桥梁裂缝的种类和成因及预防和加固策略分析

桥梁裂缝的种类和成因及预防和加固策略分析
近几年来作为交通咽喉的桥梁得以大量修建，尤其是混凝土桥梁，然而桥梁不可避免地会产生损伤和老化，而裂縫是最常见的病害之一。

究其原因，是多方面的，桥梁的构造特点、施工手段、使用的材料、承受的荷载状况以及环境因素都有可能导致裂缝。

1、桥梁裂缝的种类和成因
1.1荷载引起的裂缝
荷载引起的裂缝主要包括直接应力裂缝和次应力裂缝。

直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝；次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝。

1.2温度变化引起的裂缝
1.2.1年温差
一年中四季温度变化不断，但变化缓慢且幅度较小，对桥梁结构的影响主要是导致桥梁的纵向位移，一般可通过桥面伸缩缝、支座位移或设置柔性墩等构造措施相协调，只有结构的位移受到限制时才会引起温度裂缝，例如拱桥、钢架桥等。

1.2.2日照
桥面板、主梁或桥墩侧面受太阳曝晒后，温度明显高于其它部位，温度梯度呈非线形分布。

由于受到自身约束作用，导致局部拉应力较大，出现裂缝。

1.2.3骤然降温
突降大雨、冷空气侵袭、日落等可导致结构外表面温度突然下降，但因内部温度变化相对较慢而产生温度梯度，促使裂缝的出现。

1.2.4水化热
出现在施工过程中，大体积混凝土（厚度超过2 m）浇筑之后由于水泥水化放热，致使内部温度很高，内外温差太大，致使表面出现裂缝。

1.3收缩引起的裂缝
1.3.1塑性收缩
发生在施工过程中、混凝土浇筑后水泥水化反应激烈，出现泌水和水分急剧蒸发，尚未硬化的混凝土失水收缩，称为塑性收缩。

塑性收缩所产生量级很大，可达1%左右。

1.3.2缩水收缩
混凝土结硬以后，因混凝土表层水分损失快，内部损失慢，因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩，表面收缩变形受到内部混凝土的约束，致使表面混凝土承受拉力过大。

1.3.3炭化收缩
大气中的二氧化碳与水泥的水化物发生化学反应引起的收缩变形。

炭化收缩只有在湿度50%左右才能发生，且随二氧化碳的浓度的增加而加快。

1.4基础变形引起的裂缝
由于基础竖向不均匀沉降或水平方向位移，使结构中产生附加应力，超出混凝土结构的抗拉能力，导致结构开裂。

1.5施工材料引起的裂缝
水泥的品种、选取的标号、用料、水灰比、填加剂的使用都可能影响混凝土的品质，导致混凝土的强度、刚度、稳定性等不足，促使裂缝的产生。

2、桥梁裂缝的预防与加固
2.1裂缝的预防
针对之前叙述的裂缝成因，桥梁裂缝的预防为裂缝出现前的有效处理，主要集中在设计阶段的预防、施工阶段的预防和使用阶段的维护三个方面。

2.1.1设计阶段的预防
根据具体的地质情况和桥梁交通职能，同时严格遵守设计规范拟出合理的设计方案。

不仅要因地制宜选取合理的桥型，还要合理的布置钢筋和伸缩装置的设置，同时选取合适的建桥材料等等。

2.1.2施工阶段的预防
合理的施工方法不仅能够降低混凝土内的最高温度和混凝土的内外温差，还能充分发挥材料的力学性能，达到控制裂缝的目的。

2.1.3使用阶段的维护
定期或者经常性对全桥进行裂缝检查，建立完善的裂缝检测机制，一旦出现危害性可能在以后发展中影响到桥梁结构性能的微小裂纹时及时采取修补措施。

同时根据桥梁的承载力适当地限制交通量，避免车辆超载现象。

2.2桥梁裂缝的修补加固
混凝土裂缝分有害裂缝和无害裂缝，但无论是哪种裂缝均会影响结构的整体性和刚度，还会降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。

因此根据裂缝的性质应区别对待、及时处理，以保证桥梁的安全使用。

混凝土裂缝的修补措施主要有表面修补法、灌浆、嵌逢封堵法、结构加固法等。

2.2.1表面修补法
表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载能力没有影响的表面裂缝以及深进裂缝的处理。

2.2.2灌浆法
灌浆法主要适用于对结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。

2.2.3嵌逢封堵法
嵌缝法是裂缝封堵中最常用的一种方法，它通常是沿裂缝凿槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料，以达到封闭裂缝的目的。

2.2.4结构加固法
结构加固法主要采取扩大原结构构件截面，以提高结构的强度和刚度，以新的结构代替旧的抗力不足的结构；改变原结构的受力体系，以达到提高桥梁刚度和强度的目的。

3、总结
一座桥从设计到运营涉及设计、施工、维护的方方面面，其中很多因素都有可能导致桥梁的开裂。

随着时间的推移，当国家的基础建设趋于完善，当桥梁的
数量趋于饱和越来越多的新桥变成旧桥时，桥梁的维修加固将越来越重要，而桥梁裂缝的修补加固则是其中最普遍而关键的内容。

针对不同的裂缝，施加合适修补措施，将保证桥梁健康、安全地运营，延长桥梁的使用寿命。

参考文献
[1]杨文渊. 桥梁维修与加固[M]. 北京：人民交通出版社，1994.
[2]赵建良. 桥梁裂缝机理及控制对策研究[D]. 西安：长安大学，2006.。