淺談橋梁結構裂縫分析及加固技術處理

一、引言
　　橋梁結構在施工和營運使用過程中。常常會出現各種不同形式的裂縫。其中，由磚、石和混凝土構筑而成的橋梁結構物，由于磚石砌體及材料的抗拉能力較弱，稍微受拉就會產生裂縫。因此，對于磚、石和混凝土結構物來說，產生裂縫幾乎是不可避免的。這就需要我們對橋梁結構裂縫進行分析并及時進行加固技術處理。
　　二、橋粱結構常規裂縫機理分析
　　橋梁結構常規裂縫機理的產生相當復雜，單因素裂縫是很少的。但是，一般說來，裂縫主要是由一種或幾種因素引起的，其它因素只是起了裂縫主要是由一種或幾種因素引起的，其它因素只是起了裂縫繼續發展或加劇劣化的作用。因此，在分析裂縫產生的原因時，可以將裂縫形式與單因素或主要的兩、三種因素一一對應起來，這種分析方法是最簡單、最直接，也是很有效的方法。

　　1、混凝土結構裂縫的認識
　　混凝土是當今橋梁結構中使用最廣泛、應用量最大的一種材料。因為它可以配制成不同強度、不同性能和不同形狀的各種混凝土結構物，并有效好的耐久性，除非受到侵蝕性環境的化學腐蝕或者遭到物理破壞，混凝土幾乎具有無限的生命潛力。但大多混凝土都是帶裂縫工作的，有的裂縫并不影響混凝土的使用，但涉及結構強度裂縫的存在和發展，將使相應部位構件的承載力受到一定程度的削弱，同時裂縫還會引起保護層剝落、鋼筋銹蝕、混凝土碳化、持久強度低等，甚至危害橋梁的正常運行和縮短其使用壽命。
　　2、混凝土結構裂縫的處理原則
　　工程實踐經驗和理論分析說明，混凝土結構的裂縫是不可避免的，只是有些裂縫是無害的或可控制的。如果對建筑物的抗裂要求過嚴，必將付出太大的經濟代價，甚至無法實現?？茖W的要求應是將裂縫的有害程度控制在允許范圍之內。筆者認為我國的設計規范規定的應靈活一些，對荷載產生的裂縫規定寬度限制，設計方法可由設計人員選取。
　　3、混凝土結構的微觀裂縫與宏觀裂縫
　　微觀裂縫的特點是細而短，肉眼不可見。一部分微裂縫存在于砂漿中；一部分存在于骨料與砂漿的界面上。這種裂縫一般產生于混凝土結硬化時，由于內應力或應力流的轉向而致，它可用混凝土的構造理論加以解釋。
　　荷載試驗表明，當混凝土受壓時，荷載在30％的極限強度以下時，微裂幾乎不變動，在30％一70％極限強度時，微裂開始擴展并增加，到70％一90％極限強度時，微裂顯著擴展并迅速增多，其微裂之相互串聯起來，直至完全破壞，可以說小于0.05mm的不可見裂縫為“微觀裂縫”，大于等于0.05mm的可見裂縫為“宏觀裂縫”?；炷亮芽p是微裂的擴展．在建筑結構中對使用無重大危害。
　　三、橋梁結構常規裂縫機理的綜合分析
　　1、根據初步調查的結果，歸納出裂縫產生的原因屬以下哪類或者是以下哪幾類的共同作用的：
　　a．材料使用不當b．施工質量低劣；c．使用環境及外界環境的不良影響；d．結構設計及外力作用。
　　2、按裂縫形態、混凝土級配、氣候條件等要素分類以及根據設計圖、計算書等分類，對開裂原因進行分析，找出各種分析中的共同原因，據此確定結構開裂的真正原因。
　　3、著根據初步調查的結果找不出開裂的共同原因或主要原因，則在可能引起開裂的有關原因的小范圍內進行詳細調查，并根據詳細調查結果，進一步篩選，綜合分析，推斷開裂的真正原因。
　　4、若前面兩個步驟還找不出確切的開裂原因，則應聘請對混凝土結構，尤其是被鑒定結構有較高理論水平及豐富實踐經驗的專家，進行高水平的綜合分析判斷。
　　四、橋梁加固工作程度
　　橋梁在使用過程中，隨著使用年限的增加，其結構性能逐漸退化，出現各種損傷，為保證其安全性，就需要經常進行維修來滿足其使用功能并延長其使用壽命。
　　橋梁結構加固的工作程序為：
　　橋梁檢定——確定加固方案——施工圖設計——施工組織設計——施工一一工程驗收。對橋梁結構加固方案的選擇十分重要，方案的優劣不僅影響資金的投人，而且將影響橋梁加固的質量。合理的加固方案應該達到加固效果好，對使用性能影響小，技術可靠，施工簡便和經濟合理。
　　五、橋槊結構裂縫加固處理技術
　　l、裂縫修補技術
　　裂縫修補的目的在于恢復結構物的防水性和耐久性，以及起到修飾美觀的作用。結構有較嚴重的病害時，需要在加固前或在實施加固技術的過程中進行裂縫的修補。裂縫補的主要技術有：
　　(1)面處理法
　　這是一種在微裂縫(一般寬度小于0．2mm)的表面涂抹填料及防水材料，以提高其防水性和耐久性為目的的方法。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內部，以及對延伸性裂縫難于追蹤其變化。因此，對于寬度發生變化的裂縫，要設法使用有伸縮性的材料。表面處理方法所用材料視修補目的及其結構物所處環境不同而異，通常使用彈性涂膜防水材料(如玻璃布)、聚合物水泥膏及水泥填料等。
　　(2)注漿法
　　該方法系在裂縫中注入樹脂或水泥類材料，以提高其防水性及耐久性。注漿法的主要注漿材料是環氧樹脂，以往均采用手動或腳踏式輸液泵注入漿液；但存在無法控制注入量。對于不貫通的裂縫難于將漿液注入到內部，注入壓力太大有可能使裂縫寬度擴大等問題。所以，現在多采用低壓低速注入法。此法具有易于控制注入量且可注入到裂縫深部的優點。當灌漿材料采用環氧樹脂時，應該注意到，由于環氧樹脂的粘度不同，有時漿液無法充分注人裂縫，但增加溶劑量又會降低粘性而達不到預期的目的；對于延伸性裂縫，環氧樹脂的變形跟蹤性較差(環氧樹脂的變形量約為2％)，所以，對這類裂縫，應該使用可撓性環氧樹脂。另外，環氧樹脂與鋼抓釘并用可使得裂縫部位加固后更具有整體性，是一種防止裂縫繼續發展的好辦法。
　　(3)充填法
　　這是一種適合于修補較寬裂縫(0.5mm以上)的方法，具體做法是沿裂縫鑿一條深槽，然后在槽內嵌補各種粘結材料，如水泥砂漿、環氧砂漿、膨脹水泥砂漿、環氧樹脂混凝土、瀝青及各種化學補強劑等。對鋼筋混凝土結構而言．這種修補方法視鋼筋是否銹蝕而異。當鋼筋未銹蝕時，沿裂縫處以大約l0mm左右的寬度將混凝土鑿成U型或V型，在開槽處充填密封材料以修補裂縫；當鋼筋已經銹蝕時，將混凝土鑿除到能夠充分處置已經生銹的鋼筋部分．先對鋼筋除銹，然后在鋼筋上涂抹防銹底涂料，再充填密封材料。
　　(4)表面噴涂法
　　噴漿修補是一種在經鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且牯度高的水泥砂漿保護層，來封閉裂縫的修補方法。噴漿前，需要把結構表面的剝離部分除去．再用水沖洗清潔，并在開始噴漿之前把基層濕潤，然后再開始噴漿。
　　(5)粘結鋼板封閉法
　　當鋼筋混凝土構件產生主拉應力裂縫時，可對裂縫先進行處理之后，再在裂縫處粘結鋼板，并用膨脹螺栓對鋼板加壓。鋼板粘結合方向應和裂縫方向垂直。
　　(6)混凝土因堿骨料而開裂的裂縫修補
　　因堿骨料反應產生的裂縫，一般為延伸性的，特別是鋼筋用量較少時，對膨脹的約束較小，于是裂縫寬度顯著變大。對這種裂縫，可以注入環氧樹脂或涂抹防水材料，防止水分由外部浸入，從而控制堿骨料反應。
　　2、梁式結構加固增強技術
　　梁式橋上部加固可以采用各種不同的方式，主要視橋梁的實際情況，承載能力的減弱程度以及今后的使用要求而異，一般來說，主要采取擴大原結構構件截面，以提高結構的強度和剛度；以新的結構代替舊的抗力不足的結構；改變原結構的受力體系，使控制截面變矩的峰值減??；對原結構施加預應力，改變原結構的受力圖式，以達到提高橋梁剛度和強度的目的。粱式橋上部結構加固增強技術主要有加大截面加固法、外部粘貼加固法、外部預應力加固法、改變結構體系加固法、增設縱粱加固法等方法。
　　六、結語
　　橋梁裂縫產生的原因復雜、種類繁多，如果不對裂縫進行系統全面的分析和研究，就很難提示出橋梁病害產生的內涵和機理。因此，對橋梁裂縫的分析和研究不僅闡明了裂縫形成機理、裂縫危害性評定等問題，還直接為今后橋梁病害的綜合治理提供技術前提和決策依據，這正是橋梁裂縫分析和研究的目的。雖然目前橋梁結構存在的裂縫問題比較普遍，但是只要在設計和施工中能認識到橋梁結構常規裂縫機理，同時采取相應的一些橋梁結構裂縫加固處理技術，裂縫問題是可以減少甚至可以避免的。