市政道路桥梁设计问题与施工中裂缝成因分析

市政道路桥梁设计问题与施工中裂缝成因分析

李震

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摘要：针对市政道路桥梁工程中存在的荷载设计不合理、材料选择不合理、地基不稳等问题进行讨论，并对施工中不同类型的裂缝进行了成因分析。结合某市政道路桥梁工程实际进行分析，结果表明，经过排水以及荷载设置，并添加了泄水管后的桥梁，稳定性得到了有效提升。

关键词：桥梁施工；设计裂缝；成因分析

1 引言

市政道路桥梁是城市交通系统中至关重要的组成部分，其设计质量直接关系到城市交通的安全、畅通以及经济的发展。然而，在实际的建设和使用中，经常会发现市政道路桥梁存在着各种设计问题。这些问题不仅会影响桥梁的使用寿命和结构安全，还会给市民的生活和交通带来不便和风险。常见的几种设计问题包括荷载不合理、材料的选择不合理以及地基处理的不合理。车辆和行人的通过会产生振动荷载，长期累积下来可能导致桥梁结构的损坏和疲劳断裂。在材料的选择上，钢材的强度不达标，也会造成桥梁的承载能力下降。

2 市政道路桥梁存在的设计问题

2.1 设计荷载不合理

设计荷载是桥梁设计中至关重要的参数之一，直接关系到桥梁的承载能力和结构安全。如果设计荷载不合理，将对桥梁的使用寿命和结构安全产生负面影响。常见的问题之一是车行道过载，道路交通量的增加或道路规划考虑不足，导致车行道的过载情况超过了设计时的预期荷载。车辆过载会对桥梁结构造成额外的荷载，增加桥梁的应力，导致桥梁结构的损坏和破坏风险增加。其次，市政道路桥梁设计中还存在未充分考虑行人和非机动车通行荷载的问题。在设计中，往往未将行人和非机动车通行时对桥梁的荷载影响纳入考虑范围。实际上，行人和非机动车通行时也会对桥梁结构产生一定的荷载作用，如果未给予合理的考虑，可能将导致桥梁的结构承载能力不足，影响桥梁的使用寿命和安全性。

2.2 材料选择不合理

钢材是市政道路桥梁常用的结构材料之一，其强度直接影响着桥梁的承载能力。然而，有些地方在桥梁设计和施工时使用低强度或劣质钢材，违反了相应的标准和规范要求，导致桥梁的承载能力不足，存在安全风险。其次，使用的混凝土强度不合理。混凝土是常用的桥梁结构材料，其强度直接决定了桥梁的承载能力和耐久性。然而，在一些情况下，为了降低成本或节约材料，使用的混凝土强度不足，导致桥梁的结构强度不足，容易发生裂缝、变形和损坏。另外，市政道路桥梁的抗腐蚀材料选择也经常存在问题。桥梁处于开放环境中，暴露在空气、水和化学物质中，容易受到腐蚀和侵蚀。

3 市政道路桥梁施工中裂缝成因分析

3.1 温度变化因素

在高温季节，道路表面暴露在阳光下接受高温照射，道路材料会吸收热量，导致膨胀。当温度上升时，道路材料膨胀，产生内部应力。如果道路材料的受限程度较高，受限于道路边缘或其他物体的约束，就会导致裂缝的产生。在低温季节，道路表面暴露在寒冷的气候中，道路材料会受到冷空气的影响，而产生收缩。当温度下降时，道路材料收缩，产生内部拉应力。如果道路材料没有足够的伸缩空间，就会产生纵向拉应力，进而引发裂缝的产生。温度的频繁变化也会加剧裂缝的产生，当温度在短时间内快速变化时，道路材料的膨胀和收缩会更加明显。这种快速的温度变化会加大道路材料内部应力的波动范围，增加纵向裂缝产生的风险。

3.2 荷载作用

荷载是导致裂缝产生的一个重要原因，道路承受车辆和其他载荷的重量和运行力，这些荷载会对道路表面施加压力。如果荷载超过了道路的承载能力，就会引起道路表面的变形和裂缝的产生。大型货车、公共汽车和其他重型车辆通常具有比小型乘用车辆更高的重量和轴载，这些重型车辆对道路的荷载更大，从而增加了道路表面裂缝产生的风险。车辆的轮轴会对道路表面施加集中的荷载，当汽车经过时，轮轴会施加较大的压力，有时甚至会超过道路层面的承载能力，也会导致道路表面的裂缝形成。车辆频繁行驶，特别是在道路上的高流量区域，会增加道路表面的荷载。频繁通行会导致道路表面受到连续的压力和摩擦力，加剧道路材料的疲劳破坏，从而引起裂缝的产生。高速行驶和急刹车会给道路表面施加额外的荷载，例如，急刹车会对轮胎和道路表面造成较大的冲击力，增加道路裂缝的风险。

4 实际工程案例分析

为探究实际桥梁工程的裂缝成因及防护措施，研究选择某道路桥梁进行案例分析。该道路桥梁建设于2002年，全长550 m。该桥梁经过20多年的运行后，其桥体表面出现了不同程度的裂缝，主要以纵向裂缝为主。

经过对裂缝数据的收集与分析，可以得出裂缝的主要成因是桥梁的排水系统缺乏以及设计荷载不足。因此，可在常规加固的基础上采取适当的桥梁裂缝防护措施，研究主要从排水系统和荷载设置两个方面进行分析。首先，对道路桥梁的排水系统进行设计，可以在桥面和人行道之间设计高于桥面的挡板，避免人行横道受桥梁排水影响的同时，也能有效避免道路桥梁出现渗漏。其次，分析桥梁的总体布局，保障道路桥梁的荷载力。桥梁支座是桥梁的重要传力装置，能将桥梁上部结构承受的荷载和变形传递给桥梁下部结构。

施工材料质量是引发裂缝产生的主要原因。因此，在设计阶段应加强对优质施工材料的利用，选择高强度和耐冲击的材料，如高强度钢或高性能混凝土等。这些材料具有较高的抗冲撞性能，可以提供更好的保护。还可在桥墩的顶端和底部添加横梁和连接件来承受冲撞力，并将其分散到更大的面积上，减少对单个立柱的影响，以增加整个结构的强度和稳定性。采取适当的地下安装措施，如混凝土浇筑或地下锚固，以增加整个结构的稳定性和抗冲撞能力。定期检查桥梁的状态和连接件的紧固情况，及时维修和更换损坏的部件。

根据桥梁的形状和大小，确定需要安装的泄水管的数量和位置，以确保足够的排水能力。选择合适的材料来制造泄水管，如钢管、铸铁管、混凝土管等，以确保其在道路桥梁环境下的耐用性和稳定性。

此外，根据实际排水需求和水流量，选择合适的泄水管尺寸。在进行泄水管安装之前，需要进行准确的测量和规划，确定泄水管的位置、高度和出口位置等。此外，根据需要，可能需要进行土方开挖和地面平整等准备工作。

在施工过程中，根据规划的位置和尺寸，在桥梁的下方或侧面开挖合适的沟槽来容纳泄水管。泄水管应具有一定的坡度，以便水流能够自由流动。根据实际情况，在沟槽中设置适当的坡度，使水能够顺利流向出口位置。将泄水管逐段安装到开挖的沟槽中，并使用合适的接头和密封材料连接管段，确保管段之间连接紧密，无泄漏。对于埋藏在沟槽中的泄水管，使用适当的固定支架将其固定，防止移动或松动。同时，在需要保护的地方，可以加装保护套管或保护板，以防止外部的压力或损害。

在泄水管安装完成后，进行测试和调试，以确保其正常工作和排水效果，可以通过向管道中注入水来测试其是否有漏水或阻塞。

结语

市政道路的安全性和稳定性直接关系到城市交通的安全，本文对市政道路桥梁设计中存在着设计荷载不合理、地基稳定性不足以及材料选择不合理3种常见的问题进行探讨。同时，对道路桥梁中存在的温度变化、荷载作用以及材料质量导致的裂缝问题进行分析。选择福州市某道路桥梁进行裂缝防护实例分析，通过采取排水、荷载设置以及安装泄水管3种防护措施，对道路桥梁中裂缝的产生进行了有效防治。给道路桥梁安全和裂缝防治提供参考。

参考文献

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[2]江慧娟.道路桥梁施工中混凝土裂缝成因分析及应对措施[J].工程技术研究, 2022, 4(2):174-176.