桥梁施工技术及裂缝成因解析

关键词：桥梁；施工技术；裂缝 

　　1 桥梁施工技术概述 

　　下面简要介绍几种较为常见的桥梁施工技术。 

　　1.1 大跨度桥梁施工技术 

　　大跨度桥梁最为显著的特点之一是桥梁结构跨度长、体量大、对施工技术要求较高。此类桥梁较为常用的施工技术有：直接利用钢护筒作为平台的支撑结构、超大直径的钻孔灌注桩、刚性导向定位系统、爬模系统等。 

　　1.2 桥梁冬季施工技术 

　　由于受桥梁工程项目施工进度要求的影响，有些桥梁需要在冬季进行施工建设。在冬季进行混凝土桥梁施工时，需要注意的方面较多，特别是混凝土拌和。拌和站需要采用全封闭式的暖棚，同时各种原材料也需要存放在暖棚当中或是采取相应的保温措施；拌和混凝土时所用的水应当进行加热处理；混凝土运输过程中也需要采取相应的保温措施；混凝土养护需要采用蓄热技术等等。 

　　1.3 山区桥梁施工技术 

　　国内有很多桥梁工程都是建设在山区当中，由于山区本身的地形地貌、水文条件都比较复杂，并且还伴有岩溶、滑坡、陡崖等不良地质情况，从而使得山区桥梁施工难度较大。山区桥梁施工的特点可以概括为以下几个方面：施工周期长、机械设备投入比例大、高墩施工定位难度大等等。 

　　1.4 既有线桥梁改建施工技术 

　　现阶段，在国内既有线桥梁的改建过程中，D型钢便梁架空方案是应用最多的一种，这是因为该方案的施工技术比较成熟，具体如下：按照实际架空位置对临时桥墩进行施工，同时调整线路上的超高，然后采用D型钢便梁架空线路；施工新桥墩和桥台，并按照换梁期间的架空要求对架空钢便桥的位置进行调整，以此来形成对位架空的条件；将旧的梁和墩台以及临时桥墩进行拆除，然后进行移梁和捆梁作业；最后进行逐孔混凝土梁换移。该施工方案的特点是能够有效减少封闭作业的时间，从而使改建过程中对车辆通行的影响降至最低，同时，施工困难段采用钢塔代替枕木进行架空，进一步提高了安全性。 

　　1.5 桥梁施工方法 

　　无论任何一种桥梁类型，其施工大体上都分为两个部分，即基础施工和上部结构施工。 

　　1.5.1 基础施工。通过对大量的桥梁工程进行分析后发现，大部分工程都对结构本身的安全性、稳定性和经济效益比较重视。由于桥梁基础工程基本都是在地面以下或是水中，使得基础工程施工难免会涉及水和岩土等方面的问题，这在一定程度上增加了基础施工的复杂程度，并且也导致了无法采用统一的模式对桥梁基础进行施工。所以基础施工的形式分成了以下几类：扩大基础、桩与管桩基础、沉井基础、地下连续墙基础以及组合式基础等等。 

　　1.5.2 预应力混凝土施工。为了进一步确保施工质量，预应力张拉应当根据相关规范的规定要求进行，同时完成张拉之后应当立即进行灌浆，这样可以有效降低应力损失。在张拉的过程中除了应当控制好应力值以外，还应当对预应力筋的增长值进行抽查，并根据均匀对称的原则进行张拉，这有助于提高结构本身的抗裂性。 

　　1.5.3 承台施工。为了确保桥台基础开挖施工的顺利进行，在施工过程中，需要采取相应的降水措施，大量工程实践表明，轻型井降水是最为经济且实用的方法之一。在实际应用中，只需要做好井点分级布设和计算即可。此外，井点的平面布设在很大程度上取决于地下水的补给方式、基坑平面形状以及降水深度，故此，在工程中，可以根据具体情况，选用最合适的布置形式。 

　　2 桥梁裂缝的成因解析 

　　引起桥梁工程裂缝的原因非常复杂，并且种类也十分繁多，想要进一步揭示桥梁病害的机理就必须对裂缝的形成原因进行全面系统的分析。 

　　2.1 荷载原因造成的桥梁裂缝 

　　桥梁结构在动荷载、静荷载以及次应力作用下产生出来的裂缝称之为荷载裂缝。这类裂缝大体上又可分为以下两种： 

　　2.1.1 直接应力裂缝。具体是指由外部荷载引起的直接应力造成的裂缝。这种裂缝产生的原因主要与桥梁结构设计、施工以及使用有关。首先，在设计方面通常都是因为计算错误、模型设计的不合理、力学假设与实际受力情况不符造成的；其次，在施工方面多数都是由于施工人员马虎大意造成的，如施工设备和材料随意堆放等等；再次，使用方面主要与车辆超载有关。 

　　2.2.2 次应力裂缝。具体是指由外部荷载引起的次生应力造成的裂缝。截面刚度变化时引起次应力裂缝最主要的原因之一，尤其是在大跨度预应力桥梁结构中，这种裂缝最为常见。 

　　2.2 温度变化引起的桥梁裂缝 

　　通常情况下，当大体积混凝土基础浇筑在比较坚硬的基岩上时，由于结构本身的整体性要求使之无法采取隔离层等保护措施，这样一来混凝土在大气温度及自身水化热温度的双重作用下，其内部便会产生出较大的温度，同时，在降温收缩的过程中，变形会受到基岩约束，从而是混凝土结构内部产生出较大的拉应力，由此便会形成裂缝。此类裂缝一般都会出现在混凝土浇筑完成后的2-3月左右，裂缝较深，并呈贯穿性分布，其会对桥梁结构的整体性造成一定程度的破坏。 

　　2.3 收缩原因引起的桥梁裂缝 

　　在桥梁工程施工过程中，混凝土由于自身收缩形成的裂缝是最为常见的一种，具体可分为塑性收缩和干缩两种。 

　　2.3.1 塑性收缩裂缝。在实际施工过程中，混凝土的塑性收缩多出现在浇筑后的3-5h左右，这是因为此时的水泥水化反应最为激烈，水分蒸发的速度也非常快，混凝土由于失水便会收缩，其中的骨料因为自重原因会出现下沉的现象，同时混凝土因为浇筑的时间较短尚未达到硬化的程度，这样便会产生塑性收缩，从而形成裂缝。

　　2.3.2 干缩裂缝。由于混凝土表层中的水分蒸发速度较快，而混凝土结构内部的水分损失相对较慢，这样一来便会使表面与内部产生不均匀的收缩现象。因为混凝土表面的收缩变形受到内部混凝土的约束，从而使得混凝土表面需要承受一定的拉力，当该拉力超过混凝土的极限抗拉强度时，便会形成裂缝。 

　　2.4 地基基础变形引起的桥梁裂缝 

　　因为地基基础的水平位移或是竖向的不均匀沉降，会使桥梁结构中产生出一定的附加应力，当这部应力超出混凝土的抗拉极限时，便会造成结构开裂。引起地基基础变形的原因主要有以下几个方面：其一，地质勘测不到位；其二，地基的地质差异较大；其三，桥梁结构各个部分的荷载差异较大；其四，原有的地基条件发生变化。 

　　2.5 钢筋锈蚀引起的桥梁裂缝 

　　目前，基本上所有新建的桥梁采用的都是钢混结构，这种结构的桥梁最为显著的特点是稳定性高。然而，由于混凝土本身的质量较差，或是保护层的厚度不够，便会使混凝土保护层受到二氧化碳的侵蚀，从而导致钢筋周围的混凝土碱度下降，这样一来会造成钢筋表面的氧化膜被破坏，致使钢筋发生锈蚀反应，由此生成的氢氧化铁，其体积会增大2-4倍左右，这一过程会产生相应的膨胀应力，进而造成保护层混凝土开裂，这种情况在沿海地区的桥梁中最为常见。 

　　3 桥梁结构裂缝的有效处理方法 

　　3.1 桥梁裂缝修补方法 

　　在对桥梁裂缝进行修补时，可以采取以下方法：其一，表面封闭法。该方法具体是指采用抹浆、凿槽嵌补、喷浆、填缝的方法对桥梁结构表面的裂缝进行封闭式处理；其二，压力灌浆法。采用水泥或是化学材料作为主要的灌浆材料，并用相应的设备将浆液灌注到桥梁结构内部的裂缝当中；其三，表面粘贴法。通过在桥梁结构表面存在裂缝的位置处粘贴玻璃布或是钢板的方法，来封闭已经形成的裂缝，该方法除了能够起到修补裂缝的作用，而且还能进一步提高桥梁结构本身的强度和刚度，有助于确保结构整体的稳定性。 

　　3.2 桥梁加固方法 

　　3.2.1 增大截面法。这种加固方法主要是指采用钢筋混凝土来增大桥梁结构截面面积，以此来达到进一步提高结构承载力的目的。该方法显著的优点是工艺简单、适用性强等等。 

　　3.2.2 碳纤维加固法。这种方法的优点如下：无需增加恒载及断面尺寸、能够适应不同的构件形状、便于成型、不会损伤原结构、能改善构件的受力性能等等。 

　　3.2.3 其它加固方法。外包钢加固法、锚栓钢板加固法、锚喷混凝土加固法等等。

        参考文献 

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