市政桥梁结构裂缝及加固处理方法分析

陈立安

（浙江西城工程设计有限公司， 浙江 杭州 310011）

0 引言

市政桥梁在城市交通运输中一直占据着极其重要的位置，良好的交通运输条件是一个地区经济迅速发展繁荣的基础保障，既可以丰富城市路网，便捷人们的交通出行，又可以提高整个城市的现代化建设面貌，市政桥梁的建设对于城市的对外沟通和发展具有十分重要的意义。随着城市规模不断扩大，市政桥梁数量不断增加，桥梁结构安全问题也越来越多，如何保证市政桥梁的建设质量，避免安全隐患，保障广大市民人身及财产安全，是市政桥梁建设过程中需要密切关注的问题，需要进行不断的研究探索，提高设计、施工及维护水平。本文针对市政桥梁结构裂缝及加固处理方法进行简单的分析，争取找到裂缝产生原因并对探索更好的解决办法提出有建设性的建议。

1 市政桥梁结构裂缝常见的四种类型

常见的市政桥梁按承重架构材料分类，主要有圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢-混凝土结合梁桥等。其中的砖、石和混凝土等建筑材料抗拉能力有很大的局限性，当外部受力过大时桥梁结构极其容易形成裂缝进而对整个桥梁主体造成破坏，通过调查研究不同桥梁的结构裂缝产生过程，并根据各种桥梁结构的受力特点进行整体分析，总结出市政桥梁结构的四种主要裂缝类型，如下：

1.1 主拱圈开裂

主拱圈开裂主要分为中波纵向裂缝、拱向裂缝和横系梁裂缝这三种形式。桥梁主拱圈开裂平面位置示意图如图一所示:

图一 拱圈开裂平面位置示意图

1.2 混凝土开裂

在市政桥梁结构裂缝中最常见的裂缝形式就是混凝土开裂，混凝土开裂不仅仅会导致桥体表面凹凸不平，出现较多的坑坑洼洼，还会缩短桥梁的使用年限并降低行人行车的舒适感。在混凝土开裂现象中桥面铺装混凝土损坏和梁体开裂是其两种主要表现形式[1]。

1.3 桥面铺装损坏

市政桥梁结构的铺装厚度通常维持在10～25mm 这个范围，由于车辆荷载常年累月对桥面造成冲击磨损以及天气等外界环境的综合影响，桥面铺装顺坏，有可能影响桥梁主体结构耐久性，进而影响主体结构的受力安全。

1.4 桥梁伸缩缝损坏

桥梁伸缩缝的损坏在所有桥梁结构裂缝问题中危害性极大，不仅会影响桥梁梁板和梁盖的耐久性，还会对桥梁使用过程中形成巨大的安全隐患问题，甚至破坏桥梁主体结构，造成严重的后果。

2 市政桥梁结构裂缝产生的主要原因

桥梁自身收缩和温度差异变化是造成桥梁产生裂缝的三种主要因素。

2.1 桥梁因材料化学反应而导致的裂缝问题

混凝土混凝土在凝固过程中内外收缩不均匀是桥梁收缩问题产生的根本原因。混凝土凝固时表层混凝土受到的拉力超过其抗拉强度极限值，从而造成桥梁结构裂缝的生成。混凝土筑后四小时是其自身分子链形成的关键时期，在这期间混凝土中的水泥水化反应达到活跃的高峰值，往往会伴随着泌水等情况的发生，这说明混凝土距离完全硬化还需要一段时间，在这个过程中注意防范塑性收缩的发生。混凝土彻底硬化后，表面的泌水会自主蒸发到空气中，桥梁表面温度也随之下降，混凝土结构的体积与硬化前相比会有所收缩，往往伴随着缩水干缩这种情况的发生。

2.2 桥梁因温度差异而引起的裂缝问题

混凝土在水泥凝固过程中会释放一部分热量，往往在这个过程还会伴随着太阳光的强烈照射，再加上电弧焊接的温度较高，这种剧烈的温度差异往往引发了桥梁结构裂缝问题[2]。混凝土所能承受的温度应力变化是有限的，由于温度的变化引发混凝土自身过度收缩膨胀，这就容易导致桥梁结构裂缝的出现。不仅如此，天气温度每年都不尽相同，但气温高低往往不会发生剧烈的变化，气温通常对桥梁纵向位移存在影响。桥梁面板、支柱和桥身侧面是受到太阳光直射的主要部位，其温度往往高于桥体的其他部位，对于桥梁整体结构而言，被太阳光直接照射的桥体部分由于温度高发生膨胀，导致其他部位承受的拉应力大大增加，进而导致桥梁结构裂缝的产生。

2.3 桥梁因荷载作用而引起的裂缝问题

桥梁因荷载作用而引起的裂缝被称为荷载裂缝，通常是由于桥梁的次应力与混凝土桥梁常规状态下荷载能力不能完全匹配而导致的，主要有次应力裂缝和直接应力裂缝这两种形式。桥梁表面荷载一旦经常性的超过自身应力承受范围便会产生直接应力裂缝，而次应力裂缝往往是在直接应力裂缝发生的基础上二次引发的次生应力而导致的。

3 市政桥梁结构裂缝的主要危害

随着我国城市化建设的逐步深入推进，市政桥梁道路问题逐渐成为工程项目建设的热点问题，在市政桥梁结构建设中结构裂缝的防治已经成为迫切需要解决的棘手问题。在桥梁日常使用过程中结构裂缝对市政桥梁形成的危害主要有以下三点：

（一）桥梁结构的产生往往会影响整个桥梁主体，桥梁周边环境中的一些不良影响因素趁机进入到桥梁内部，对其内部混凝土和钢筋结构造成腐蚀，从而大大缩短了桥梁的使用年限，对桥梁自身稳定性也会产生一定的破坏。

（二）桥梁结构裂缝的出现会影响市民的出行舒适感，频繁的维修会影响出行的效率。问题严重时候甚至对市民的人身及财产安全带来隐患，一旦发生安全事故会引发极其恶劣的社会影响。

（三）市政道路桥梁在很大程度上代表着这座城市的发展程度和经济水平，是一座城市的外在形象展现。质量上乘、造型美观的市政桥梁有利于文明城市的打造，而桥梁结构裂缝的出现会破坏桥梁整体美感，对城市形象造成负面影响[3]。

4 市政桥梁结构裂缝的加固处理措施

随着经济和科技水平的发展，国家对市政桥梁质量要求逐步提高，针对桥梁裂缝问题的解决方案也越来越多。到目前为止，市政桥梁结构裂缝的加固处理方法主要有表面处理法、灌浆法和结构补强法。

4.1 表面处理法

表面处理法作为市政桥梁结构裂缝最为常见的处理手段，表面补贴和涂抹是表面处理法的两种基本处理内容。面对一些裂缝较小，桥梁结构受损较为轻微的桥体裂缝情况通常采用表面涂抹这种形式对其进行简单修补并避免其受损程度继续加深；对于裂缝宽度较宽的一些桥梁则应该运用表面补贴这种方法，首先对裂缝防渗堵漏，初步处理规模较大的裂缝问题，确保桥梁的使用安全。

图二 用钢筋混凝土套涵加固示意图

4.2 灌浆法

灌浆法主要使用水泥浆、石灰浆、化学浆液、沥青浆液等材料来完成桥梁结构裂缝的填充，确保桥梁整体结构不遭到更进一步的破坏，增加桥梁在投入使用的过程中稳定性和安全性，在使用灌浆法时应注意桥体结构裂缝需要做好喷浆部位的清洁和湿润，提高灌浆法的修补效率。与此同时，还应注意裂缝尺寸测量数据的准确性，针对不同裂缝形状和规格的不同灵活选择灌浆修补方式，充分利用灌浆法的优势完成桥梁结构裂缝的填充修补。

4.3 结构补强法

在市政桥梁结构裂缝的处理方法中应用最为普遍的便是结构补强法，其主要有以下四种应用形式:

1.对桥梁结构截面进行补强

桥梁结构截面主要指主筋截面和混凝土截面，增加主筋截面需要利用双面焊接法对结构裂缝进行加固，让新的主筋替代原主筋发挥作用，消除原主筋受到破坏而对桥梁使用造成的不良影响。

2.增加构件加固部分

增加构建加固部分需要因地制宜的考察桥梁所处的地理位置并对桥梁地基的承重能力完成准确的评估工作，这种桥梁加固方法的适用条件较为苛刻，需要谨慎考察，不可盲目。

3.加强粘贴力度补强法

在桥梁结构中存在一些承受能力较弱和所受拉力较大的部位，对于这些部位可以充分利用钢板、钢筋、玻璃钢等材料对其进行粘贴加固，在保证桥梁整体稳定性的同时不影响桥梁外部美观。

4.桥体外部应力加固法

在桥梁结构加固处理方法中，桥体外部应力加固法的使用会影响桥梁受力部位和状态，以此维持桥梁整体受力荷载的平衡，抑制结构裂缝继续扩大，对桥体受力部位进行转移，维持桥梁结构的稳定。

5 结语

市政桥梁结构裂缝问题要想从根本上彻底攻克，就目前形势来看，还是一件十分棘手的事情。结构裂缝问题不仅仅来源于工程建造质量，与桥梁自身所承受的应力大小也有着密不可分的联系。这就要求桥梁设计师在桥梁结构设计中因地制宜，实地考察后再精心确定设计方案，施工单位严格把好桥梁建设质量关。根据桥梁建设结构的不同采取相关处理措施，结合桥梁加固处理方法和多年施工经验将桥梁结构裂缝的出现几率降低到最小。出现桥梁结构裂缝问题时，及时完成修补工作，第一时间控制裂缝的程度，避免影响主体结构的耐久性，尽最大努力降低桥梁结构裂缝所带来的经济损失。