淺析橋梁裂縫產(chǎn)生原因及防治措施分析研究橋梁工程管理專業(yè)

1、淺析橋梁裂縫產(chǎn)生原因及防治措施摘要近幾十年來，我國的經(jīng)濟水平出現(xiàn)了非常大的提高，出現(xiàn)了越來越多的車輛，交通運輸量也日益增長，同時，車輛載重也越來越大，因此在橋梁的運行使用過程中出現(xiàn)了非常多的病害，其中最為常見的就是橋梁裂縫。因此，對我國現(xiàn)有的橋梁裂縫成因的研究日益重要。對橋梁裂縫成因的分析是裂縫預(yù)防與加固的依據(jù)，如果對裂縫不加分析就開始修補加固，不僅達不到想要的效果，還有可能造成額外的危害。在對橋梁裂縫原因分析的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有橋梁進行裂縫預(yù)防，對已有裂縫的橋梁進行橋梁裂縫加固。本文詳細討論了橋梁裂縫產(chǎn)生的各種各樣原因，在此基礎(chǔ)之上，更進一步研究了橋梁裂縫的預(yù)防與修補加固，具體包括：橋梁裂縫的預(yù)

2、防，橋梁裂縫的加固程序以及修補加固處理措施。通過對橋梁裂縫進行預(yù)防與修補加固，可以使橋梁能夠使用更長的時間，提高橋梁的承載能力。關(guān)鍵詞：橋梁裂縫；裂縫預(yù)防，裂縫加固?MACROBUTTON NoMacro Click and type abstract text here.AbstractWith the rapid development of our country, more and more vehicles have emerged, and the traffic volume has also been increasing. At the same time, the vehi

3、cle load has also increased, causing many kinds of diseases in the use of bridges in China, among which the most common The bridge cracks. Therefore, it is increasingly important to study the existing causes of bridge cracks in China. The analysis of the cause of cracks in bridges is the basis for p

4、revention and reinforcement of cracks. If cracks are not analyzed, they will be repaired and strengthened, not only failing to achieve the desired effect, but also causing additional damage. Based on the analysis of the causes of cracks in bridges, cracks prevention is performed on existing bridges,

5、 and bridges with existing cracks are reinforced. This paper discusses in detail the causes of cracks in bridges. Based on this, the prevention and reinforcement of bridge cracks are further studied, including the prevention of bridge cracks, the reinforcement of cracked bridges, and reinforcement m

6、easures. Through the prevention and reinforcement of bridge cracks, it is possible to extend the use time of bridges and improve the bearing capacity of bridges.Key Words: bridge cracks，crack preention，crack reinforcement目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc16136 摘要 PAGEREF _Toc16136 I HYPERLINK l _Toc16

7、336 1 緒論 PAGEREF _Toc16336 1 HYPERLINK l _Toc26240 2 橋梁裂縫產(chǎn)生原因 PAGEREF _Toc26240 4 HYPERLINK l _Toc27397 2.1 概述 PAGEREF _Toc27397 4 HYPERLINK l _Toc22696 2.2 橋梁裂縫產(chǎn)生原因 PAGEREF _Toc22696 4 HYPERLINK l _Toc12120 2.2.1 荷載的原因 PAGEREF _Toc12120 4 HYPERLINK l _Toc22768 2.2.2 溫度變化原因 PAGEREF _Toc22768 4 HYPER

8、LINK l _Toc28130 2.2.3 收縮原因 PAGEREF _Toc28130 5 HYPERLINK l _Toc27082 2.2.4 地基變形原因 PAGEREF _Toc27082 5 HYPERLINK l _Toc13832 2.2.5鋼筋銹蝕原因 PAGEREF _Toc13832 5 HYPERLINK l _Toc224 2.2.6混凝土凍脹原因 PAGEREF _Toc224 5 HYPERLINK l _Toc853 2.2.7施工材料質(zhì)量原因 PAGEREF _Toc853 6 HYPERLINK l _Toc15852 2.2.8施工工藝質(zhì)量原因 PAGE

9、REF _Toc15852 6 HYPERLINK l _Toc18293 2.3本章小結(jié) PAGEREF _Toc18293 6 HYPERLINK l _Toc16736 3 橋梁裂縫的預(yù)防與修補加固措施 PAGEREF _Toc16736 7 HYPERLINK l _Toc26945 3.1 概述 PAGEREF _Toc26945 7 HYPERLINK l _Toc25109 3.2 橋梁裂縫的預(yù)防措施 PAGEREF _Toc25109 7 HYPERLINK l _Toc11743 3.2.1 合理設(shè)計荷載及橋梁布局 PAGEREF _Toc11743 7 HYPERLINK

10、l _Toc22361 3.2.2 加強溫度控制 PAGEREF _Toc22361 7 HYPERLINK l _Toc25942 3.2.3 加強對原材料選擇的控制 PAGEREF _Toc25942 8 HYPERLINK l _Toc18771 3.2.4增強施工工藝質(zhì)量 PAGEREF _Toc18771 8 HYPERLINK l _Toc11250 3.3 橋梁裂縫的修補加固措施 PAGEREF _Toc11250 8 HYPERLINK l _Toc28419 3.3.1橋梁裂縫的修補加固程序 PAGEREF _Toc28419 8 HYPERLINK l _Toc24821

11、3.3.2表面封閉修補法 PAGEREF _Toc24821 9 HYPERLINK l _Toc9695 3.3.3壓力灌漿修補法 PAGEREF _Toc9695 9 HYPERLINK l _Toc25169 3.3.4增大構(gòu)件截面加固法 PAGEREF _Toc25169 9 HYPERLINK l _Toc14619 3.3.5外包鋼加固法 PAGEREF _Toc14619 9 HYPERLINK l _Toc18250 3.3.6粘貼高強復(fù)合纖維加固法 PAGEREF _Toc18250 10 HYPERLINK l _Toc72 3.3.7預(yù)應(yīng)力加固法 PAGEREF _Toc

12、72 10 HYPERLINK l _Toc6434 3.4本章小結(jié) PAGEREF _Toc6434 10 HYPERLINK l _Toc30658 4 結(jié)論 PAGEREF _Toc30658 12 致謝141 緒論1.1論文研究的背景 新世紀以來，我們國家的交通運輸建設(shè)發(fā)展的非常快，修建了非常多的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋梁和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)橋梁。同時伴隨著我國國民經(jīng)濟的快速增加及交通運輸量的不斷增長，道路上也出現(xiàn)了越來越多的車輛，與此同時，各種車輛的載重也越來越大，橋梁承受的荷載也增大很多，因此，我們提出了更多對道路的安全性、順暢性等的要求。然而，事實上我國國內(nèi)許多以前修建的橋梁已經(jīng)沒有辦法滿

13、足我們對現(xiàn)代橋梁最新的要求，而且橋梁經(jīng)常長時間處于自然環(huán)境（雨雪等惡劣天氣、空氣風力腐蝕、熱脹冷縮、混凝土的徐變收縮等）及運營環(huán)境（結(jié)構(gòu)荷載增大及使用頻率增加）的耦合作用下，從而導(dǎo)致我國許多橋梁都出現(xiàn)很多不同成因的裂縫1。針對這種情況，非常需要我們找到橋梁裂縫產(chǎn)生的各種各樣的原因，同時我們要采取積極的措施來預(yù)防橋梁裂縫的產(chǎn)生，當橋梁產(chǎn)生裂縫時，我們要及時采取有效的修補加固措施來保證橋梁能夠順利運營。混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫不只會影響橋梁的外在形象，更為重要的是會影響到混凝土橋梁的結(jié)構(gòu)安全。在各種因為橋梁結(jié)構(gòu)破壞引起的事故中，由結(jié)構(gòu)裂縫引起的是非常多的，因此混凝土橋梁裂縫是影響橋梁外觀、安全耐久性的非

14、常重要的因素2。從最近十幾年我國的各種橋梁工程調(diào)查研究報告中可以知道，在我們國家已經(jīng)建成的各種混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)都出現(xiàn)了橋梁裂縫，其中非常多已經(jīng)竣工的橋梁工程在投入使用一段時間后一般就會出現(xiàn)裂縫，甚至?xí)l(fā)生橋梁的結(jié)構(gòu)性破壞。我國國內(nèi)橋梁的設(shè)計使用年限大約是100年，但是很多橋梁在沒有達到設(shè)計使用年限就破壞了，大多數(shù)橋梁都會在使用一段時間后出現(xiàn)裂縫。與最開始橋梁的設(shè)計相比，橋梁裂縫產(chǎn)生后就會產(chǎn)生很大的偏差。事實上，所有混凝土橋梁在投入運行一段時間后基本上都會出現(xiàn)裂縫，但是，橋梁裂縫在規(guī)定的一定范圍內(nèi)是被允許的。橋梁裂縫的寬度限值在全世界范圍內(nèi)都有一個限值，例如：在美國橋梁裂縫的寬度限值限定

15、為：橋梁裂縫在干燥的空氣中小于等于0.4毫米，在潮濕的空氣中小于等于0.3毫米；在新西蘭橋梁裂縫的寬度限值規(guī)定為0.4毫米；國內(nèi)的橋梁裂縫寬度限定為：在一類環(huán)境中為0.3毫米，在二類環(huán)境中為0.2毫米3。 1.2論文研究的目的與意義由于我國80年代改革開放以后經(jīng)濟發(fā)生了非常大的變化，經(jīng)濟的發(fā)展帶動了我國交通運輸?shù)陌l(fā)展，因此，在這段時間內(nèi)我國修建了很多的橋梁，但是這些修建的橋梁經(jīng)過了將近三四十年的使用，現(xiàn)在大多數(shù)都出現(xiàn)了裂縫這種情況。而根據(jù)我國國內(nèi)目前的國情來講，要拆除重建這么多的橋梁并不是一件現(xiàn)實的事，所以當下最緊要的就是對這些已經(jīng)有裂縫的橋梁進行修補加固措施。最近十年來隨著國內(nèi)外修補加固技術(shù)

16、的逐漸成熟，并且在現(xiàn)實中廣泛試用的成功，橋梁工程的建設(shè)重心逐漸從新建橋梁轉(zhuǎn)移到橋梁裂縫的預(yù)防、修補加固處理上。假如我們可以在橋梁產(chǎn)生裂縫前采取一些預(yù)防措施來延緩橋梁裂縫的產(chǎn)生，在橋梁裂縫出現(xiàn)后，我們能夠準確的找到出現(xiàn)橋梁裂縫的原因，并且迅速地采取有效的措施進行加固修補4，這樣會對我國產(chǎn)生極大的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，對橋梁裂縫產(chǎn)生的原因進行分析，進而制定出更加科學(xué)的預(yù)防措施及加固修補方法，從而改善橋梁的安全性及耐久使用，成為了一個很有意義的科學(xué)研究課題。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀經(jīng)過近幾十年的研究可以發(fā)現(xiàn)，使混凝土橋梁產(chǎn)生裂縫的原因有很多種，例如：荷載的原因，混凝土養(yǎng)護條件及施工質(zhì)量的原因，混凝土

17、的收縮徐變以及具體使用環(huán)境等因素?；炷翗蛄涸诓煌蛩氐挠绊懼?，裂縫的長寬以及走向都具有非常明顯的差異5。從近十年對橋梁裂縫研究的統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，在各種各樣的橋梁裂縫中，因為荷載作用產(chǎn)生的裂縫大約只占其中的 20%。在對橋梁裂縫的研究上，國內(nèi)外都進行了非常多的工作，例如美國的ACI、德國的DIN以及歐洲的CEB等機構(gòu)都取得了很多的研究進展。我國對這方面的研究雖然晚于國外，但最近幾十年也取得了非常多的研究成果。在橋梁裂縫這個方向上，我國的橋梁專家在19世紀70年代通過參考前蘇聯(lián)橋梁設(shè)計時所運用的裂縫計算方法從而制定了我國的公路橋梁設(shè)計規(guī)范，80年代后，我國制定公路鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計

18、規(guī)范時，專家組對當時國內(nèi)外一些主流的裂縫寬度計算公式進行了詳細的比較分析，最終決定了采用當時大連工學(xué)院提出的計算方法?，F(xiàn)行的公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范對裂縫的計算參數(shù)進行了進一步的修訂，使裂縫的計算結(jié)果與實際工程更為接近6。隨著橋梁使用時間的延長，橋梁結(jié)構(gòu)病害問題日益嚴重。國內(nèi)外對許多問題進行了研究，例如：對橋梁極限承載力的研究，橋梁破壞了沒有以及破壞的程度，橋梁裂縫的預(yù)防及修補加固的方法等。橋梁裂縫的預(yù)防及修補加固已經(jīng)引起了世界各個國家的廣泛關(guān)注。目前，在修建橋梁時采取各種預(yù)防措施來延緩橋梁裂縫的形成，對已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的橋梁現(xiàn)在主要采用修補和加固兩種措施來處理。其中，橋梁裂縫的修

19、補技術(shù)主要包括表面封閉修補與灌漿修補兩種，這兩種方法可以降低裂縫所造成的橋梁防水性能及耐久性能等不利影響。當橋梁出現(xiàn)比較大的裂縫時，這時候橋梁的承載能力已經(jīng)不滿足要求了，就需要對橋梁采用相應(yīng)的加固處理措施了，比如加大截面，外包鋼加固等方法7。1.4本文主要研究內(nèi)容我國橋梁工程領(lǐng)域當前的一個急需解決的問題是對橋梁裂縫形成原因進行分析并制定科學(xué)的維修加固方法。本文介紹了橋梁裂縫產(chǎn)生的主要原因以及裂縫防治的基本原則，對橋梁裂縫的主要的修補加固方法進行了分析研究，具體研究內(nèi)容如下：在現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)生橋梁裂縫的各種原因進行詳細分析，并探究這些原因引起的裂縫對橋梁的危害。在對橋梁裂縫成因了解之后，

20、提出了幾種措施來預(yù)防橋梁裂縫的出現(xiàn)。最后提出了橋梁裂縫加固原則及加固方法。2 橋梁裂縫產(chǎn)生原因2.1 概述橋梁裂縫出現(xiàn)的原因有很多，而且這些原因種類非常復(fù)雜，如果不進行一個全面詳盡的調(diào)查分析與研究，就不能找到橋梁裂縫產(chǎn)生的全部原因。因此，通過對橋梁裂縫產(chǎn)生原因的研究，不僅可以找到預(yù)防橋梁破壞的方法，而且進一步的為以后橋梁的修補加固提供了決策的依據(jù)。本章對引起混凝土橋梁裂縫的原因進行了歸納和分析。2.2 橋梁裂縫產(chǎn)生原因2.2.1 荷載的原因混凝土橋梁在動、靜荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫。荷載裂縫又分為直接應(yīng)力裂縫和二次應(yīng)力裂縫兩種8。直接應(yīng)力裂縫是指由外荷載引起的直接應(yīng)力所產(chǎn)生的裂

21、縫。在設(shè)計計算階段，可能由于力學(xué)假設(shè)與實際工作中的受力模式不一樣、對縱筋與箍筋的計算錯誤、荷載沒有計算完全、結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)沒有達到標準，這些原因都可能使橋梁結(jié)構(gòu)在實際使用中產(chǎn)生的應(yīng)力與理論計算出來的內(nèi)力有很大的差別，實際應(yīng)力比理論計算應(yīng)力超出很多從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破壞。在施工和使用階段，如果在隨意在施工建筑旁邊堆放施工所需要的機具材料，沒有按照施工圖紙而隨意更改工程施工的順序，不對完成的結(jié)構(gòu)做震動下的疲勞強度驗算，在橋梁竣工后，經(jīng)常有超載的車輛過橋，橋梁一直在惡劣的環(huán)境中運行等都會引起橋梁結(jié)構(gòu)開裂。二次應(yīng)力裂縫指的是由外荷載引起的次生應(yīng)力所產(chǎn)生的裂縫。在設(shè)計外荷載的作用之下，因為橋梁的實際作用狀

22、態(tài)與理論上的計算有一定程度上的差別，從而因為一些橋梁部位產(chǎn)生了次生應(yīng)力而導(dǎo)致了橋梁開裂。在我們實際的工程之中，產(chǎn)生荷載裂縫最常見的原因之一就是次應(yīng)力裂縫。次應(yīng)力裂縫大多數(shù)屬于張拉、剪切與劈裂性質(zhì)。2.2.2 溫度變化原因因為混凝土結(jié)構(gòu)受到了水泥水化放出的熱量、大氣及周圍的溫度變化、陽光的照射等因素影響時，會發(fā)生熱脹冷縮，從而在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，當產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過了混凝土的抗拉強度時就會產(chǎn)生溫度裂縫。其他的裂縫與溫度裂縫最大的區(qū)別就是溫度裂縫會隨著周圍溫度的變化而收縮或者擴張。產(chǎn)生溫度裂縫的原因主要有以下幾種：第一是全年度的溫差變化，全年溫差會讓橋梁發(fā)生縱向位移，當縱向位移遇到阻礙后就會產(chǎn)

23、生溫度裂縫；第二是常年的日照，日照會讓溫度梯度非線性分布，從而使局部的拉應(yīng)力比較大，產(chǎn)生了溫度裂縫；第三是溫度的突然變化，惡劣的雨雪天氣、冷熱空氣通過時都會讓橋面的溫度發(fā)生一個急劇的變化，但是，與此同時橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的溫度變化卻比較緩慢，從而形成了溫度差異，這種溫度差異就會使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫。2.2.3 收縮原因混凝土在凝結(jié)硬化的過程之中，會產(chǎn)生混凝土收縮的現(xiàn)象。在我們實際所干的工程中，混凝土收縮所引起的裂縫是非常常見的?；炷两Y(jié)構(gòu)的收縮會引起橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，當變形過大時就會產(chǎn)生裂縫?；炷恋氖湛s大致可以分為兩類，即塑性收縮與縮水收縮（干縮），它們會導(dǎo)致混凝土的體積發(fā)生變形。塑性收縮主要發(fā)

24、生在施工的過程之中、混凝土澆筑后4-5小時左右，這個時間水泥的水化非常劇烈，分子鏈也會逐步形成，出現(xiàn)泌水和水分急劇蒸發(fā)現(xiàn)象，混凝土這時候會失去水分而收縮，同一時間，骨料會因為自身重量而下沉，又因為這個時候混凝土還沒有硬化，因此稱為塑性收縮。塑性收縮所產(chǎn)生的量級很大，可以達到1%左右。為了減小混凝土所產(chǎn)生的塑性收縮，在施工的過程中要嚴格的控制水灰比，要避免對骨料長時間的攪拌，下料不能夠太快，并且在振搗過程中要密實，在豎向的截面處應(yīng)該分層澆筑?？s水收縮是在混凝土硬化以后，伴隨著混凝土表層的水分逐漸的蒸發(fā)消失，引起了混凝土濕度逐步的下降，混凝土體積隨之減少。因為混凝土表層的水分蒸發(fā)很快，但是內(nèi)部的水

25、分損失卻不是太快，因此就會產(chǎn)生表面收縮很大而內(nèi)部收縮很小的不均勻收縮現(xiàn)象。混凝土表面的收縮變形會受到內(nèi)部混凝土的約束作用，從而讓表面的混凝土收到了拉力，當表面混凝土承受的拉力超過了它自身的抗拉強度時，就會產(chǎn)生收縮裂縫。縮水收縮是混凝土硬化后所產(chǎn)生的主要收縮類型。2.2.4 地基變形原因在工程的實際施工和使用的過程之中，地基基礎(chǔ)會由于一些原因而發(fā)生變形，例如地基的不均勻沉降和發(fā)生水平位移等9。地基發(fā)生變形就會改變結(jié)構(gòu)的受力，這時候附加應(yīng)力就會出現(xiàn)，使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。地基基礎(chǔ)的不均勻沉降主要原因有：在橋梁的施工過程當中，由于試驗資料的不夠完善詳盡與準確，使得設(shè)計人員在進行相關(guān)的地質(zhì)勘查中計算方法

26、不是太精確；結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的類型有較大的差別，在同一個橋梁中會由于所使用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的不同，就會導(dǎo)致地基基礎(chǔ)的不均勻沉降；地基的地質(zhì)差別很大，就好像修建在山區(qū)河谷位置的橋梁，在山坡上的地基與河谷地方的地基就有很大的差別，它們的壓縮性也不同；地基凍脹引起不均勻沉降，我們國家北邊冬天的氣溫一般都在0以下，因為地基土中含有較多的水分，就會產(chǎn)生冰凍膨脹的現(xiàn)象，伴隨著冬天的過去，氣溫逐漸就會回暖，凍土也逐漸融化，冰凍膨脹現(xiàn)象也隨之消失，進而使地基的高度發(fā)生了下降，產(chǎn)生了不均勻沉降。2.2.5鋼筋銹蝕原因因為混凝土的質(zhì)量比較差或者保護層厚度的不足，混凝土保護層會受到二氧化碳的侵蝕慢慢碳化到鋼筋的表面，讓鋼筋旁邊的

27、混凝土堿性降低很多，再或者因為氯化物的加入，增加了鋼筋周圍的氯離子含量，這些都可能使鋼筋表面的氧化膜遭到破壞，侵蝕到混凝土中的水和氧氣與鋼筋中的鐵離子會發(fā)生銹蝕反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生的銹蝕物氫氧化鐵的體積比侵蝕前的體積增大了大約一倍，這樣就會對鋼筋周圍的混凝土產(chǎn)生一種膨脹應(yīng)力，從而使得混凝土保護層發(fā)生開裂和剝離，并且沿著鋼筋會產(chǎn)生縱向裂縫。因為銹蝕的發(fā)生，這樣就會讓鋼筋的有效斷面面積減少，同時鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)力會削弱，結(jié)構(gòu)的承載力也會隨之下降，并且這還有可能引起其他形式的裂縫，裂縫又會加劇鋼筋原本的銹蝕，最終會使結(jié)構(gòu)遭到徹底的破壞。要防止鋼筋發(fā)生銹蝕作用，首先要在設(shè)計橋梁時要按照橋梁設(shè)計規(guī)范要求

28、控制橋梁裂縫寬度，并且采用足夠的保護層厚度，在工程施工時要特別嚴格的控制混凝土的水灰比，在振搗時要保證均勻振搗，同時要保證混凝土的密實程度，最后還要嚴格的控制含有氯鹽的外加劑的含量。2.2.6混凝土凍脹原因在我國的大部分地區(qū)，冬季的大氣氣溫會低于零攝氏度，這樣吸水飽和的混凝土就會出現(xiàn)冰凍現(xiàn)象，混凝土結(jié)構(gòu)中游離的水就會凝結(jié)變成冰。結(jié)構(gòu)中的水變成冰會使混凝土的體積膨脹大約9%，這樣混凝土就會產(chǎn)生膨脹應(yīng)力。與此同時混凝土凝膠孔當中的過冷水（結(jié)冰溫度在-78攝氏度以下）在微觀結(jié)構(gòu)中會發(fā)生遷移和重分布，從而會引起滲透壓，這樣就會使混凝土中的膨脹力進一步加大，混凝土的強度也隨之降低，并且最終會導(dǎo)致裂縫的發(fā)

29、生。特別是在混凝土的初凝時期受凍會更加的嚴重，如果初凝時期混凝土受凍，這樣成齡后的混凝土強度損失將會達到30%-50%。在冬季施工的時候，如果對預(yù)應(yīng)力孔道灌漿后不采取任何的保溫措施，就有可能發(fā)生沿著管道方向的凍脹裂縫?；炷涟l(fā)生凍脹破壞的必要條件是混凝土吸水飽和和大氣溫度要低于零攝氏度。當混凝土水灰比偏大、振搗不密實；混凝土中骨料的空隙比較多、吸水性強、雜質(zhì)過多；養(yǎng)護不利使混凝土初凝時受凍等，都有可能使混凝土產(chǎn)生凍脹裂縫。2.2.7施工材料質(zhì)量原因混凝土主要是由水泥、砂、骨料、拌和水以及外加劑組成，如果配置混凝土所使用的材料的本身質(zhì)量不合格，就有可能導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫10。如果水泥中游離的氧

30、化鈣含量超標，并且水泥的安定性也不合格，就會因為氧化鈣在水泥凝結(jié)的過程中水化特別慢，在水泥凝結(jié)以后仍會繼續(xù)有一定的水化作用，就會對已經(jīng)硬化的水泥石造成破壞，從而使混凝土的抗拉強度下降很多。如果水泥在出廠的時候質(zhì)量就不合格，這樣水泥的強度就不足，從而可能讓混凝土結(jié)構(gòu)開裂。當水泥中含有較多的堿時，與此同時，又使用含有堿活性的骨料時，就有可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)。當砂石的粒徑太小、級配不良、孔隙率大的時候，這樣會需要更多的水泥和拌和水，從而使混凝土的強度受到影響，讓混凝土的收縮更大。當砂石中含有較多的雜質(zhì)時，就會影響混凝土的強度。2.2.8施工工藝質(zhì)量原因在混凝土結(jié)構(gòu)施工的各個過程中，如果在施工的過程中施

31、工工藝不合常理，施工的質(zhì)量非常低劣，這樣就會產(chǎn)生各種各樣的裂縫，如果構(gòu)件是細長薄壁結(jié)構(gòu)，則更容易出現(xiàn)裂縫。裂縫出現(xiàn)的部位和走向,甚至是裂縫產(chǎn)生的寬度都可能因為產(chǎn)生的原因而有所不同，而其中比較常見的有：當混凝土的保護層厚度比一般的厚時，這樣會減小構(gòu)件的有效高度，就會出現(xiàn)與受力鋼筋相互垂直的裂縫；當混凝土振搗的不均勻、不密實的時候，混凝土構(gòu)件就會出現(xiàn)蜂窩麻面以及空洞的現(xiàn)象，這些都可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕或者其他的荷載裂縫；在混凝土的初期養(yǎng)護時很快就進行快速的干燥，這樣混凝土構(gòu)件就可能出現(xiàn)與大氣表面接觸的裂縫；當施工的質(zhì)量控制特別差的時候，那就可能造成混凝土強度的降低和一些其他性能的下降，最終會使得混凝土結(jié)

32、構(gòu)遭到破壞。2.3本章小結(jié)裂縫是混凝土橋梁結(jié)構(gòu)中非常常見的一種現(xiàn)象，如果不對裂縫加以處理，任其發(fā)展，就會使構(gòu)件的剛度下降，同時還會嚴重影響橋梁結(jié)構(gòu)的整體性。裂縫會慢慢的造成結(jié)構(gòu)的破壞，嚴重的影響建筑結(jié)構(gòu)的承載能力，最終可能導(dǎo)致橋梁無法運營。因此，我們要重視橋梁裂縫的研究，應(yīng)該對橋梁裂縫進行嚴謹詳盡的研究，首先我們要了解導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的各種原因，這樣才能在后面的工作中預(yù)防或者修補加固橋梁裂縫。通過對橋梁裂縫出現(xiàn)的各種各樣原因的研究，來預(yù)防我國橋梁上裂縫的產(chǎn)生，確保橋梁能夠安全穩(wěn)定地工作。3 橋梁裂縫的預(yù)防與修補加固措施?MACROBUTTON NoMacro Click and type chap

33、ter title3.1 概述混凝土結(jié)構(gòu)如果出現(xiàn)開裂不僅僅會引起承載力、防水性、耐久性、氣密性等的下降，而且還有可能出現(xiàn)外觀的損失等各種有害的影響?；炷翗蛄撼霈F(xiàn)裂縫問題是非常普遍的一件事情，因此，在橋梁出現(xiàn)裂縫之前要進行一些預(yù)防措施，在裂縫出現(xiàn)之后就要對出現(xiàn)裂縫的結(jié)構(gòu)進行修補加固處理。進行修補加固處理就可以增強結(jié)構(gòu)的耐久性，并且是結(jié)構(gòu)滿足現(xiàn)在承載力的要求11。本章詳細的列舉了對不同的裂縫的處理方法，在設(shè)計和施工過程中以及正常使用中去防止各種裂縫的產(chǎn)生以及不斷的發(fā)展擴大。在對裂縫產(chǎn)生原因的了解之上，本章在此之上，闡述了對各種裂縫的不同修補加固措施。3.2 橋梁裂縫的預(yù)防措施3.2.1 合理設(shè)計

34、荷載及橋梁布局在橋梁進行設(shè)計工作之前，設(shè)計工作人員要對實際的情況做好勘測，在此基礎(chǔ)之上，更要認真細致的做好橋梁結(jié)構(gòu)荷載的分析工作，對橋梁以后運營過程中可能出現(xiàn)的各種情況做好調(diào)查研究。此外，設(shè)計人員要對橋梁的整個施工過程做好整體規(guī)劃，合理的設(shè)計荷載，要確保橋梁建成后設(shè)計的荷載要大于實際中所受到的荷載，在設(shè)計是要著重考慮配筋問題，要合理的進行鋼筋布局，這樣可以避免一部分施工和后期維護過程中的裂縫問題。在具體設(shè)計時要對那些容易開裂的部位進行著重的考慮，設(shè)計人員應(yīng)該對由于地基基礎(chǔ)的不均勻沉降或者一些結(jié)構(gòu)方面的原因引起的薄弱環(huán)節(jié)加以考慮，這些問題在設(shè)計的時候應(yīng)該加以解決。例如對軟弱的地基基礎(chǔ)進行必要的處

35、理，各個部分荷載差別很大的結(jié)構(gòu)應(yīng)該適當?shù)脑鲈O(shè)構(gòu)造鋼筋，用來避免地基基礎(chǔ)的不均勻沉降而引起的應(yīng)力集中造成的裂縫。3.2.2 加強溫度控制在工程施工的過程中，混凝土是必不可少的一種原料。在制備混凝土的過程之中，為了加強對混凝土的溫度控制，主要是降低水化熱的產(chǎn)生量，此時，可以在攪拌的過程中加入適量的粉煤灰，因為粉煤灰中的硅、鋁氧化物會和混凝土中的水化產(chǎn)物進行二次反應(yīng)，這樣就會在一定程度上降低混凝土產(chǎn)生的熱脹作用。同時粉煤灰中的火山灰反應(yīng)可以在一定程度上改善橋梁混凝土構(gòu)件內(nèi)部的各種孔道，提高混凝土的致密性，同時降低收縮值，這樣就能夠有效的防止水化熱的影響，從而能夠預(yù)防溫度裂縫的出現(xiàn)。此外，可以在不對混

36、凝土質(zhì)量造成影響的前提下，適當?shù)丶尤胍欢康臏p水劑或者緩凝劑等外加劑，其中減水劑能夠降低混凝土的水灰比來防止結(jié)構(gòu)開裂，加入一定量的緩凝劑則可以有效的延緩混凝土放熱頂峰出現(xiàn)的時間，放熱峰值出現(xiàn)的時候，混凝土橋梁構(gòu)件的強度會明顯增大，這樣就可以有效降低裂縫出現(xiàn)的概率。3.2.3 加強對原材料選擇的控制橋梁工程的質(zhì)量與施工過程中原材料的質(zhì)量關(guān)系很大，原材料的質(zhì)量會直接影響到橋梁建成后的使用質(zhì)量和運行安全，而且原材料的質(zhì)量優(yōu)劣與否也會影響到裂縫的出現(xiàn)，因此，在施工時要加強對原材料質(zhì)量的控制。首先，在選用水泥的時候，要根據(jù)國家規(guī)范的標準來選擇質(zhì)量合格的水泥產(chǎn)品，應(yīng)該盡量的選擇和易性比較好、收縮性比較小的

37、水泥，這樣在一定程度上可以保證水泥的使用效果，同時，也在一定程度上增強了橋梁結(jié)構(gòu)的堅固性和耐久性。其次，細骨料的選用最好選擇質(zhì)地堅硬的河沙，因為河沙的孔隙率比較小，而且它的總面積也不是太大，采用這樣的細骨料就可以有效的降低攪拌時的用水量和水泥的用量，同時在一定程度上可以防止裂縫的生成。最后，粗骨料應(yīng)該盡量的選擇粒徑較大且質(zhì)地比較堅硬的碎石，用這些質(zhì)量較好的原材料來保證最終完成的混凝土構(gòu)件的質(zhì)量。3.2.4增強施工工藝質(zhì)量在我國混凝土橋梁的施工過程中，因為施工工作人員的差別很大，因此有些橋梁在施工過程中的施工工藝的質(zhì)量很不合格。施工工藝質(zhì)量的不合格會導(dǎo)致橋梁在運行過程中出現(xiàn)很多的問題，有時候還有

38、可能使橋梁破壞。當混凝土的保護層厚度比一般的厚時，這樣會減小構(gòu)件的有效高度，就會出現(xiàn)與受力鋼筋相互垂直的裂縫；當混凝土振搗的不均勻、不密實的時候，混凝土構(gòu)件就會出現(xiàn)蜂窩麻面以及空洞的現(xiàn)象，這些都可能導(dǎo)致鋼筋銹蝕或者其他的荷載裂縫；在混凝土的初期養(yǎng)護時很快就進行快速的干燥，這樣混凝土構(gòu)件就可能出現(xiàn)與大氣表面接觸的裂縫。因此，在施工的過程中，我們要更加嚴格的要求施工工藝的質(zhì)量。3.3 橋梁裂縫的修補加固措施3.3.1橋梁裂縫的修補加固程序混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的開裂有很多方面的原因，但是要從混凝土形成的機理上劃分就可以大致的分為受力裂縫和非受力裂縫，這兩種裂縫不但有因為設(shè)計的失誤問題從而引起的結(jié)構(gòu)開裂，也

39、有因為在施工期間因為施工工藝質(zhì)量問題、施工控制的失誤從而形成的結(jié)構(gòu)開裂。在橋梁的使用運行過程中所產(chǎn)生的大多數(shù)橋梁裂縫則是由于各種荷載的作用造成的。我們在對橋梁裂縫修補加固之前要先了解裂縫的種類，因此要對橋梁裂縫進行一個分類。按裂縫形成的原因可以大致分為五類：溫度裂縫，鋼筋銹蝕裂縫，凍脹裂縫，地基基礎(chǔ)的不均勻沉降裂縫，干縮裂縫。按裂縫的深度可以分為三類：淺層裂縫，深層裂縫，貫穿裂縫。按裂縫的開度大致也可以分為三類：死裂縫，活裂縫，增長裂縫。按上述論述所得到的裂縫類型經(jīng)過分析可以大致歸納為下面的三個方面：（1）結(jié)構(gòu)由荷載引起的裂縫：由外荷載（靜、動荷載）的直接應(yīng)力即常規(guī)計算的主要應(yīng)力或者結(jié)構(gòu)次應(yīng)力

40、引起的裂縫。（2）結(jié)構(gòu)由變形作用引起的裂縫：結(jié)構(gòu)由于溫度、收縮、不均勻沉降等因素產(chǎn)生變形，當變形得不到滿足的時候，引起應(yīng)力超過混凝土抗拉強度時引起的裂縫。（3）環(huán)境引起的裂縫：結(jié)構(gòu)由于使用環(huán)境條件（凍脹等）或老化損傷（內(nèi)部鋼筋銹蝕等）引起的裂縫12。3.3.2表面封閉修補法表面封閉修補法，即采用抹漿、鑿槽嵌補、噴漿、填縫的方法使表面裂縫封閉13。這種方法在處理非壓力裂縫或者細微裂縫時比較適用，這種方法采用抹漿鑿槽嵌補噴漿填縫的方式將表面的裂縫封閉。這種方法的缺點也非常明顯，它只能夠修補表面的裂縫，而對那些開展比較深的深層裂縫沒有什么作用。3.3.3壓力灌漿修補法壓力灌漿修補法，就是用化學(xué)灌漿或

41、者水泥灌漿的辦法，用漿液將結(jié)構(gòu)的內(nèi)部裂縫灌滿。這種方法充分的考慮了受力要求，能夠滿足受力需求，而且還能夠保證結(jié)構(gòu)的耐久性。該法大多數(shù)用在裂縫出現(xiàn)較多而且大多數(shù)是延伸性裂縫的修補場所。3.3.4增大構(gòu)件截面加固法增大構(gòu)件截面加固法，這種方法是運用鋼筋混凝土或者鋼筋網(wǎng)紗漿層來增大原來的混凝土結(jié)構(gòu)的截面面積，通過這種方法可以提高截面的承載能力14。該法也是一直以來最為普遍和運用最多的一種方法。這種方法的施工工藝相對比較簡單，而且適應(yīng)性比較強，并且經(jīng)過了這么多年的使用，已經(jīng)具有了比較成熟的設(shè)計和施工經(jīng)驗，在現(xiàn)階段的施工工藝已經(jīng)趨于成熟，同時能顯著的提高橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和截面剛度，并且計算也相對簡單。

42、適用于梁板柱墻和大多數(shù)結(jié)構(gòu)物的加固。這種方法的缺點是：在施工現(xiàn)場的濕作業(yè)時間比較長，對要在橋梁上通行的車輛和行人的生活影響比較大，而且加固之后會在一定程度上減小了橋梁的凈空。3.3.5外包鋼加固法外包鋼加固法，這種方法通過把鋼材包在原來的橋梁結(jié)構(gòu)之外來對結(jié)構(gòu)進行加固。這種方法適用在構(gòu)件的截面比較大，同時混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的承載力又嚴重不足的情況之下。這種方法的優(yōu)點在于在施工過程中施工作業(yè)的難度相對比較低，通過加固之后在荷載的作用下結(jié)構(gòu)的受力也比較均勻，且與其他的加固處理方式相比，外包鋼加固法的效果更加顯著。但是這種方法也有一定的缺點：在對梁構(gòu)件加固時打孔會比較多；在梁的根部進行外包鋼工作時，對柱上

43、節(jié)點的處理就會比較的復(fù)雜；同時，因為是鋼材，因此，外包鋼的防腐處理就比較復(fù)雜了。外包鋼法又分為干式和濕式兩種方法，干式外包鋼在施工時會方便一些，但是濕式能夠顯著提高結(jié)構(gòu)的承載力，二者各有優(yōu)劣。3.3.6粘貼高強復(fù)合纖維加固法碳纖維增強塑料是一種高科技材料，這種材料最先運用在航空、軍事這些領(lǐng)域，然后經(jīng)過一段時間的發(fā)展，逐漸的發(fā)展到了船舶汽車以及體育用品這些領(lǐng)域，這種材料具有無磁性、絕緣鞋和高疲勞強度的特點15。粘貼高強復(fù)合纖維加固法，這種方法是運用環(huán)氧樹脂膠將高強復(fù)合纖維布直接的粘貼在被加固混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱部分，然后與被加固的結(jié)構(gòu)一起形成整體，一起承受恒載和活載的作用，這樣以后就可以在一定程度上限制裂縫的發(fā)展，提高梁的抗剪和抗彎承載力。碳纖維加固的優(yōu)點很多，例如:因為碳纖維對混凝土有一定程度的約束作用，被加固構(gòu)件的受力性能有明顯的提升；碳纖維質(zhì)量比較輕并且比較薄，這樣加固之后不會對原結(jié)構(gòu)的截面和自重造成很大影響；碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，具有良好的耐腐蝕性能和耐久性能，會有效的減少防腐相關(guān)的問題。3.3.7預(yù)應(yīng)力加固法預(yù)應(yīng)力技術(shù)是上個世紀非常具有革命性的一種結(jié)構(gòu)構(gòu)思，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)