着重讨论城市桥梁裂缝原因与控制
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摘 要：随着社会的发展预应力混凝土箱形截面梁式桥在城市桥梁结构中已成为主流。然而，预应力混凝土结构出现裂缝是桥梁结构的常见病害，本文分析了裂缝产生的原因，并提出了处理措施。
关键词：城市桥梁 裂缝 原因控制
伴随着桥梁技术的突飞猛进, 混凝土在桥梁结构中的应用越来越多。在桥梁建造和使用过程中, 有关因出现裂缝而影响工程质量甚至导致桥梁垮塌的报道屡见不鲜。混凝土开裂是经常困扰着桥梁工程技术人员的一大难题。对于混凝土内温度应力与裂缝控制也多集中在水利工程中的大坝、高层建筑的深基础底板。而对于桥梁中混凝土的裂缝的研究并未引起足够的重视。本文将对此进行分析, 探讨裂缝出现的原因及控制措施。以方便设计、施工找出控制裂缝的可行办法, 达到防范于未然的作用。
一 裂缝原因分析
1混凝土结构破坏力分析
混凝土结构的开裂可以看做破坏力超过了混凝土的极限强度所致，或者应力变形超过了混凝土的极限变形值，这些破坏力或者来自外界，或者来自混凝土自身。
（1）温度应力。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。浇筑温度与外界气温有着直接关系, 外界气温愈高, 混凝土的浇筑温度也就会愈高; 如果外界温度降低则又会增加大体积混凝土的内外温度梯度。如果外界温度的下降过快, 会造成很大的温度应力, 极其容易引发混凝土的开裂。另外外界的湿度对混凝土的裂缝也有很大的影响, 外界的湿度降低会加速混凝土的干缩, 也会导致混凝土裂缝的产生。
（2）干缩应力。在实际工程中, 混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和缩水收缩( 干缩) 是发生混凝土体积变形的主要原因, 另外还有自生收缩和炭化收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形, 受到外部约束时( 支承条件、钢筋等) , 将在混凝土中产生拉应力, 使得混凝土开裂。研究表明, 影响混凝土收缩裂缝的主要因素有: ①水泥品种、标号及用量。②骨料品种。③水灰比。④外掺剂。⑤养护方法。⑥外界环境。⑦振捣方式及时间。由于混凝土的水分扩散系数极小，结构水分的散失，多数发生在混凝土表层很浅的部位，而且拉应力也产生在这个部位。
（3）外荷载应力。混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝, 归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。裂缝产生的原因有: ①设计计算阶段, 结构计算时不计算或部分漏算; 计算模型不合理; 结构受力假设与实际受力不符; 荷载少算或漏算; 内力与配筋计算错误; 结构安全系数不够。结构设计时不考虑施工的可能性; 设计断面不足; 钢筋设置偏少或布置错误; 结构刚度不足; 构造处理不当;设计图纸交代不清等。②施工阶段, 不加限制地堆放施工机具、材料;不了解预制结构结构受力特点, 随意翻身、起吊、运输、安装; 不按设计图纸施工, 擅自更改结构施工顺序, 改变结构受力模式; 不对结构做机器振动下的疲劳强度验算等。③使用阶段, 超出设计载荷的重型车辆过桥; 受车辆、船舶的接触、撞击; 发生大风、大雪、地震、爆炸等。次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。裂缝产生的原因有: ①在设计外荷载作用下, 由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑, 从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。②桥梁结构中经常需要凿槽、开洞、设置牛腿等, 在常规计算中难以用准确的图式进行模拟计算, 一般根据经验设置受力钢筋。若处理不当, 在这些结构的转角处或构件形状突变处、受力钢筋截断处容易出现裂缝。
包括自重、车辆自重等恒载和活载。
（4）基础变形和模板走样产生的应力。
（5）膨胀力产生的应力。包括冻融破坏、碱――骨料反应、钢筋锈蚀、水泥不安定及硫酸盐侵蚀等。
2 施工因素
（1）混凝土强度难以达到要求对于混凝土箱形梁而言，箱内空间狭小，芯模安装和拆除困难，且由于预应力管道密集，在浇注混凝土时容易造成局部地方特别是位于预应力管道下方的混凝土振捣不到位，易导致混凝土强度难以达到设计要求而引起开裂。
（2）施工过程有效预应力难以达到对于预应力施工过程，在施工放线过程中，由于预应力管道不够圆润、局部微段出现弯折，可能造成预应力筋的实际位置与设计位置存在偏差，从而引起该处径向力的突变。并且，不平顺的连续预应力管道也易造成预应力束的断丝滑丝现象。预应力的不足降低了腹板的抗剪能力，容易产生腹板裂缝。
3、使用过程中的有害因素
（1）荷载超标
原设计荷载标准较低，而由于交通量增大，单车重量和车辆密度大幅度增加，大型车辆、包括集卡相继进入，使得现有活荷载远远超过设计荷载且频率高，对结构承载能力损坏极为严重。
（2）桥梁漏水
在使用过程中，桥梁漏水对桥梁结构腐蚀十分严重，由于不少桥梁不做防水或防水不利造成桥面渗水、钢筋锈蚀、铺装层剥落、碱骨料反应、钢筋锈蚀而引起的混凝土胀裂等严重的损坏问题。
二 裂缝处理措施
1表面封闭修补法
（1）表面涂抹或喷浆
通常是在混凝土表面沿宽度较小的裂缝涂抹树脂保护膜，喷浆修补是在经凿毛处理的裂缝表面，喷射一层密实而且强度高的水泥砂浆保护层或混凝土整体面层来封闭裂缝的一种修补方法。
（2）充填法
在混凝土表面沿裂缝凿出“V” 形或“U”形槽口，然后分层压抹环氧砂浆、水泥砂浆、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等。一般用来修补较宽的裂缝( ≥ 0.3mm)。
（3）打箍加固法
可用扁钢或圆钢制成直箍或斜箍，箍与梁的上下面接触处可垫以角钢或钢板，在裂缝处加箍使裂缝封闭，其方向应和裂缝方向垂直。
2压力灌浆修补法
（1）化学灌浆法
将化学材料配制的浆液，用压力设备关注入裂缝，达到扩散、凝固堵漏加固目的，固化后的浆液具有较高的粘接强度，与混凝土能较好的粘接，从而增强了构件的整体性，使构件恢复使用功能。目前可供灌浆的材料很多，如环氧树脂、聚氨酯等。
根据裂缝宽度选择灌浆方法，对于细小裂缝浆液需要较长的胶凝时间，常采用单液法灌浆，此时将所用的浆液在泵前混在一起，用灌浆机进行灌注。而对于较宽的裂缝，由于要求浆液胶凝时
间较短，常采用双液法灌浆，即将所用的浆分成两大部分，用灌浆机分两路送至灌浆孔口混合装置再灌入裂缝。
（2）水泥灌浆法
先将结构物的裂缝封闭，仅留出进浆口及排气孔，然后将不低于42.5 级的水泥浆通过压浆泵压入缝隙内并使其扩散、胶凝固化。工程量不大时可用手压泵施工，工程量特小时可采用类似打气筒等工具改制成的注射器施工。
3 粘贴钢板施工法
当裂缝影响到混凝土结构性能、强度时可采取结构加固法对混凝土结构进行处理。粘贴钢板法就是结构加固的一种。它是将整个钢板粘贴于待修补的裂缝位置上，使其与原有的混凝土成为整体，从而提高对荷载的抵抗力。
（1）注入法粘贴钢板在混凝土表面与钢板（钢板厚度4.5-6 ）之间加垫块等使两者之间保持一定空隙，并用环氧树脂胶泥封闭四周，而后从注入口注入环氧树脂，同时排出空隙中的空气。由于是从一方注入因而容易残留气泡，施工时一般用木槌随时敲打钢板来确定是否灌实。
（2）压粘法粘贴钢板用这种方法几乎不会残留气泡，粘结效果也好。其方法是在混凝土表面及钢板表面各涂上1 ～ 2 mm 厚的环氧树脂，然后利用已固定在混凝土中的锚杆把钢板压紧在混凝土面上，随着环氧树脂被挤出，粘贴面之间的空气也被排出。
结束语:
综上所述,我们应在施工过程中加以控制，预防各类裂缝的产生，以确保桥梁的质量、使用安全和使用寿命。一旦产生了裂缝，要对裂缝的产生原因作进一步的深入分析，制定切实可行的措施，通过处理，尽可能将裂缝产生的影响降到最低。