高速公路桥梁梁板裂缝原因及施工技术分析.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 142 高速公路桥梁梁板裂缝原因及施工技术分析 蒙永红 内蒙古路桥集团有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010010 摘要：摘要：随着中国人民对公路的品质要求愈来愈高，在公路项目实施过程中的养护技术要求也不断深入，对施工品质控制也日益严格。在公路项目实施过程中，桥梁梁板裂纹现象也是较为普遍的现象之一，裂纹也是混凝土构件中最为普遍的病害，在公路实施工程中，钢筋也是最重要的建筑材料，而随着公路的使用期限日益越来越久，沿线桥梁梁面的裂纹量也将会愈来愈多，同时裂纹的宽窄、长短等也将会增大、增多，甚至还会产生其他的病害，所以在公路项目桥梁实施工程中一定要积极做好对桥梁梁板裂纹情况的管控。通过调查得知，高速桥梁梁板产生裂纹的大部分因素是由施工过程中钢材品质不能满足要求、工艺缺陷所引起的，因此，一定要认真做好对高速桥梁梁板工艺技术的管控，对原材料品质做好管控，以便进一步改善高速桥梁梁板品质。关键词：关键词：高速公路；桥面梁板裂缝；原因；养护方法 中图分类号：中图分类号：U445 道路桥梁的施工是一项工程量庞大而又复杂的工程，在施工的过程中，不管哪一环出现的问题都可以影响整个施工进度和品质，并由此导致了大量施工裂缝的产生。所以，在施工过程中应该减少形成裂缝的因素，从而进一步地提高施工品质。另外，如果出现了施工裂缝，还需要针对出现的情况进行分析问题根源，并提出一些具体的措施。而如果进行了后期施工，就必须严格地按照施工流程实施，从而避免施工裂缝的发生，这样既提高了道路桥梁施工的准确性，也同时延长了道路桥梁的使用寿命。1 桥梁评估方法 桥梁在不同荷载情况下，由于受到结构、施工、水流状况、天气状态及其他环境因素的改变与影响以致桥梁发生重大破坏，就必须进行桥梁评价和确定修复加固方法。对原有桥梁进行评价的工作，远较于重新建设桥梁复杂。几年来，中国国内的大桥工作者们一直致力于研究该问题，在工程实践与科学研究过程中也提供了几种对旧大桥评估的办法，各有特点和不足，所以，在选择使用哪一种评估办法之前，首先应当分析评价的目的，从而对旧大桥的技术条件进行更符合实际的评估。目前，比较常见的几种评估办法包括：1.1 外观调查评定方法 请有经验的桥梁技师利用旧桥梁表面所显示出的情况，参照公路养护技术规范（JTJ073-96）简单地判断桥梁标准能否满足现行交通运输，推断桥梁实际的情况。此方法目前只是对桥的几个主要结构的情况作出简要的定性分析的，对所见桥的损伤给出大概结论，可能因人而异，主观随意性很大，往往会产生很大的偏差，评定结果不尽合理。1.2 分析计算评定方法 首先对桥进行详细的外观研究，然后根据桥构造进行理论的计算，以其结论对旧桥构造作出评价。它是目前我国桥梁构造评价中使用最多的一个方式。这种分析方法的好处在于既能顾及老桥实际状况，又可利用理论计算公式得出对老旧桥承载能力与使用状况的确定数值，使旧桥的评价更加明确。同时，借助于数值分析方法，不但可以判断老桥是否具备原有设计功能，同时还可以判断老桥是不是存在更大的承载能力，因此作为目前老桥评价方法研究的重点方向，得以进一步发展。1.3 荷载试验评定方法 对大桥进行外观考察和粗略判断后，加以试验性荷载而对大桥构造作出判断的技术。其主要特征是简单、相对有保障，主要用于新技术的评价与旧桥性能的评价。在旧桥梁评价中，更多进行桥实际运行情况不确定状态下的评价和分析工作，以克服上述俩类技术的缺点。2 高速公路桥梁梁板裂缝的类型 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 143 2.1 非结构性裂缝 所谓的非结构性裂纹是由于水泥自身出现的现象，会导致水泥结构的内部产生自应力，当水泥内部区域的自应力超过在一定限度时，就导致某区域发生开裂。非结构性裂纹大致分为收缩性裂纹、配合比不合理所引起的裂纹和温度裂纹三种。收缩性裂纹就是指水泥原材料产生压缩现象所产生的裂纹，混凝土粒子彼此融合而导致尺寸大大缩小，从而发生凝缩。如果水分挥发后造成尺寸进一步减小，就是干缩性。当水泥本身所形成的抗拉强度值高于抗拉强度，就极有可能产生收缩裂纹。而高温裂纹，则是由于受到高温这一原因的作用所产生的裂纹，主要是因为外界气温变化，从而改变了混凝土结构的内部温度，形成相应的温度应力，从而导致了混凝土结构内部产生裂纹。一般而言，以水泥作为路面桥面板的基础建筑材料，是因为混凝土中存在了较多的水泥，而水泥又存在着相应的水化热作用，所以如果水泥产生了水化热作用，则会使得混凝土的外部表层和内部之间的温度变化大，从而导致结构的内部出现了受力不均的情况，形成巨大的热拉应力，从而形成了裂纹。另外，在选择水泥时，往往由于原材料的配合比例并不科学合理，从而导致了水泥品质很差。因此，虽然水泥是混凝土的主要成分，但水泥也能引起水化热现象，如果对混凝土的添加量过大，会产生强烈的水化热现象，从而产生裂纹。2.2 结构性裂缝 结构性开裂一般是指由于构件承载力作用所产生的开裂，大多由于构件受力稳定性不佳。造成这种情况出现的主要因素有：一种情况是建筑设计不科学合理，使得混凝土构件存在一些设计问题，在一般负荷情况下就会出现较大的应力，从而产生裂纹；还有一种是长时间处在高负荷情况下，使得桥梁的梁板出现变化，从而出现裂纹。3 高速公路桥梁梁板裂缝产生的原因 3.1 腹板上的竖向裂缝的成因 这种裂纹在公路大桥施工中的是一类高危裂纹，导致此类裂纹产生的原因一般是梁肋的位置不均造成，在某工程施工中，在上端位置的这种裂纹尤为突出。同时因为某工程桥梁的跨径很大，所以还可能有其他原因的影响，从而造成了此种裂纹的发生。因此除去施工的原因以外，在施工中的管控组织工作不到位，或后期维护作业不合格以及工程的周围施工条件变化和气候的突然骤变等，都是产生竖向裂纹的重要因素。3.2 腹板上的斜向裂缝的成因 腹层上的斜断裂即为主拉应力断裂，在某施工中在跨中二端发生过各种程度的斜断裂问题，但在跨中二端均较为高发明显，其方向偏离一般在 15-45之间，而造成这一事故的因素也是很多的，但在经过勘察研究后发现，主要有如下几个方面的原因：第一，断裂处的主拉应力较设计的外混凝土施工时，此处的普通钢筋直径抗剪和外混凝土的最大抗拉强度高，而通过研究后也发现，由于在施工中砼的模板拆除时间过早，而导致外混凝土的最大抗拉强度未能达到设计规格要求。第二，在腹层的非外预应力普通钢筋直径网的布筋间距过大，也未能达到设计中抗裂的要求。除了在某工程建设中出现的以上两个方面问题以外，当造成预应力达不到设计标准的主要因素还有其他原因时，应根据情况采取相应措施。3.3 梁端上部裂缝 对公路桥梁而言，桥端部所受到的负荷是非常大的，而且多出现了局部承载力过大、全梁承载力不均的问题，而这些都是导致桥端上部发生开裂的主要因素，而这些开裂并没有固定的裂缝走向，且开裂长度均不低于零点三 mm。评估表明，这种裂缝所造成的影响是非常大的，应该及时做好防治。3.4 箱梁梁板处的不规则裂缝 现场勘查中得知，造成这种断裂的原因主要是由于腹部和梁底板承载力不均造成，究其根源，是梁板混凝土的强度没有满足设计要求造成，这样，在大桥进入运营后，一旦所承受的重量过大，就非常容易产生变形，而导致这个情况发生的原因就是：设计过程中没有能把大桥梁板的最大荷载重量考虑其中，这个情况如果不能有效解决，则非常容易导致梁板底部的裂纹产生。4 防止公路桥梁梁板开裂发生的措施技术方法 4.1 加强对材料品质的管控 对道路桥梁板结构体系来说，原材料品质是关键的品质控制要素。就高速公路桥梁梁板来说，由于水泥是基础建筑材料，再加之水泥是一个由多个原材料中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 144 相互复合而构成的，所以，水泥品质控制工作难度将会提升。在当前，为了要建立良好的公路桥梁梁板结构管控体系，就需要强化对原材料品质控制，就需要在开工前先对原材料进行再三的测试和评估，并控制最好水泥的比例配置比3。此外，为了要在源头控制原材料品质，设计公司必须要选取品质最好的生产厂家进行投资建设，并通过招投标的形式来选取具备技术高素质、材料价格比好的生产工厂，从而确保材料品质能够达到所设计的项目需求。在材料比例管控中，工作人员必须根据各个区域的具体条件来掌握用料比例，是提高材料品质的重要途径，也可以更大程度地减少开裂现象的出现几率。也因此，以砂料作为混凝土的基础料，就需要严格管控好砂料的含泥量，因为等到含泥量超过设计要求会造成水泥产生的压缩裂纹，而如果含泥量太高，将降低混凝土构件的抗拉强度。因此可见，管控好砂料配比就显得尤为重要。另外，选用混凝土时，也必须在符合混凝土尺寸的基础上，尽量选用压缩力较小、水化热较小的混凝土，以增加混凝土构件的凝结率。4.2 科学调整混凝土配比 为合理减小混凝土徐变，提高混凝土的强度和抗拉性，应采用合理放长混凝土张拉方式范围的技术来改进水泥级配结构，并合理调节用水泥比例和混凝土用量。除水泥比例以外，还对路面的纵坡、横坡面积以及路面的高度等做出了科学的调节，以保证路面的铺装层厚薄均匀。为增加其张拉力，在存放途中还应适当加压，以减小其上拱力。而由于在交通线路路况较差的状况下，当桥梁梁板太薄时对路基所带来的影响也会很大，更容易出现变形，但若能通过如上措施进行保护，则可有效地发挥对梁板混凝土的防护功能，从而减少了梁板混凝土裂纹的发生概率。4.3 底板结构材料的预应力钢筋长度要合理 如果拼装位置在桥头或接坡点上，就需要对沿坡拖运的高度做好预测，同时为方便拖运，还可以在某个节点上加装临时支架，在支撑加装过程中，就需要保证支撑结构是稳固的。当拖运车辆是平车时，前端支点要放在接坡上的摇辊上，后支点的高度要按照实际的状况加以灵活的调节，要使前端下降到对岸支架位置为止。必须提醒的是，在梁板砼浇筑工程中，对梁板材料的性质应该进行充分考察，以确保砼在施工时不变色，不位移，也不能受周围的环境因素作用影响，以最大限度地减少梁板砼裂纹的发生。4.4 科学养护箱梁底板混凝土构件 在箱梁底板的混凝土构件装配和固定施工之前，必须事先按照设计方案规定对其局部结构做好了检查校正工作，当结果与设计图纸的规定相一致后，才能进入到采用喷涂器进行的接头混凝土浇筑环节中。为了保证施工品质，混凝土结构在固定完成后，需要复核，应认真记录在案，并把试验资料填写清楚，待由负责机构组织的工程师考核结果符合要求，并签字证明后可实施下一工序。4.5 高速公路桥梁梁板裂缝的处理技术 一旦高速公路大桥的梁板裂纹开始产生，则再采取任何预防措施也都是失败的，因此需要针对裂纹的不同形式，有针对性地进行积极的处理。目前，在梁板砼裂纹处应比较使用的技术主要有：第一，修补技术。这种技术在大桥裂缝的修复中是一个十分普遍的手段，施工时使用到的物质一般有混凝土、沥青和涂料等。处理过程分为清洗冲洗干燥和修复。第二，扩凿技术。该种处理方法在裂纹较少的我国现代化工程中也比较普遍，但具体的扩凿技术则要依据裂纹的具体状况而定。第三，加固与修复技术。如通过钢筋直接对裂纹进行加固处理，这项工艺可以显著减少裂纹的蔓延性，同时也可增加钢筋混凝土的坚固性。其四，防腐工艺。在桥梁裂纹处理方法的设计时，化学处理技术应该包括其中，如此一来，不仅可以使原有裂纹得以有效遏制，同时也可以使桥梁的耐腐蚀效能大幅增强。目前，这种工艺在路桥施工中的运用日益普遍，在防止路桥系统受腐蚀方面的效果显著。除以上多种技术之外，生物工艺作为一项新型工艺已多次被提出，但其可行性研究尚待进一步证实。4.6 适当放长混凝土张拉龄期 完善的混凝土级配方案，并适当减少砂率和单位水泥用量，以便于减少混凝土的徐变。调整道路纵、横坡的路基标高，并设定了最小路基的铺装层厚度。张拉时，按照运输期限可以考虑加压或降低的拱力。但是，如果所运输的道路条件恶劣以及没有车辆能够经过的道路，就很容易造成车辆在公路运输的过程中，对路面桥梁的梁面结构产生了很大的冲击，特别是针对那些在公路运输过程中的较薄梁面，就很容易受到中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 145 振动的冲击而产生受力，内部结构也发生了很大的改变，所以，在公路运输的过程中就需要采取相应的措施对这种桥梁的地板混凝土构件进行保护。5 结束语 综上所述，大桥建设技术标准和公路大桥建筑品质的优劣存在直接的联系，所以，在实际运用中需要科学合理。而导致公路大桥板裂纹发生的因素也是多种多样的，但不管哪一种因素所造成的，人们都应该予以高度重视，对于一旦发生即采用有针对性的措施进行解决，并尽量地减少裂纹对大桥结构的破坏。另外，人们还应该提高对施工技术的应用管控，以改善公路大桥的整体工程品质和使用寿命。参考文献 1张金颖.针对高速公路桥梁梁板裂缝原因及施工技术分析J.中国科技投资,2014(5):328.2刘志强.高速公路桥梁梁板裂缝的原因及施工技术探讨J.中国建筑金属结构,2013(24):121.3冷云开.高速公路桥梁梁板裂缝的原因及施工技术探讨J.低碳世界,2015(13):246-247.4钟少敏.关于桥梁施工技术及裂缝成因的分析J.防护工程,2017(13):112-113.5李勇,徐杰锋.桥梁工程梁板张拉施工中应注意的技术问题探讨J.科技与企业,2013(19):191-192.