桥梁结构裂缝分析及维修加固技术

桥梁结构裂缝分析及维修加固技术

曾利强

曾利强

（惠州市道路桥梁勘察设计院，惠州，516001）

【摘要】桥梁混凝土构件出现裂缝是一种普遍现象，现实中桥梁结构出现裂缝影响工程质量甚至导致桥梁垮塌现象也时有发生,为了保证桥梁结构的安全性和耐久性，有必要对其进行分析并采取有效措施。本文通过总结桥梁结构裂缝的类型，分析结构裂缝的成因，提出了维修加固处理技术，供业内人士参考。

【关键词】桥梁结构；裂缝分析；维修加固

随着经济的快速发展，桥梁作为交通工程中的重要基础设施被越来越多的应用。桥梁结构裂缝不但会影响桥梁外观，还会影响结构强度和刚度，当裂缝宽度超过规范限值时会导致钢筋锈蚀从而影响构件安全性和耐久性。桥梁结构产生裂缝的原因很多，因此分析裂缝类型和产生原因，并有针对性地提出维修加固技术对体现桥梁结构使用功能及其经济效益和社会效益具有现实意义。

1．桥梁结构裂缝的类型

裂缝分类方法很多，通俗来讲分为“有害裂缝”和“无害裂缝”。当裂缝宽度超过了规范限值，影响了结构的性能、使用功能以及安全性和耐久性时称为“有害裂缝”，只是影响了结构外观统称为“无害裂缝”，无害裂缝反映出材料、配合比和设计或施工中存在缺陷，也应该引起关注和改进。通常我们将裂缝分为三大类，分别是荷载裂缝、变形裂缝和其他裂缝。荷载裂缝主要是施工和运营阶段的静、动荷载引起的裂缝，主要有弯曲裂缝和剪切裂缝。变形裂缝主要是由温度和湿度变化及不均匀沉降所引起的裂缝，主要有温度裂缝、干缩裂缝、塑性收缩和塑性沉降裂缝。其他裂缝主要有施工裂缝和由于钢筋锈蚀导致体积膨胀而引起的沿钢筋的纵向裂缝。

2．桥梁结构裂缝的成因分析

混凝土结构抗拉伸的能力远小于抗压能力，当结构中的拉应变超过了混凝土的极限拉应变时将会出现裂缝。通常造成结构裂缝的原因很多，如抗弯和抗剪能力不足，塑性收缩和下沉，温度应力，水化热，荷载作用，基础不均匀沉降、钢筋锈蚀、材料强度不足、碱骨料反应、冻融循环以及施工方法有误或施工工艺不能满足结构所需要的施工精度要求。

2.1桥梁荷载作用下产生的裂缝

荷载裂缝一般是指混凝土桥梁在常规的动静状态荷载以及桥梁的次应力下产生的裂缝。贯穿整个截面宽度的裂缝为“主裂缝”，用变形钢筋配筋的构件，在主裂缝之间位于钢筋附近还会出现裂缝宽度很细的短的“次裂缝”。在最大弯矩截面首先出现主裂缝，从受拉边缘向中和轴发展，在主裂缝之间纵筋处可以看到短细的次裂缝。

2.2桥梁结构温度裂缝

温度差异引起的裂缝实际是混凝土在水泥的凝固过程中放热、太阳光的强烈照射、电弧进行焊接时导致温度的变化，引起收缩和膨胀的现象发生，导致温度应力超过混凝土所能承受的强度，从而出现结构裂缝。我国一年四季的温度均存在较大的差异，但是温度的变化一般来说比较缓慢，对桥梁的主要影响是导致其纵向出现位移，产生温度裂缝。

2.3桥梁塑性收缩和塑性沉降裂缝

桥梁结构塑性收缩主要是硬化初期水泥石在水化凝固过程中产生体积变化，后期主要是混凝土内自由水分蒸发而引起的干缩。桥梁的收缩实际上是因为混凝土在进行凝固的时候内外的收缩不均匀，导致表面上的混凝土所受到的拉力远远超过了抗拉的强度，从而出现了结构裂缝。塑性混凝土沉降产生了塑性沉降裂缝，在梁板中都经常发生，塑性混凝土裂缝都与混凝土的泌水现象有关。

2.4桥梁基础不均匀沉降产生的裂缝

当桥梁基础不均匀沉降等强迫变形受到外部约束或内部约束时，将使混凝土产生拉应力产生沉降裂缝。因此设计者应充分认识到地质情况的重要性，在详细了解地质情况的基础上，充分考虑各种因素，采取有效措施，避免因基础不均匀沉降产生的沉降裂缝。

3．桥梁裂缝维修加固技术

3.1封闭裂缝处理技术

对于裂缝宽度fw＜0.15mm的裂缝，一般采用封缝胶封闭裂缝。裂缝封闭施工步骤如下：

（1）表面处理：清除混凝土表面粉尘、油污，并用水湿润混凝土表面。

（2）封闭裂缝：配制封缝胶，配制时尽量将颜色调到与原混凝土接近，垂直裂缝方向涂刷第一道。

（3）封闭裂缝：前一道干后再涂刷第二道，涂刷方向与第一次互相垂直。

3.2灌注裂缝处理技术

对于裂缝宽度fw≥0.15mm的大型结构贯穿性裂缝、大体积混凝土的蜂窝状严重缺陷及深而蜿蜒的裂缝，采用高压灌浆处理。裂缝灌注施工步骤如下：

（1）表面处理：清除混凝土表面裂缝两侧粉尘、油污，用水清洗表面，测量裂缝宽度。

（2）确定注浆咀位置：当裂缝宽度在0.15～1mm时咀间距15～35cm，按裂缝越细间距越小的原则考虑，每条裂缝不得少于2个注浆咀。

（3）封闭裂缝：配置封缝用浆，用刷子涂刷在裂缝上，封闭裂缝，对于贯通的裂缝，要同时对两侧进行封闭。

（4）灌注裂缝：配置灌注裂缝用浆,按从下向上的注浆次序对裂缝进行灌注。

（5）表面清理：铲去表面注浆咀和封缝材料，清理裂缝表面。

3.3结构补强加固技术

（1）增加构件截面加固技术。该方法是在构件表面加大混凝土尺寸，增加受力钢筋，使其与原结构形成一个整体，从而增加构件有效高度和受力钢筋面积，增加构件的强度和刚度，提高桥梁整体性能。一般分为增加主筋补强和增加混凝土截面补强。增加主筋补强多采用焊增主筋法，其是先将梁类下缘混凝土保护层凿除以露出主筋，并将原箍筋切断拉直后将新增主筋焊接在原主筋下缘，施工中为减少温度应力应采取双面焊，钢筋焊接好并接长箍筋后，修复新保护层采用环氧砂浆或膨胀水泥浆涂抹法、压力灌注法和喷护法施工。

（2）粘贴钢板加固技术。一般用于加固受弯、受剪或受拉构件，适用于环境温度在-20～60℃之间，相对温度不大于70%、无化学腐蚀地区。一般是采用黏结剂及锚栓将钢板粘贴在结构的受拉边缘或其薄弱环节。

（3）外包钢板加固技术。一般用于提高受压构件的承载力、刚度和延性，适用于环境温度在-20～60℃之间，相对温度不大于70%、无化学腐蚀地区。该方法施工简单、效果明显、成本低、在不显著增大原构件尺寸和自重的前提下可大幅度提高其承载能力。

（4）粘贴碳纤维片加固技术。该方法适用于混凝土梁桥，板桥结构抗弯、抗剪加固。粘贴碳纤维片加固技术与传统增加构件截面加固技术相比，具有节省空间，基本不增加构件尺寸及自重，易于粘贴，不锈蚀，耐腐蚀、耐久性能好等优点。采用该方法，可有效提高桥梁结构的使用寿命，降低加固成本。

（5）体外预应力加固技术。体外预应力加固技术是一种主动加固技术和修复技术。适用于正截面抗弯承载能力不足、正截面受拉区钢筋锈蚀或梁斜截面抗剪承载能力不足的情况。不仅可以应用于新建工程，适合控制梁体裂缝及降低钢筋的疲劳应力幅度情况，更适用于旧结构的改造与加固，改善桥梁结构的受力状态。

（6）钢丝绳网片加聚合物砂浆外加层加固技术。该方法用高强不锈钢绞线代替钢筋，将钢绞线网固定于待加固结构底面或侧面，分层压抺聚合物砂浆使其与原结构同时工作，实现对结构受拉区或侧面的加固，发挥加固效果。这种加固技术对混凝土进行抗弯及抗剪加固均可取得很好效果，且有耐火、耐高温、耐腐蚀和耐老化等特点。

4．结语

桥梁混凝土构件出现裂缝是一种普遍现象，导致桥梁结构裂缝产生的原因很多。本文通过总结桥梁结构裂缝的类型，分析结构裂缝的成因，提出了维修加固处理技术，为今后桥梁病害的综合治理提供技术和决策依据，促进我国桥梁建设事业的蓬勃发展。

参考文献：

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[2]李慧琴，胡玲．钢筋混凝土桥梁裂缝病害防治措施浅析[J].世界家苑，2011，（4）．

[3]广东省公路管理局．广东省公路桥梁维修加固技术指南[M]．北京：人民交通出版社，2011．