類裂縫往往微小，但所占裂縫的比重較大。通常非結(jié)構(gòu)裂縫不引起人們的重視，但經(jīng)過日積月累的環(huán)境影響，最終也會影響到結(jié)構(gòu)的安全性。裂縫的成因分析混凝土原材料的影響混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與原材料的質(zhì)量是緊密相連的，原材料的品質(zhì)直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的強度。如果原材料的生產(chǎn)過程中，制造和把關(guān)不嚴謹，就會造成混凝土結(jié)構(gòu)性能差，十分容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。前已敘述，非結(jié)構(gòu)性裂縫也取決于混凝土的材料特性。原材料的影響有多方面，例如水泥材料的配制比例不合理，產(chǎn)生較多的水化熱，水泥凝結(jié)的時候內(nèi)外溫度有差別就會形成溫度裂縫。另外，混凝土在制造的過程中，含有雜質(zhì)或者不可溶解的雜物，也會降低結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。原材料需要嚴謹?shù)陌殃P(guān)，才能保證質(zhì)量，避免使用后產(chǎn)生不良的影響2.2外部荷載的影響橋梁的荷載裂縫是由作用效應引起的裂縫。荷載裂縫可分為由外荷載直接應力產(chǎn)生的直接應力裂縫和外荷載次應力產(chǎn)生的次應力裂縫。在施工階段和運營階段，次應力裂縫所占的比重較大。荷載裂縫的預防應該在設(shè)計和施工階段予以重視。設(shè)計階段應根據(jù)設(shè)計荷載合理地設(shè)計截面參數(shù)和構(gòu)造，避免局部發(fā)生嚴重的應力集中。施工階段應合理施工，規(guī)范施工，避免因操作不當而引起裂縫。2.3外加變形和約束變形的影響外加變形和約束變形會使混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。地基不均勻沉降，會使結(jié)構(gòu)構(gòu)件因受偏心荷載而產(chǎn)生附加彎矩，在附加彎矩的作用下，構(gòu)件截面存在拉應力混凝土強度不夠而開裂。混凝土具有徐變和收縮的特性。在應力不變的情況下，混凝土發(fā)生徐變收縮以后，假設(shè)鋼筋的徐變可忽略，那么應力將會發(fā)生重分布。應力發(fā)生重分布以后，混凝土有可能因為有拉應力的存在而開裂。約束的部位的線膨脹系數(shù)和混凝土結(jié)構(gòu)的線膨脹系數(shù)不一樣，在溫度變化劇烈的情況下，由于變形不同步，也會使混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂。2.4鋼筋銹蝕的影響橋梁在運營期間，由于鋼筋的保護層過薄，保護層混凝土碳化或氯離子侵入導致鋼筋銹蝕。銹蝕產(chǎn)物的體積較大，造成外圍混凝土的體積膨脹，產(chǎn)生相當大的拉應力。混凝土的抗拉強度很小，在這種情況產(chǎn)生的拉應力作用下開裂，甚至保護層混凝土剝落。2.5溫度的影響混凝土內(nèi)外溫度相差太大會形成溫差裂縫。混凝土結(jié)構(gòu)受溫度影響較大，與其他物質(zhì)一樣，具有熱脹冷縮的特性。對于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，在混凝土澆筑的時候，水泥硬化時會產(chǎn)生較多的水化熱。如果外界溫度過低，導致內(nèi)外溫度相差過大，表層的混凝土硬結(jié)后受到拉應力而開裂。在混凝土結(jié)構(gòu)的運營期間，溫度驟降，四季溫度變化大，產(chǎn)生溫度應力，造成截面變形不同步，從而出現(xiàn)裂縫。橋梁裂縫的修復加固措施3.1裂縫的修復措施裂縫的修復是指針對橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫進行修補，恢復結(jié)構(gòu)整體的性能。鋼筋混凝土橋梁修復的措施主要有以下幾種：1）灌漿法，對結(jié)構(gòu)的裂縫進行灌漿處理。在灌漿時，把匹配的漿液灌進裂縫的內(nèi)部，使其與橋梁結(jié)構(gòu)粘結(jié)良好，形成整體共同受力。2）用工具設(shè)備敲掉已經(jīng)碳化的混凝土表層，再對混凝土表面做噴砂處理。3）用環(huán)氧樹脂砂漿進行表面覆蓋處理，環(huán)氧樹脂具有卓越的耐腐蝕性且與混凝土結(jié)構(gòu)粘結(jié)良好。這幾種修復方法可以阻止有害離子侵入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，還可以延緩混凝土的碳化作用，具有較好的修復效果。3.2裂縫的加固措施粘貼鋼板法粘貼鋼板法是指用特定粘結(jié)膠漿將鋼板和混凝土粘連在一起，使它們共同承受外荷載的作用。粘貼鋼板法施工簡便，同時鋼板占用空間小，用鋼量少，對交通少干擾。該方法能改善結(jié)構(gòu)的強度和剛度，抑制裂縫的進一步擴展，提高結(jié)構(gòu)的承載力。碳纖維補強法碳纖維補強法又分為碳纖維布補強法與碳纖維板補強法。在碳纖維布加固過程中，對碳纖維施加預應力，將碳纖維布非常緊密地粘貼到裂紋的表面。與碳纖維布加固方法類似，應用碳纖維的良好性能來加固混凝土結(jié)構(gòu)的是預應力碳纖維（CFRP）板法。國外學者Hollaway和Cade等通過總結(jié)眾多CFRP板加固結(jié)構(gòu)的研究成果，包括疲勞性能，耐久性與可靠性問題，指出預應力CFRP板在改善結(jié)構(gòu)耐久性問題上有良好的前景。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承受荷載時能有效利用碳纖維的高強度性，從而抑制裂縫的擴展。3.2.3橋面補強層加固方法橋面補強加固法是通過采用高性能混凝土在橋面板上鋪裝一層鋼筋混凝土層使其與結(jié)構(gòu)形成一個整體共同受力，提高結(jié)構(gòu)的強度與剛度。但該方法施工復雜，會有較長時間中止交通。結(jié)語：過多的裂縫或過大的裂縫寬度會影響結(jié)構(gòu)的外觀，即使可以正常使用，也會給人帶來強烈的不安全感。橋梁裂縫的發(fā)生或擴展，將會影響結(jié)構(gòu)的使用壽命的運營安全。為了保證鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性，必須引起設(shè)計和施工人員的重視，采取必要的措施控制裂縫的發(fā)展。參考文獻：鄭華川.橋梁施工中混凝土裂縫成因及控制技術(shù)J].中國公路,2019(02):118-119.姚金濤