桥梁的设计隐患、裂缝产生原因和处理方案解析

■陈曾彪 ■江西同济设计集团股份有限公司，江西 南昌 330000

为了适应我国交通建设快速发展的需要，所以对桥梁在建设质量方面，提出了很高的要求。然而在桥梁建设快速发展的同时，各种桥梁设计与建设中所存在的隐患，也成为阻碍交通发展的重大障碍。不仅耽误建设进度，而且对人们生命、财产安全构成一定威胁。因此，要针对桥梁设计隐患，以及产生裂缝的原因进行分析，找到切实可行的处理方法。

1 裂缝产生原因

某桥建设于2005 年，由于技术水平与投资有限，所以桥梁设计标准不高，施工水平较低。于2014 年7 月，经群众举报，发现多条裂缝。裂纹宽度较大。根据检测单位的检测报告，最大的裂缝宽度达到1.4mm 的贯通型开裂。下面列举可能产生裂缝的原因并进行分析。

1.1 载荷过大引起裂缝

荷载裂缝是指桥梁在常规的静载荷与动载荷以及次应力的作用下，产生的裂缝。造成荷载裂缝的原因有次应力裂缝与直接应力裂缝两种。由于该桥设计水平不高，加之过往载货车辆较多，故而载荷过大，是因其裂缝的主要原因。直接应力裂缝，通常是在桥梁设计过程中，对需要计算之处有所遗漏，和整体结构设计的不合理所造成的。以及大风、大雪等自然天气都会使得桥梁产生直接应力裂缝。次应力裂缝，多数因为桥梁实际使用状态与常规设计计算不同所造成的。导致一些部位次应力不足，引起桥梁开裂。由于该桥梁结构具有开洞处，当桥梁被挖孔时，将会产生“力流绕射”现象。因此，桥梁空洞处出现了裂缝。

1.2 温差原因造成裂缝

该桥梁为混凝土结构。由于混凝土结构本身的热胀冷缩现象表现的较为明显，所以一旦外部环境温差过大，或者桥梁结构内部产生温度变化。在胀、缩过程中，则会产生应力。一旦这部分应力超过桥梁本身的抗拉强度时，就会造成裂缝的情况。由于该桥处于阳光直射下，加之该地区气候变化程度较大。所以，温差原因也是造成该桥梁开裂重要因素。

1.3 混凝土材料原因造成裂缝

该桥为混凝土结构，在对该桥梁开裂的材料原因进行分析时，发现主要是由于其混凝土材料配合不当，降低了混凝土的抗拉强度，因而导致混凝土结构开裂。并且因为混凝土具有收缩的特性，对温差变化较为敏感。在施工过程中，因为温差以及水泥水化热，致使桥梁开裂情况加剧。

1.4 养护不当造成裂缝

该桥自建成以来，缺乏养护管理。对通过车辆的重量并未严格限制。因此，造成载荷过大，引起桥梁开裂。

2 处理方案解析

2.1 完善桥梁设计

只有从设计着手，才是从根本上解决桥梁裂缝的方法。在施工开始前，对桥梁的结构，以及组合方式进行科学合理的设计。详细计算桥梁所承受的载荷，对施工过程中各种机具与材料的堆放进行严格管理，督促施工单位按照设计图纸，以及设计工序进行施工。对于大风、大雪天气对桥梁所造成的损害、以及日照时间以及四季温差充分考虑，对桥梁结构仔细做机器震动下的疲劳强度验算。

2.2 增强材料管理

改善桥梁施工的方法，可以降低裂缝出现的几率。施工的设备以及材料的选择是改善施工方法的主要工作。因为火灰比越高，混凝土的收缩就越大。所以桥梁施工中，为了提高混凝土的强度，可以使用强行增加水泥量的方法。要持续对桥梁材料进行养护。通过养护可以让混凝土的水化反应加速，提高混凝土材料强度、还可以减小混凝土的收缩。还可以用增加配筋的方式，对桥梁混凝土整体的结构强度进行增强，提高其抗裂能力。

2.3 降低混凝土温度

在实际施工过程中，对骨料注意遮阳，避免混凝土温度升高，控制混凝土浇筑温度，减低混凝土水化热，控制其出机温度。

2.4 使用减水外加剂

减水防裂剂可以增加水泥的粘稠度，降低混凝土的沁水情况，降低沉缩变形的发生几率。还可以提高骨料与水泥浆的粘合程度以及拉应力，从而增强抗裂性能。减水外加剂可以使得混凝土更加密实，提高混凝土抗碳化性能，降低碳化收缩率。

2.5 控制拆模时间

达到规定时间后，再进行拆模，可以防止表面干缩情况的发生，防止出现贯穿性裂纹，从而提高混凝土的耐久性，保证工程质量。

2.6 处理桥梁裂缝

可以通过表面抹灰的方法，使用水泥、环氧基液等材料，对桥梁裂缝处进行修补;还可以通过表面喷浆的方法，先将要处理裂缝的表面进行凿毛，通过喷射高强度水泥砂浆，来填补修复裂缝部位。并且，可以针对裂缝部位的具体情况，材质、功能要求等，选择挂网喷浆或者无钢筋素喷浆等方法，进行喷浆。对于一些特殊的裂缝，普通喷浆方法，不能起到效果的，可以使用压力灌浆对桥梁裂缝进行修补。通常情况下，环氧树脂这种化学灌浆方法最为常用，并且效果较为理想。

2.7 桥梁结构加固

针对设计过程中，桥梁内受力钢筋的规格不够使用要求而造成承载能力差的情况，可以通过增加受力主筋，增厚桥面铺设层以及适当加宽桥梁主梁的截面等方法进行加固。受力主筋的增加，需要先凿开主梁底面的保护层，通过绑焊的方式将新增主筋与原来的主筋焊接在一起。然后，为了提高桥梁的抗剪能力，需要在梁侧增设箍筋。最后，恢复主梁底面保护层。当主梁的实际承载能力达不到设计要求时，可以采用高分子粘合材料，通过钢板以及碳纤维布与需要加固的部位进行粘贴，加桥梁承载能力。当底面基础承载力较弱时，可以通过扩大基础加固法进行加固。当桥墩发生下陷时，可以通过增补桩基进行加固。即在桩基附近打入预制桩或者增设钻孔桩，扩大承载基础，提高桥梁承载能力。如果桥梁墩台因为工程质量控制不到位的问题而产生开裂时，可以采用钢筋混凝土围带以及刚箍的方式进行加固。

3 桥梁设计隐患

当前国内桥梁设计中，施工与管理一直处于较低水平，对于施工质量的要求与检验工作做得也不到位。并未按照规范与设计要求进行施工。在实际施工过程中甚至还有偷工减料现象发生。致使大量桥梁在尚未到达使用年限之前，便纷纷出现各种不同程度的质量问题。在桥梁设计方面，需要改进的地方还有很多。当前很多设计人员，只着眼于规范中所要求的结构强度安全等。而忽略了整体结构的材料、维护、构造以及持久性等实际需求。对施工过程中经常出现的人为失误也不进行考虑。这些设计上的失误与漏洞，都会在一定程度上影响到桥梁的结构安全与使用持久性。各种桥梁设计、建设的技术规范，即使再详细，也不能详细到对所有施工过程细节进行规范。即使各种相关规范更新的速度再快，也跟不上新材料、新技术更新的速度。所以，满足规范的要求，仅仅是完成桥梁设计的基础。而结合具体施工条件、施工特点、施工问题来进行有针对性的设计，才是解决桥梁安全性、耐久性的根本。

4 总结

桥梁的建设，是一种较为复杂的工作。随着桥梁建设规模的不断扩大，建设速度的显著提升，在施工出现的各种问题也不断增多。改善桥梁裂缝问题，需要使用科学合理的方法对其原因进行分析，从设计角度入手，降低设计隐患的发生概率。采取切实有效的加固防护手段，对桥梁裂缝进行处理。只有这样，才能充分保证桥梁的质量与安全。

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