预应力混凝土桥梁裂缝成因分析及加固措施研究

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:刘双双1 董尚鑫2
[导读] 摘要:现如今,随着时代的进步,桥梁工程也蓬勃发展起来,混凝土在桥梁工程中的应用不断扩大。
        1济宁正通建设工程有限公司  山东省济宁市  272100;2中铁十局集团第一工程有限公司  山东省济南市  250000
        摘要:现如今,随着时代的进步,桥梁工程也蓬勃发展起来,混凝土在桥梁工程中的应用不断扩大。但是,混凝土桥梁施工技术和材料的使用存在一些问题,这会影响施工质量和人员使用。裂缝是混凝土桥梁施工中常见的问题,如何处理这些问题是一个非常重要的问题。因此,结合我们自己的研究,分析混凝土桥梁施工裂缝产生的原因和加固措施。
        关键词:预应力混凝土;桥梁裂缝;成因;加固措施
        引言
        在桥梁施工过程中,混凝土施工裂缝是整个桥梁施工管理中最重要的环节,它对桥梁的整体质量有着非常重要的影响。一旦处理不当,容易引发桥梁倒塌,造成重大安全事故,造成巨大的资金浪费,严重影响行人交通的生命财产安全。因此,加强对桥梁施工裂缝的分析,采取有效的预防措施具有重要意义。
        1混凝土桥梁裂缝的成因
        1.1温度因素引发了混凝土桥梁的裂缝
        受热胀冷缩影响导致混凝土受热产生相关形变,并且诞生一种结构应力,当这种结构应力的强度,超越了混凝土桥梁的一般强度时,混凝土桥梁就会产生裂缝,这种情况下产生的就叫做温度裂缝。温度裂缝的相对应的影响因素主要是温度差,因为一年有是个季度,但是每个季度温度差异较明显,即使这种年温差的变化幅度较为缓慢,但是对于纵向的伸缩问题会产生相对应的影响,根据建筑程度而言,桥梁结构的唯一收到相对应的限制,没有办法得到良好的伸缩,就会产生温度裂缝。在烈日炎炎的夏天,混凝土桥梁的主梁、桥面受到阳光直射,温度随之提高,同时较之其他部分而言温度对比强烈,温度的相对梯度分布方式不规律,就会产生相对应的桥梁温度裂缝的出现。当大体积的进行浇筑时,混凝土桥梁的内部温度会迅速增加,使销量内部混凝土温度受热比失衡,混凝土外部因温度下降出现收缩,使内外因为温度的差异产生一个相对应的差异作用力,导致温度裂缝的产生。大雨的来袭、冷气流取代暖气流引发的气温骤降现象的出现,这些会促使桥梁桥面的温度失衡,但这时混凝土桥内部温度无明显变化,因为温度差异引发相对应的混凝土桥梁裂缝。冬季施工会产生混凝土桥梁冷热交替现象的出现,因为冷热交替,从而裂缝容易产生。除此之外,混凝土桥梁构件的长度相对较长时,旁边的温度问题会促使温度张力的产生,相对应的温度应力以及原有的温度合力会超出混凝土桥梁的一般承受范围,从而导致混凝土桥梁裂缝的产生。
        1.2载荷造成的裂缝
        混凝土桥梁在常规载荷、次应力作用下产生的裂缝,主要包括直接应力裂缝、次应力裂缝两种类型。直接应力裂缝是混凝土桥梁外部载荷引起直接应力造成的,与设计、施工和使用等多个方面存在关联。(1)设计方面造成的问题。混凝土桥梁模型计算不合理,内力、配筋计算出错,设计断面、结构刚度存在缺陷都会造成直接应力裂缝。(2)施工方面造成的问题。在施工过程中,对设计的意图未能深刻领会,结构受力模式被改变,构件起吊、运输、安装等施工规范性差。(3)使用阶段造成的问题。在日常运营过程中,由于车辆载荷超出桥梁设计标准,大超重车辆通过桥梁或车辆、船舶等接触或撞击桥体,或出现恶劣天气和自然灾害问题。次应力裂缝主要是由外部载荷引起的次生应力而导致混凝土桥梁出现裂缝的情况。在外部载荷作用下,混凝土桥梁结构的工作状态不同于设计计算过程中考虑的因素,在某些部位出现次应力而造成结构裂缝;混凝土桥梁结构需要凿槽、开洞、设置附件等操作,常规的设计计算无法用准确的数值进行模拟计算,多根据实际经验来设置受力钢筋,若处理存在问题,这部分结构的转角、外形突变的位置、受力钢筋截断处就很容易出现裂缝问题。
        1.3收缩情况造成的裂缝
        混凝土收缩会出现整体体积变化,造成收缩裂缝的出现。收缩裂缝包括塑性收缩、干缩两类裂缝。

塑性收缩裂缝多出现在混凝土初凝过程中,前期养护过程中,水泥水化反应较为剧烈,会出现泌水、水分大量蒸发的现象,而混凝土由于水分迅速流失出现收缩问题。收缩过程中,混凝土构件表层受深层混凝土、模板、钢筋的直接制约,在由软变硬的过程中产生拉应力,形成微裂缝;干缩裂缝出现在桥梁混凝土硬化前后,这个时间段内混凝土表层水分流失较快,内部流失较慢,出现表面收缩大、内部收缩小的不均匀现象,而表层收缩受内部混凝土影响,造成混凝土表面需要承受拉应力,当这个拉应力超出其抗拉强度时,就会出现干缩裂缝问题。
        1.4基础形变造成的裂缝
        混凝土桥梁基础存在水平或竖向不均匀的位移、沉降等问题,在结构内部存在附加应力,若附加应力超出混凝土的抗拉能力,就会造成结构开裂。而存在多种因素造成基础沉降不均匀问题。(1)地基施工区域的地质条件存在较大差异,地基土因压缩性不同或者在不改变地质条件的前提下,各区域的基础载荷差异较大,也会出现不均匀的沉降问题。(2)由于桥梁结构基础类型差别较大,会造成基础沉降不均匀,或在环境低温条件下,含水率较高的地基土冰冻膨胀,在温度回升后,冻土融化地基会出现下沉,这些因素也会造成桥梁出现不均匀沉降问题。(3)若混凝土桥梁基础处于滑坡体、溶洞、活动断层等不良地质环境中或在桥梁结构体系中产生水平推力的结构物,因地质条件变化产生水平位置,都容易造成结构开裂。
        2加固措施
        2.1粘贴钢板
        粘贴钢板可以对预应力混凝土桥梁的结构裂缝进行处置。步骤如下:首先采用环氧材料对0.15mm以下裂缝进行封闭,或用工具沿裂缝裸露面锯凿,使缝扩大成槽形豁口后,采用压浆或者其他粘结材料填充封闭;对0.15mm以上裂缝可进行压浆处理;其次对混凝土表面打磨,清除表面凹凸不平,做到干净平整;最后采用环氧胶泥粘贴钢板,并需在混凝土表面打入锚固螺栓对钢板施压,确保钢板与胶体粘结。
        2.2结构补强法
        因设计、施工或者超载及不可抗力而产生的裂缝,如裂缝长时间不处理会导致预应力混凝土桥梁结构耐久性降低。对此我们可以采取结构补强法,主要包括包括断面补强法、锚固补强法、预应力法等混凝土裂缝处置方法等。
        2.3表面处置法
        表面处置法主要针对的是表面没有贯通的裂缝,即不影响结构受力及耐久性的仅存在表面的细微裂缝。表面处理包括表面贴补和表面涂抹。表面贴补则用于大面积漏水的防渗堵漏;表面涂抹的范围是针对浆材难以灌入的细且浅的缝隙;表面修补一般是先将混凝土表面用铁刷子打毛以填平混凝土裂缝,或用沥青将裂缝填充,其仅适用于表面裂缝但内部无裂缝的现象,也可用混凝土石灰填充裂缝或在裂缝表面抹灰等措施以减少钢筋受到侵蚀的方法。
        结语
        针对混凝土桥梁裂缝成因的分析,以及对于相应的控制手段的掌握,能够有效的采取相对应的措施,来预防和减少裂缝的产生,最大限度的保证混凝土桥梁的正常安全使用。同时要求相对应的部门以及专业相关的工程检查部门对此定期巡查,并且确保桥梁的相关施工基础不为地质条件较差的地址构造,精确完整的明晰桥梁的设计结构,按照个体案例综合计算混凝土裂缝可能带来的影响,一旦发生桥梁裂缝问题,立刻采取相对应的方式进行补救,防止裂缝的进一步扩展,确保人民的安全不会受到损失。
        参考文献:
        [1]徐浩.混凝土桥梁裂缝的成因及治理办法[J].交通世界(建养.机械),2018(8):110-113.
        [2]李振华.混凝土桥梁裂缝病害成因及其分析[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2018(2):176-177.
        [3]曹恩震.桥梁混凝土裂缝产生的原因和解决措施[J].交通世界,2019(36):112-113.
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