市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫及加固技術(shù)處理研究

馬運(yùn)峰

市政交通是城市發(fā)展的基礎(chǔ)，在城市化發(fā)展環(huán)境下，我國(guó)市政市政道路交通得到了迅速發(fā)展，以混凝土為結(jié)構(gòu)的橋梁工程得到了廣泛應(yīng)用。實(shí)踐過(guò)程中，混凝土結(jié)構(gòu)的市政橋梁容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫現(xiàn)象，其不僅影響市政橋梁工程的穩(wěn)定性和耐久性，更對(duì)人們的出行造成極大阻礙。新時(shí)期，進(jìn)行市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的防控已成為現(xiàn)代市政建設(shè)的重要組成部分，本文就此展開(kāi)分析。

一、市政橋梁結(jié)構(gòu)的主要危害

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與城市化建設(shè)的深入，混凝土市政橋梁工程的建設(shè)數(shù)目不斷增加。然而受多種因素影響，混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂是市政橋梁結(jié)構(gòu)的一種常見(jiàn)病和多發(fā)病，對(duì)橋梁工程的質(zhì)量造成重大影響。從應(yīng)用過(guò)程來(lái)看，市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的危害主要表現(xiàn)在以下方面：其一，橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的存在使得其整體性受到影響，外部環(huán)境中的破壞因子極易進(jìn)入市政橋梁內(nèi)部，造成混凝體的碳化和鋼筋腐蝕，進(jìn)而影響整體的穩(wěn)定性和耐久性，阻礙其城市服務(wù)功能的發(fā)揮。其二，市政橋梁結(jié)構(gòu)是城市交通運(yùn)輸?shù)闹匾袚?dān)著，一旦橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫損傷，極易對(duì)其運(yùn)行的安全性造成影響，威脅人們出行的人身安全與財(cái)產(chǎn)安全。其三，市政道路橋梁是城市形象的外在體現(xiàn)之一；較高質(zhì)量的市政橋梁工程能夠?qū)崿F(xiàn)城市形象的良好塑造，而橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的存在就會(huì)對(duì)城市的形象造成負(fù)面影響，因而亟需進(jìn)行必要的防控和處理。

二、市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的類(lèi)型及成因

磚、石、混凝土砌體是市政橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成。實(shí)踐過(guò)程中，這些材料的抗拉能力相對(duì)較弱，極易因外部受力而造成結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生和橋梁損壞。就橋梁結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的過(guò)程來(lái)看，其主要的類(lèi)型和成因包含以下方面：

1.市政橋梁裂縫的分類(lèi)

受材料特性的影響，市政橋梁裂縫的產(chǎn)生幾乎無(wú)可避免；實(shí)現(xiàn)其裂縫類(lèi)型的全面把控，能夠?yàn)榱芽p成因的分析及加固處理提供基礎(chǔ)保證。實(shí)踐過(guò)程中，市政橋梁裂縫主要包含以下四種類(lèi)型：其一，主拱圈開(kāi)裂，主拱圈開(kāi)裂包含了中波縱向裂縫、拱向裂縫和橫系梁裂縫三種基本情況。其二，混凝土開(kāi)裂，混凝土開(kāi)裂是市政橋梁結(jié)構(gòu)最常見(jiàn)的裂縫種類(lèi)，這種裂縫會(huì)造成橋面的坑洼現(xiàn)象，影響道路的耐久性和車(chē)輛運(yùn)行平穩(wěn)性。目前，甩梁體開(kāi)裂和橋面鋪裝混凝土損壞是其主要的兩種表現(xiàn)形態(tài)。其三，橋面鋪裝損壞，實(shí)踐過(guò)程中，市政橋梁結(jié)構(gòu)的鋪裝厚度會(huì)保持在10～25mm，在主梁約束，高速行車(chē)沖擊、磨耗及天氣作用下，其受力狀況頻發(fā)變化，由此造成了橋面鋪裝的損壞。其四，橋梁伸縮縫損壞，與其它裂縫類(lèi)型相比，伸縮縫裂縫會(huì)對(duì)橋梁梁板、蓋梁的耐久性和安全性造成影響，損壞其主體結(jié)構(gòu)，因而危害性極大。

2.市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因分析

市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫嚴(yán)重影響著橋梁的使用安全；要實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用安全的合理控制，必須對(duì)其裂縫產(chǎn)生原因進(jìn)行準(zhǔn)確分析，然后針對(duì)性的進(jìn)行防治。就目前而言，市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫主要由以下原因造成：

（1）鋼筋銹蝕

鋼筋是市政橋梁結(jié)構(gòu)的主要約束因子，實(shí)踐過(guò)程中，一旦橋梁結(jié)構(gòu)的保護(hù)層施工不合理、砼材料質(zhì)量較差，就容易應(yīng)二氧化碳侵蝕而造成碳化現(xiàn)象，降低砼結(jié)構(gòu)的堿性；此時(shí)，空氣中的氯離子會(huì)被大量吸引而聚集在鋼筋表面，影響鋼筋結(jié)構(gòu)表面氧化膜的穩(wěn)定性，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋表面行程氧化銹蝕反應(yīng)。其不僅影響了鋼筋對(duì)橋梁結(jié)果的約束力；更會(huì)應(yīng)氫氧化鐵的存在而導(dǎo)致內(nèi)部體積膨脹，進(jìn)而使得砼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹壓力，造成保護(hù)層的開(kāi)裂及剝落，影響整體的應(yīng)用安全。

（2）荷載裂縫

受力荷載是橋梁裂縫產(chǎn)生的重要原因，其包含了直接應(yīng)力裂縫和次應(yīng)力裂縫兩種狀況。直接應(yīng)力屬于表層荷載，通常情況下，其產(chǎn)生與物質(zhì)的直接接觸過(guò)程中，譬如車(chē)輛的沖擊、磨耗等。而次應(yīng)力荷載裂縫則是在外部荷載間接作用下而產(chǎn)生的應(yīng)力裂縫。從橋梁裂縫產(chǎn)生的過(guò)程來(lái)看，荷載裂縫的產(chǎn)生與橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重大關(guān)系，因此在實(shí)踐中應(yīng)做好橋梁的體態(tài)設(shè)計(jì)。

（3）塑性裂縫

塑性裂縫主要是由以下原因造成的：其一，混凝土市政橋梁施工過(guò)程中，混凝土的澆筑施工會(huì)產(chǎn)生一系列的水化反應(yīng)，在其實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，分子鏈的形成會(huì)導(dǎo)致水分的直接蒸發(fā)，進(jìn)而造成失水收縮反應(yīng)，形成市政橋梁的塑性裂縫。其二，市政橋梁混凝土施工過(guò)程中，在自重作用下，混凝土骨料會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，此過(guò)程一旦被鋼筋阻擋，就會(huì)沿著鋼筋的走向形成裂縫。另外，混凝土硬化過(guò)程中，一旦沉實(shí)的過(guò)程不均勻，就極易使得梁腹板同梁翼緣或頂板相交接處出現(xiàn)裂縫，影響市政橋梁的整體應(yīng)用安全。

（4）干縮裂縫

市政橋梁施工后，其橋梁結(jié)構(gòu)中的水分會(huì)在物理作用下不斷揮發(fā)，進(jìn)而使得其整體的結(jié)構(gòu)不斷縮小，然而在施工過(guò)程中，橋體結(jié)構(gòu)具有一定的約束應(yīng)力，約束力和收縮力產(chǎn)生一定的破壞，從而導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，此即為干縮裂縫。需要注意的是，混凝土市政橋梁的內(nèi)外水分損失速度是不同的，這會(huì)導(dǎo)致其收縮變形的不均勻，從而加大干縮裂縫的發(fā)生頻率。實(shí)踐過(guò)程中，市政橋梁鋪裝層過(guò)薄是導(dǎo)致干縮裂縫產(chǎn)生的重要原因。

另外在應(yīng)用過(guò)程中，市政橋梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于室外環(huán)境，較大的季節(jié)溫差變化及濕度變化使得橋梁結(jié)構(gòu)局部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生膨脹、收縮效應(yīng)，拉應(yīng)力的增加造成了結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生。

三、市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的加固處理措施

隨著城市化建設(shè)的不斷深入，人們對(duì)于市政橋梁的質(zhì)量要求不斷提升；基于此，進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的加固處理勢(shì)在必行。從應(yīng)用過(guò)程來(lái)看，市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的加固處理包含了表面處理法、灌漿法和結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法三種基本形式。

1.表面處理法

表面處理法是市政橋梁結(jié)構(gòu)處理的常見(jiàn)工藝，其包含了表面補(bǔ)貼和表面涂抹兩種基本形式。具體而言，如果市政橋梁的裂縫相對(duì)較小，且寬度較細(xì)，此時(shí)就需要通過(guò)表面涂抹的方式對(duì)其進(jìn)行控制；而一旦裂縫的規(guī)格相對(duì)較大，就應(yīng)該通過(guò)補(bǔ)貼的形式，實(shí)現(xiàn)防滲堵漏作用的有效實(shí)現(xiàn)。在表面處理法下，規(guī)格較小、受損較為簡(jiǎn)單的市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫可以得到有效的加固，進(jìn)而確保整體的應(yīng)用安全。

2.灌漿法

水泥漿、石灰漿、化學(xué)漿液、瀝青漿液是灌漿法應(yīng)用的主要形態(tài)。進(jìn)行灌漿法應(yīng)用的根本目的在于實(shí)現(xiàn)市政橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的充實(shí)，進(jìn)而確保整體結(jié)構(gòu)的完整和穩(wěn)定性。實(shí)踐過(guò)程中，灌漿法的應(yīng)用應(yīng)注意以下要點(diǎn)把控：其一，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)裂縫表面脫離的部分進(jìn)行去除，同時(shí)做好噴漿部位的清潔和濕潤(rùn)；其二，合理的測(cè)量裂縫的長(zhǎng)度和寬度，在明確其修補(bǔ)規(guī)格的基礎(chǔ)上，做好灌漿壓力、漿液濃度、漿液種類(lèi)的有效選擇；其三，確保灌漿部分與橋梁原結(jié)構(gòu)的有效粘合。灌漿法應(yīng)用過(guò)程中，漿液的濃度是其加固質(zhì)量控制的核心所在。就石灰漿應(yīng)用而言，其是通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔眼進(jìn)行灌入的；橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部壓力不同，其裂縫內(nèi)部的孔眼大小也會(huì)存在差異，一旦石灰漿濃度過(guò)高，就會(huì)導(dǎo)致其灌入難度較大，從而影響整體的加固修補(bǔ)質(zhì)量。因此在加固實(shí)踐中，施工人員必須注意灌漿濃度與裂縫規(guī)格的高度匹配。

3.結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

作為市政橋梁裂縫加固的重要方式，結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法的應(yīng)用類(lèi)型較為廣泛，其具體包含了以下四種基本類(lèi)型：其一，增加構(gòu)建截面補(bǔ)強(qiáng)。該方法應(yīng)用過(guò)程中，增加主筋和增加混凝土截面是結(jié)構(gòu)裂縫加固的兩種基本方式。其中增加主筋的方式較為常用，該方法在斷續(xù)雙面焊接法的控制下，將新主筋焊接在原箍筋的下方，在鏈接箍筋的基礎(chǔ)上，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體保護(hù)。其二，增設(shè)構(gòu)件加固，與其他方式相比，增設(shè)構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的限制條件較為嚴(yán)格，一旦地基承載能力較弱，則該方法適應(yīng)性較差。其三，加固粘貼力度補(bǔ)強(qiáng)法。該方法主要應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或受拉力邊緣位置，其在鋼板、鋼筋、及玻璃鋼的粘貼作用下，實(shí)現(xiàn)了橋梁縫隙部位的有效加固，確保了其整體的穩(wěn)定性。在加固粘貼力度法中，環(huán)氧樹(shù)脂膠液是其常用的粘貼材料。其四，體外應(yīng)力加固法。在體外應(yīng)用加固法中，橋梁的受力狀態(tài)得以改變，其保證了橋梁受力荷載的平衡與穩(wěn)定，進(jìn)而避免了裂縫的進(jìn)一步擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)了橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效控制。

四、結(jié)論

城市化建設(shè)下，市政橋梁工程的建設(shè)數(shù)量不斷增加，實(shí)現(xiàn)橋梁裂縫的防治和加固處理，能夠有效地提升其整體穩(wěn)定性和耐久性，就有良好的工程應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。實(shí)踐過(guò)程中，工程人員只有充分認(rèn)識(shí)到橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的危害性，并在分析其原因的基礎(chǔ)上，做好科學(xué)化的加固技術(shù)處理。唯有如此，才能實(shí)現(xiàn)市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫的有效控制，進(jìn)而推動(dòng)市政工程的進(jìn)一步發(fā)展。