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摘要：國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了道路交通的極大需求。作為道路交通中的市政橋梁，由于設(shè)計(jì)、施工及其它各種原因，直接影響和損害了這些市政橋梁的安全性、實(shí)用性和耐久性，從而嚴(yán)重影響著整條線路的暢通，也制約了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。為此，對(duì)市政橋梁維修、加固補(bǔ)強(qiáng)，與如何提高其承載能力等問(wèn)題的研究、實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐推廣已引起了世界性的關(guān)注。本文對(duì)市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫原因進(jìn)行了分析，并運(yùn)用案例介紹了加固技術(shù)處理。

關(guān)鍵詞：市政橋梁；結(jié)構(gòu)裂縫；分析

橋梁它是城市交通的樞紐，對(duì)城市的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)的繁榮起著非常重要的作用。它讓城市的道路更多變，也更加方便了人們的出行。橋梁對(duì)于現(xiàn)代化城市的建設(shè)越來(lái)越不可或缺，它的作用甚至不亞于公路、鐵路的建設(shè)。這也就直接牽引出一個(gè)問(wèn)題，那就是橋梁的安全問(wèn)題。橋梁的安全問(wèn)題關(guān)系到人民的生命安全、社會(huì)的穩(wěn)定和城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與繁榮。所以，市政橋梁的安全問(wèn)題不容有絲毫疏忽。仔細(xì)分析市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因和提出正確有效的加固技術(shù)處理，是非常必要的。

一、市政橋梁結(jié)構(gòu)裂縫原因分析

1.非受力裂縫的分析。市政橋梁結(jié)構(gòu)中混凝土的非受力裂縫與混凝土自身的性質(zhì)是有著密切的關(guān)系的?；炷潦怯伤?、摻和料、外加劑于與水配制的膠結(jié)材漿體將分散的砂、石經(jīng)攪拌粘結(jié)在一起的工程材料，硬結(jié)的混凝土含固相、液相，氣相，是多元、多相、非勻質(zhì)水泥基復(fù)合材料水泥與水反應(yīng)后的水化物要比原占體積有所縮減，縮減量約相當(dāng)于化合水量的1/4，拌和物中石子吸水也使水泥石體積收縮，雖不至于影響混凝土的外觀尺寸，但在骨料約束下可引發(fā)微小裂縫和增大孔隙率。微裂的原因可按混凝土的構(gòu)造理論加以解釋，即視混凝土為非均質(zhì)材料（如骨料、水泥石、氣體、水分等），在溫度、濕度變化條等條件下，混凝土逐步硬化，同時(shí)產(chǎn)生體積變形，這種變形是不均勻的，水泥石收縮較大，骨料收縮很小，水泥石的熱膨脹系數(shù)大，骨料較小，它們之間的變形不是自由的而產(chǎn)生相互約束應(yīng)力。在構(gòu)造理論中一種極為簡(jiǎn)單的計(jì)算模型，是假定圓形骨料不變形，且均勻地分布于均質(zhì)彈性水泥石中，當(dāng)水泥石產(chǎn)生收縮的引起內(nèi)應(yīng)力，這種應(yīng)力而引起粘著微裂和水泥石微裂。混凝土又是彈性模量較高而抗拉強(qiáng)度較低的材料，在受約束條件下只要發(fā)生少許收縮，產(chǎn)生的拉應(yīng)力往往會(huì)大于該凝期混凝土的抗拉強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土發(fā)生裂縫?；炷猎跐仓尚秃螅炷凉橇蠈?duì)漿體收縮的約束，使混凝土內(nèi)部從一開(kāi)始就產(chǎn)生了微裂縫，在環(huán)境溫度、濕度、荷載等因素作用下，這些混凝土就可發(fā)展為肉眼可見(jiàn)的宏觀裂縫。

2.受力裂縫的分析。一是荷載引起的裂縫，混凝土市政橋梁在靜、動(dòng)荷載及次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的裂縫稱為荷載裂縫。裂縫的形狀與結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布有著直接的關(guān)系。結(jié)構(gòu)中應(yīng)力值的大小是導(dǎo)致裂縫發(fā)展的內(nèi)在因素，歸納起來(lái)主要有直接應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫兩種。二是地基變形引起的裂縫，由于基礎(chǔ)豎向不均勻沉降或水平方向位移，使結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力，超出混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉能力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。

二、案例

1.工程概況。某市某交叉口高架橋孔徑布置為：第一聯(lián)、第三聯(lián)均為3 × 30 等截面預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，單箱雙室，梁高1.60m，底板寬度4.5 米，腹板厚0.45m；第二聯(lián)30+40+30 預(yù)應(yīng)力變截面混凝土連續(xù)箱梁，單箱雙室，腹板厚從0.5-0.7m，梁高從1.60-2.50m；橋面寬度16.5m，設(shè)計(jì)車道為4 車道；該橋設(shè)計(jì)荷載為城-A 級(jí)。箱梁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為 C50。在預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋面中出現(xiàn)了寬而長(zhǎng)的裂縫，市政橋梁使用管理部門擔(dān)心該橋的安全使用性能，要求對(duì)該橋的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行檢測(cè)并預(yù)測(cè)裂縫的發(fā)展趨勢(shì)。

2.裂縫普查。在汽車荷載試驗(yàn)之前，對(duì)該預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋的橋跨結(jié)構(gòu)進(jìn)行了認(rèn)真的裂縫普查。普查發(fā)現(xiàn)該橋左右半幅（左幅靠東側(cè)，右幅靠西側(cè)）橋面已存在數(shù)條肉眼可見(jiàn)的裂縫，同時(shí)裂縫寬度較大。在左半幅橋面上，兩處縱向裂縫位于距橋邊防撞墻2.3 米處，即腹板內(nèi)，最大裂縫寬度分別為0.40、1.29mm；長(zhǎng)分別為15m（第一聯(lián)邊跨跨中區(qū)域）和 10m（第一聯(lián)中跨跨中區(qū)域）；在右半幅橋面上，一處縱向裂縫位于距橋邊防撞墻2.0m 處，即翼緣板端部，最大裂縫寬度分別為0.67、0.84mm，長(zhǎng)分為 7.6m（第三聯(lián)邊跨跨中區(qū)域）；該半幅橋面存在一處橫向裂縫（第二聯(lián)中跨距第一內(nèi)支座 1/3L 處），該處裂縫長(zhǎng)0.21m，寬1.10mm。 在各工況汽車荷載作用下，左右半幅橋面上各處縱橫向裂縫的最大寬度基本沒(méi)有變化，縱橫向裂縫較穩(wěn)定，觀測(cè)到的最大裂縫寬度基本沒(méi)有明顯的發(fā)展。但是，由于結(jié)構(gòu)的部分裂縫寬度超過(guò)規(guī)范的限定值，建議在市政橋梁的今后使用中應(yīng)注意裂縫的定期監(jiān)測(cè)。

3.裂縫寬度驗(yàn)算。鋼筋混凝土構(gòu)件的裂縫寬度的計(jì)算方法有兩種，一類是力學(xué)模型為基礎(chǔ)的半理論半經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法，另一類是以數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法。而在每類計(jì)算法中所依據(jù)的裂縫機(jī)理又不一致，以及對(duì)影響裂縫開(kāi)展寬度主要因素取舍上的差異，因此，迄今為止提出的裂縫寬度計(jì)算公式是多種多樣的。其中，國(guó)內(nèi)外以往的各種規(guī)范和個(gè)別部門的現(xiàn)行規(guī)范中所采用的半理論半經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算公式多是分別建立在粘結(jié)滑動(dòng)理論、粘結(jié)無(wú)滑動(dòng)理論、粘結(jié)理論、粘結(jié)和曲率理論基礎(chǔ)上提出來(lái)的，而目前各種規(guī)范中使用較多的是以統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)公式。Gorgely 和 lutz 根據(jù)一些實(shí)測(cè)的裂縫資料進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)影響裂縫開(kāi)展寬度的主要因素采取多種組合方式，經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證后進(jìn)行優(yōu)選，提出以數(shù)理統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，有一定保證率且便于計(jì)算的裂縫寬度計(jì)算公式，并且被納入美國(guó)ACI規(guī)范；蘇聯(lián)放棄了長(zhǎng)期采用的以粘結(jié)滑動(dòng)理論建立起來(lái)的計(jì)算公式，采用以數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)適用于各種構(gòu)件的鋼筋重心處最大裂縫寬度計(jì)算公式；我國(guó)趙國(guó)藩等人利用國(guó)內(nèi)試件實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，提出了適用于矩形、T 形、倒T 形和工字形截面的各種受力構(gòu)件的最大裂縫寬度計(jì)算公式，依據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算，鋼筋混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下的裂縫寬度，應(yīng)按作用（或荷載）短期效應(yīng)組合并考慮效應(yīng)影響進(jìn)行驗(yàn)算，在I 類和 II 類環(huán)境下最大裂縫寬度不應(yīng)超過(guò)0.20mm。

求得δ max 為0.043mm

4.市政橋梁裂縫的原因。一是拆模過(guò)早、混凝土齡期短、施工荷載大施工中在混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度，過(guò)早拆模，或者在混凝土未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度就上荷載等因素都可直接造成混凝土樓板的彈性變形，致使混凝土在早期強(qiáng)度低或無(wú)強(qiáng)度時(shí)承受應(yīng)力，導(dǎo)致橋面板開(kāi)裂。二是橋面板上層鋼筋位置未得到有效保護(hù)，下移嚴(yán)重鋼筋對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗裂性能的影響主要是混凝土材料結(jié)構(gòu)是非均質(zhì)的，承受拉力作用時(shí)，截面中各質(zhì)點(diǎn)受力是不均勻的，有大量不規(guī)則的應(yīng)力集中點(diǎn)，這些點(diǎn)由于應(yīng)力首先達(dá)到抗拉強(qiáng)度極限，引起了局部塑性變形，如無(wú)鋼筋，繼續(xù)受力，便在應(yīng)力集中處出現(xiàn)裂縫。如進(jìn)行適當(dāng)配筋，鋼筋將約束混凝土的變形，從而分擔(dān)混凝土的內(nèi)應(yīng)力，推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)，亦即提高了混凝土的極限拉伸能力。三是添加早強(qiáng)劑和使用泵送混凝土添加早強(qiáng)劑和使用泵送混凝土也是產(chǎn)生裂縫的一個(gè)原因，由于添加早強(qiáng)劑雖然可以縮短工期，但混凝土的抗拉強(qiáng)度并沒(méi)有得到很大提高；而泵送混凝土由于泵送的限制，混凝土配合比較小，混凝土粒徑也較小，而澆搗的市政橋梁體積較大，容易引起裂縫的產(chǎn)生。

市政橋梁裂縫產(chǎn)生的原因復(fù)雜、種類繁多，如果不對(duì)裂縫進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析和研究，就很難揭示出市政橋梁病害產(chǎn)生的內(nèi)涵和機(jī)理。因此，在橋梁施工的管理上，也應(yīng)該嚴(yán)格，這樣不僅可以提高橋梁的質(zhì)量，也能減少橋梁裂縫的出現(xiàn)。必須要避免因?yàn)闃蛄旱牧芽p導(dǎo)致意外事故的發(fā)生，給人們的生命造成不安全隱患。

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