道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中裂縫成因探析

彭方方

摘 要：近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展，道路橋梁建設(shè)工作取得了長足進(jìn)步，但仍然有很多問題亟待解決。本文立足于我國道路橋梁建設(shè)工程中出現(xiàn)裂縫的危害，對(duì)道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中裂縫的成因及如何減少裂縫產(chǎn)生的對(duì)策進(jìn)行簡單探討。

關(guān)鍵詞：道路橋梁；設(shè)計(jì)與施工；裂縫；成因

中圖分類號(hào)：U442.5；U445.57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）05-0116-02

Analysis on the Causes of Cracks in Road Bridge Design and Construction

PENG Fangfang

（Pingdingshan Road Traffic Survey and Design Institute， Pingdingshan Henan 467000）

Abstract： In recent years， with the rapid development of economy and science and technology， the construction of road and bridge has made great progress， but there are still many problems to be solved. Based on the harmfulness of cracks in road and bridge construction in China， this paper discussed the causes of cracks in road and bridge design and construction and how to reduce the cracks.

Keywords： road bridge；design and construction；a crack；a cause

在道路橋梁工程建設(shè)中，裂縫是比較常見且危害性較大的路橋病害之一，嚴(yán)重影響道路橋梁的實(shí)用性和功能性。因此，在道路橋梁設(shè)計(jì)與施工建設(shè)過程中，要加強(qiáng)對(duì)裂縫問題的管理。

1 道路橋梁建設(shè)中出現(xiàn)裂縫的危害

道路橋梁中出現(xiàn)裂縫，會(huì)損壞橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)其穩(wěn)定性構(gòu)成威脅，從而影響其使用安全。道路橋梁的裂縫主要出現(xiàn)在兩個(gè)位置。一是在其主體結(jié)構(gòu)上。該位置上的裂縫會(huì)影響整個(gè)道路橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。二是在道路橋梁表面。該位置上的裂縫剛出現(xiàn)時(shí)影響并不大，但隨著時(shí)間的推移和風(fēng)雨等環(huán)境的侵蝕，道路橋梁的內(nèi)部會(huì)隨之受到一定程度的損害，還可能會(huì)使內(nèi)部的鋼筋暴露在表面，最終影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。一旦道路橋梁出現(xiàn)裂縫問題，無論裂縫是出現(xiàn)在主體結(jié)構(gòu)上，還是出現(xiàn)在表面，其最終結(jié)果都是嚴(yán)重縮短橋梁的服役年限，影響其使用安全。

2 道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中裂縫成因分析

2.1 設(shè)計(jì)方案不合理導(dǎo)致道路橋梁裂縫

任何建筑工程在施工之前，都要針對(duì)實(shí)際工程進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，制訂合理的方案，而設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量直接影響后期施工效果。大量實(shí)踐表明，設(shè)計(jì)方案不合理是造成道路橋梁裂縫的主要原因之一[1]。比如，在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者沒有進(jìn)行防裂縫設(shè)計(jì)，或者沒有嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行防裂縫設(shè)計(jì)。如果設(shè)計(jì)時(shí)忽略了伸縮縫的設(shè)計(jì)，就會(huì)導(dǎo)致沉降過大，從而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.2 不合格的混凝土原材料導(dǎo)致道路橋梁裂縫

混凝土是由水泥、骨料及一些外加劑和摻合料組合而成的。在道路橋梁建設(shè)過程中，組成混凝土原材料的質(zhì)量會(huì)直接影響裂縫問題的產(chǎn)生。如果組成混凝土的原材料選材不合理，或者存在質(zhì)量問題，不僅會(huì)增加混凝土的成本，還會(huì)直接影響混凝土的性能，如耐久性、收縮性等，最終導(dǎo)致道路橋梁出現(xiàn)裂縫。

2.3 荷載間接導(dǎo)致道路橋梁裂縫

瀝青混凝土是目前我國大多數(shù)橋梁工程建設(shè)中廣泛采用的材料。這種材料具有低噪聲、耐磨、施工期短和養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但其也有一個(gè)較為明顯的缺點(diǎn)，即在車輛荷載作用下，因混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度或穩(wěn)定性不夠而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象[2]。荷載引起的混凝土裂縫主要分為直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫。直接應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生多是由于道路橋梁在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者對(duì)荷載的預(yù)算不足，再加上后期施工對(duì)機(jī)械設(shè)備、施工材料的承載，導(dǎo)致荷載超標(biāo)，而引發(fā)裂縫產(chǎn)生；次應(yīng)力裂縫的產(chǎn)生多是由于道路橋梁在設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者對(duì)施工過程中引起荷載變化的因素預(yù)算不全面，忽略或多算了一些挖洞、鑿槽的情況，從而導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

2.4 溫度變化導(dǎo)致道路橋梁裂縫

因混凝土具有熱脹冷縮的特性，因此，在施工過程中，受內(nèi)、外部環(huán)境因素的影響，其體積會(huì)發(fā)生一定變化。一旦混凝土發(fā)生變形，結(jié)構(gòu)上所產(chǎn)生的應(yīng)力將對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生影響，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。在道路橋梁施工中，天氣變化、溫差和日照等情況都會(huì)引起混凝土形態(tài)的變化，從而引起裂縫的出現(xiàn)。

2.5 水的壓力導(dǎo)致道路橋梁裂縫

由于瀝青混合料存在孔隙，受雨、雪天氣影響，在水壓力作用下，道路橋梁結(jié)構(gòu)中會(huì)出現(xiàn)裂縫?，F(xiàn)階段，我國很多道路橋梁在施工中對(duì)層間排水不夠重視，從而導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)裂縫。目前，很多道路橋梁工程在橋面施工中多采用抗滑表層，這種表層雖然抗滑性較好，但孔隙率比較大，對(duì)層間排水要求比較高。如果此時(shí)層間排水系統(tǒng)不完善，就會(huì)使雨水、雪水等停留在空隙中，在水壓力的作用下，再加上后期重載行駛，導(dǎo)致表面的瀝青膜掉落，從而使瀝青混合料內(nèi)部失去最原始的粘接力，降低強(qiáng)度，形成裂縫。

2.6 鋼筋腐蝕導(dǎo)致道路橋梁裂縫

如果在道路橋梁建設(shè)過程中使用的混凝土質(zhì)量不高，混凝土的碳化就會(huì)更加嚴(yán)重。隨著時(shí)間的推移，當(dāng)碳化超過混凝土的保護(hù)層時(shí)，就會(huì)使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用。鋼筋周圍的混凝土堿性降低，促進(jìn)了氯化物的進(jìn)入，使鋼筋附近的氯離子超標(biāo)，進(jìn)一步破壞氧化膜，引發(fā)裂縫問題。另外，若鋼筋被腐蝕嚴(yán)重，在端面截面積變小的情況下，其他形式的裂縫也會(huì)隨之產(chǎn)生。

3 在道路橋梁設(shè)計(jì)與施工中減少裂縫產(chǎn)生的對(duì)策

3.1 完善理論體系與結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系，提高設(shè)計(jì)過程的規(guī)范性

橋梁設(shè)計(jì)理論體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系的建立和完善是規(guī)范道路橋梁設(shè)計(jì)的重要前提。只有在權(quán)威理論的支持下，設(shè)計(jì)者在道路橋梁的設(shè)計(jì)過程中才能更加注重對(duì)結(jié)構(gòu)、材料和工藝等方面的研究，最大程度地保障橋梁設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和安全性。此外，設(shè)計(jì)人員要提高對(duì)設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)的重視程度，明確每個(gè)環(huán)節(jié)的重要性，認(rèn)真、規(guī)范地按照既定體系操作，本著科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，做好每一個(gè)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)工作。

3.2 創(chuàng)新思路，重視耐久性設(shè)計(jì)

在道路橋梁投入使用后，隨著時(shí)間的推移，其本身會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，再加上受到雨雪、地震和超載等自然和人為因素的影響，裂縫等病害的產(chǎn)生不可避免，從而影響其服役年限和安全性能。因此，在道路橋梁的設(shè)計(jì)階段，要有意識(shí)地進(jìn)行道路橋梁的耐久性設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算要合理、精細(xì)，對(duì)細(xì)節(jié)和總體構(gòu)造之間的比例要嚴(yán)格控制，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)觀念，創(chuàng)新思路。

3.3 提高橋面與橋梁體使用壽命的一致性

基于各種原因，目前的道路橋梁設(shè)計(jì)中，橋面與橋梁體的設(shè)計(jì)有所不同，導(dǎo)致橋面與橋梁體的使用壽命存在差異。在今后的道路橋梁設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者要綜合考慮橋面與橋體的差異性，有效降低橋面磨損，對(duì)橋梁體的受力情況進(jìn)行深入研究，確保道路橋梁的使用安全性，提高橋面與橋梁體使用壽命的一致性。這是今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)道路橋梁設(shè)計(jì)工作者要研究的重要課題。

3.4 嚴(yán)把施工原材料質(zhì)量關(guān)

道路橋梁施工的原材料是造成裂縫問題的根源之一。為此，在施工過程中，必須加強(qiáng)對(duì)原材料的控制和管理，嚴(yán)格執(zhí)行原材料驗(yàn)收、檢驗(yàn)制度，嚴(yán)控貨源，保證質(zhì)量。此外，對(duì)于混凝土施工，還應(yīng)該對(duì)其摻合料配比進(jìn)行控制，使其更科學(xué)、合理，有效預(yù)防和減少裂縫的形成。

3.5 加強(qiáng)對(duì)施工過程的管理

為了減少道路橋梁裂縫的出現(xiàn)，在具體施工過程中，要注意對(duì)整體和細(xì)節(jié)的把握。首先，確保施工單位具有相應(yīng)的施工資質(zhì)，這是保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)。其次，加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)的研究，具體到每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，切實(shí)保障施工的準(zhǔn)確性。最后，提高施工人員的整體素質(zhì)，包括現(xiàn)場管理人員的管理水平及作業(yè)人員的操作水平等，達(dá)到提高施工質(zhì)量的目的。

3.6 確保施工后期養(yǎng)護(hù)工作的有效性

加強(qiáng)對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)預(yù)防和減少道路橋梁裂縫問題，延長道路橋梁使用壽命具有重要意義。施工后期的養(yǎng)護(hù)工作的重點(diǎn)是控制混凝土的溫度和濕度，通過外部澆水的方法，保證混凝土的溫度恒定，提高道路橋梁的施工質(zhì)量。養(yǎng)護(hù)是道路橋梁施工的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國道路橋梁建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，但存在于道路橋梁設(shè)計(jì)和施工中的裂縫問題嚴(yán)重影響了其使用壽命及行人、車輛安全。只有解決裂縫問題，才能有效提升道路橋梁的使用性能與安全性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶大保.有關(guān)市政道路橋梁設(shè)計(jì)與施工裂縫成因的論述[J].商，2014（48）：52.

[2]王小軍.道路橋梁設(shè)計(jì)問題和施工中裂縫成因剖析[J].江西建材，2015（21）：153.