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1 4 6 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 浅析市政工程中水泥混凝土桥梁裂缝问题 崔 刚 ， 何 延峰 ， 袁庆 文 ， 何 正杰 2 ( 1 ． 徐 州 大通市 政建 设工 程有 限公 司 ， 江 苏徐 州 2 2 1 0 0 0； 2 ． 徐州 力 拓市政 工程 有 限公司 ， 江 苏徐州 2 2 1 0 0 5) 摘要 ： 该文重点阐述了市政工程中水泥混凝土桥梁裂缝产生的原因及其类型， 针对裂缝产生的各种原因提出解决的方法和预 防措施 ， 可供同行参考。 关键词： 混凝土桥梁； 裂缝原因； 解决方法 ； 预防措施 中图分类 号 ： U 4 4 5 ． 7 1 文献 标识码 ： B 文章编 号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 8 — 0 1 4 6 — 0 2 0 前 言 城市建设离不开市政建设 ， 市政道路桥梁工程 是城市建设 的重要组成部分 ，其质量优劣直接反 映出城市建设和管理水平的高低。市政桥梁工程 既是市政工程不可缺少的组成部分又是城市的重 要景观和窗口； 且与市民的 日常生活息息相关 ， 其 社会影响很大 ， 因而必须引起各方面的高度重视 。 市政工程中的桥梁工程 以水泥混凝土为主。 水泥混凝土具有抗压强度高、 稳定性 、 耐久性和浇 筑性好 、 原材料来源广、 价格较低、 养护费用相对 较低 ， 且易于成型和耐火性较好等优点， 因而在桥 梁和房屋建筑等工程中得到广泛的应用。但是 ， 任 何事物都具有两面性 ， 水泥混凝 土亦不例外 ， 同样 存在着不少缺陷， 如易于开裂、 刚度和抗拉等性能 较差。 水泥混凝土裂缝问题是“ 常见病” ， 较难解决 和预防 ，这也是长期 困扰工程技术人员 的一 大难 题。如能在设计、 施工及使用过程中采取有效的方 法 和预防措施 ，则水泥混凝土桥梁 的很 多裂缝 问 题是完全可以控制或避免的。水泥混凝土桥梁裂 缝产生的原因十分复杂 ， 诸如原材料质量、 施工质 量和工艺及方法 、 荷载作用 、 收缩 、 冻胀 和温度等 。 找出市政工程 中水泥混凝 土桥梁裂缝 的原因并 采 取相应的措施予以解决需多方面共同努力，认真 抓好每一个环节方能实现。 1 市政工程中水泥混凝土桥梁裂缝的类型 市政工程中水泥混凝土桥梁裂缝很常见 ， 其 裂缝 的种类亦很多 ，有时一道裂缝 可能有多种 因 素造成，所以有时很难具体地区分其属于哪种类 型。但归纳起来大体有荷载引起的裂缝( 水泥混凝 土桥梁在静荷载 、动荷载和次应力 的作用下所产 生 的荷载裂缝 ) ； 原材 料( 水泥 、 砂 、 石 子 、 各种添加 收稿 日期 ： 2 0 1 3 ～ 0 4 — 1 2 作者简介： 崔刚( 1 9 7 6 一 ) ， 男 ， 江苏人， 工程师， 从事市政工程 施工与管理工作。 剂及水) 不符合设计要求造成的裂缝 ； 施工质量不 高 、 施 工方法 、 施工工艺和养护措施不 当所产生 的 裂缝 ； 基础变形 ( 地基下 沉或不 均匀沉 降 ) 形成 的 裂缝； 水泥混凝土桥梁中使用的钢筋锈蚀( 结构件 中所用的配筋) 带来的裂缝 ； 温度变化 、 冻胀和收 缩 ( 外界温度变化太快或 内外温度相差太 大及 大 体积混凝土浇筑时的内热) 引起的裂缝 ； 自然灾害 ( 地震 、 暴雨 、 大雪 和大风 ) 和外力作用 ( 碰撞 、 重物 打击及附近有爆破作业)所造成的裂缝等等。总 之，无论哪种类型的裂缝都会给桥梁工程造成损 失， 甚至影响桥梁的使用寿命。 2 市政工程中水泥混凝土桥梁裂缝的成因 市政工程 中水 泥混凝 土桥梁裂缝 问题较 为常 见 ， 究其原因， 其因素很多 ， 总体来看有几种因素 非常明显。如荷载裂缝 ， 无论 直接应力裂缝或次应 力裂缝均由荷载作用所形成。通常直接应力裂缝 大 多因桥梁设 计时受 力假设 与实 际情 况不符 ， 少 算或漏算荷载 ， 结构设置不合理或计算不准确； 设 计 时内力计算有误 ， 设计安全系数不足 ， 强度和刚 度考虑不周等等。施工时不熟知受力特点擅 自变 更结构件 的受力方式或施工程序 导致桥梁 的结构 件裂缝 。施工过程 中随意对结构件进行 翻转 、 吊装 和运输造成桥梁结构件裂缝。桥梁结构件遭受外 部重力打击或严重超过桥梁设计荷载的车辆通过 亦 易引起水 泥混凝土桥梁 的裂缝 。荷载次应力造 成的裂缝主要有结构件实际受力状态与设计状态 相差较大，对某些应力的计算有误或忽略不计造 成结构件的某些部位产生次应力而引起裂缝。设 计 时对 桥梁结构件 的特变区域 处理不合理亦易形 成次应力集中而引发结构件的裂缝。在桥梁的结 构件上 开凿洞槽会使 应力发 生特变而造成桥梁 结 构件裂缝。荷载造成的裂缝随具体受力情况而异 ， 在荷载作用下产生的裂缝与受力方式密不可分 ， 不同的受力方式所产生的裂缝亦不相同( 如受弯、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构1 4 7 受拉 、受剪 、受扭及各种形式 的受压 所产生 的裂 缝 ， 其形式亦 各不相 同) 。一 般荷载缝多发生 于振 动、 受剪和受拉等区域； 如果结构件受压后沿受力 方向引起裂缝，则说明该处结构件的承载能力已 接近极限， 该结构件即将破损。各种 自然灾害所造 成的裂缝也是荷载作用的结果。市政工程中桥梁 所使用 的水 泥混凝土 的原材料质量 引发裂缝亦 时 有发生。原材料质量决定着水泥混凝土和结构件 的质量。若使用的水泥出厂时强度和安定性不符 合要求 ， 氧化钙和碱的含量超出标准， 受潮 、 结块 或过期均可 造成水泥混凝土桥梁裂缝 。石 子和砂 ‘ 的强度不足 ， 含泥量及碱性等指标不合格， 泥土和 云母含量太高都可能引起裂缝。拌和水泥混凝土 所使用的水和添加剂中所含氯化物等杂质不符合 设计要求 亦可引起裂缝 。桥梁 的地基极为重要 ， 若 地基勘测不精确 ，桥梁 的地基有部分地质情 况 出 现较大差异时未做处理或处理不当；桥梁基础处 于溶洞等不理想地质条件 ，结构件荷载不均匀而 产生不均匀沉降，基础在冬季产生膨胀等都会造 成水泥混凝土桥梁裂缝。施工质量不符合设计标 准 ， 施 工工艺和施工方法不合理 ， 混凝土拌 和与运 输 的时间太长 ， 浇筑时速度太快 ， 振捣不均匀或 不 密实， 分层或分段浇筑时接头处的处理不合理， 混 凝土保护层超厚，模板拆装不符合标准及养护不 到位都 可能引发水泥混凝 土桥梁 裂缝 。外界温度 升降幅度太快易于导致混凝土外表温度升降太大 而 内部 温度变化相对较小产生 内应力 ，因而导致 混凝土桥 梁产生裂缝 。在水泥混凝 土桥 梁施工 和 使用中冻胀造成的裂缝并不少见 ，冻胀能使水泥 混凝土桥梁 的结 构件 内部产生膨胀应力 ，使其强 度下降而 引发裂缝 。收缩造成水泥混凝 土桥梁结 构件 的裂缝亦是最 常见的裂缝之一 ，此类 裂缝主 要因原材料质量不高， 水灰 比不当， 振捣方法和时 间不合理 ，养护方法不符合要求及外界环境的变 化 所致 。钢筋锈蚀 能使其 周边的混凝土保护层 产 生开裂 ， 因而引起混凝土结构件的裂缝 。市政工程 中水 泥混凝土桥梁裂缝 的原 因 比较 复杂 ，需各方 共同努力方可使之得以控制和预防。 3 市政工程中水泥混凝土桥梁裂缝的解决 方法和预防措施 市政工程 中水泥混凝土桥梁裂缝 的原因很 多 ， 也很复杂 ， 较难预防和控制 ， 解决水泥混凝土 桥梁裂缝的方法和措施应在勘测、 设计、 施工和使 用各阶段组织实施。桥梁地基勘测必须精确， 地基 的某些部分地质情 况差异较大时应采 取相应 的措 施予 以解决 ，要尽量避免桥梁地基处 于溶 洞等不 理想的地质条件 。在设计 时应正确选择计算模 型 ， 使受力假设与实际受力情况尽量一致 ，设计强度 和刚度必须满足实际使用要求 ，荷载计算时不应 漏项或少算， 内力计算必须准确； 对构造的处理要 得当， 尽量使结构件荷载均匀分配； 安全系数必须 符合规范要求。在施工过程中不得擅 自变更主要 部位的受力方式和施工程序，应依据技术标准严 把质量关， 确保每道工序和工程整体质量 ； 应严格 控制混凝土的配合比，以杜绝不合格混凝土的产 生 。应避免桥梁受到突然的外力作 用( 碰撞 、 重物 击打等) ； 结构件堆放、 吊装和运输时必须按照设 计要求进行。应尽量避免或减少因大雪、 暴雨及大 风等 自 然灾害的破坏。严禁严重超载车辆通行是 预防水泥混凝 土桥梁受荷载 作用产生裂缝 的重要 措施之一。水泥的强度 、 安定性及含碱量等指标必 须符合技术要求 ，严禁使用已过期或已受潮结块 的水泥 。应严格控制砂的粒径 ， 砂 中泥土和云母 的 含量绝对不能超标。石子的强度、 含泥量及碱性指 标必须满足设计要求。拌和混凝土时使用的水和 各种添加剂 中所含氯化物等杂质应严格控 制在设 计标准范围内， 以确保此类裂缝在可控的范围内。 施工工艺应科学合理 ， 方法要得当， 施工时应严格 按照设计要求的质量标准控制每道工序 ，严格执 行质量安全检查程序和操作规程 。混凝土拌 和与 运输的时间应符合技术要求，杜绝使用未经技术 处理已产生离析的混凝土；分层或分段浇筑时接 茬处必须符合规范要求，要依据技术标准严格控 制混凝土的浇筑速度， 振捣要均匀密实 ， 保护层厚 度不应超出设计要求，拆装模板时机和养护方法 要得当。混凝土浇筑 时和成 型后 具有热胀冷缩 的 特性，当外界温度或桥梁结构件内部温度发生变 化时结构件会产生一定变形( 蠕变 ) ， 此种变形受 到约束时会产生应力 ，在该力作用下结构件易于 发生裂缝。 施工时应选用水化热较低 的水泥。 设计 时应将混凝土弹性模量的年温差和温度突变时的 应力经计算后相应增减一定 的系数 ，做 到科 学控 制 ， 并合理使用伸缩缝。冻胀会使水泥混凝土结构 件 内部产生膨胀应力 ，应尽量避免在冬 季进行 混 凝土浇筑 ；施工时应依据技术规范的要求严格控 制水灰比和骨料的级配及含泥量 ，振捣应均匀到 位， 应切实降低水泥混凝土结构件的空隙率。应注 重混凝土浇筑后的早期养护。水泥混凝土桥梁结 构件因收缩造成的裂缝也很常见 ，其处理方法和 措施与冻胀造成的裂缝有很多相近之处，因而不 再赘述。总之， 在勘测、 设计、 施工和使用过程中若 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 8 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 8 月第 8 期 大跨刚架拱桥病害分析及加固研究 胡 淼 ， 孙晓龙 ， 张伟 ( 1 ． 山东省诸城市财政投资评审 中心， 山东诸城 2 6 2 2 0 0 ； 2 ． 山东大学， 山东济南 2 5 0 0 6 1 ； 3 ． 山东高速股份有限公司， 山东济南 2 5 0 0 1 4 ) 摘要： 在对某座刚架拱桥进行安全检测的现场发现主拱大节点裂缝、 横 向联系梁破坏等病害。 该文根据现场检测结果 ， 分析了刚 架拱桥常见病害形式及产生原因。 采用 B C I 评价对该桥进行整体技术状况进行评定 ， 并根据评定结果针对性地提出了对刚架拱桥 加固的建议。其检测结果 、 建议加固措施对同类拱桥病害处理具有借鉴意义。 关键 词 ： 刚架拱 桥 ； 病害 ； 加 固 中图分 类号 ： U 4 4 5 ． 7 1 文献 标识码 ： B 文 章编 号 ： 1 0 0 9 — 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 0 8 - 0 1 4 8 — 0 3 0 前言 刚架拱桥是在传统拱桥基础上 ，结合无支架 施 工经验及桥梁工程师智慧而创造 出来 的我国特 有的一种桥形 。其主要 承重构件是 刚架拱 片 ， 拱上 建筑取斜腿刚构的形式 ， 并联结成整体， 桥梁拱片 施工采取分段预制后装配的方法。各拱片之间一 般设置横系梁 ， 用 以增加横 向刚度 ， 提高结 构整体 性。刚架拱桥具有构件少、 施工简便、 造价低廉等 特点， 于 2 O世纪 7 0— 8 0年代在我国大量建造 ， 这 种桥 型足 以满足 当时 的交 通量和荷 载等级要 求 。 但由于设计及施工经验不足， 运营时间较久， 现阶 段刚架拱桥出现不同程度的损坏 ，该类桥梁已经 进入维修加固期。 经过长期大量调查 ，发现刚架拱桥的病害集 中表现在下列几个方面 ： ( 1 ) 主拱拱脚处 开裂 ； ( 2 ) 主拱大 、 小节点及弦杆开裂 ； ( 3 ) 微 弯板开裂 ， 出现 孔洞及塌陷； ( 4 ) 横系梁开裂甚至掉落 ， 横向联系 减弱 ； ( 5 ) 桥面系损坏 ， 桥面层出现纵向或横向裂 缝， 这与微弯板的破坏是有关系的。刚架拱桥病害 的发生 ， 一方面与近年来交通量不断增加 ， 车辆超 载现象越发增多有关 ，车辆荷载超过 了原有 的设 计抗力 ， 另一方面与刚架拱桥 自身性质有关 ’ 冈 0 架 收稿 日期 ： 2 0 1 3 — 0 5 — 2 8 作者简介： 胡淼( 1 9 7 9 一 ) ， 女 ， 山东诸城人， 硕士， 工程师 ， 从事 财政投资评审工作。 拱桥属 于高次超静定结构 ， 受力复杂 ， 一个 构件 的 病害将会影响到其他构件的安全使用 ，并且刚架 拱桥构件尺寸较小 ，构件配筋较少 ，且横 向联系 弱 ， 造成其所能承受荷载的提升空间较小， 对于活 荷载 的增加尤为敏感 。随着近年来交通量及 车辆 荷载的增大 ，刚架拱桥越来越难以满足结构安全 及正常使用的需要 ，所以有必要对这类刚架拱桥 进行全面科学彻底的结构安全检测 。 1 工程概 况 某大跨刚架拱桥， 如图 1 所示 ，上部构造为 5 X 4 2 ． 5 m钢筋混凝土刚架拱， 主桥长 2 1 2 ． 5 m ， 桥 面总宽 1 8 ．0 m ， 其中车行道宽 1 5 ． 0 m ， 两侧人行道 各宽 1 ． 5 m。 沿桥梁横 向分布 6片拱片 ， 由横系梁连 接为一个整体。设计荷载为汽车 一 l 5 级， 挂车 一 8 0 ， 该桥于 1 9 8 7年建成通车， 距今 已投人使用2 6 a 。该 桥位 于交通 干道 ， 车流量较大 。为保证安全使用 ， 分别 于 2 0 0 7年 、 2 0 0 8年 、 2 0 0 9年 、 2 0 1 0年 、 2 0 1 1年 对该桥梁进行了检测维修加固。 图 1 大桥 外观实 景 能严格按照上述方法和措施进行实施 ，市政工程 中水泥混凝土桥梁裂缝问题将会大量减少，并能 得到有效 的控制 。 4 结 语 市政工程 中水泥混凝土 桥梁 的裂缝是 由多种 因素造成的，在实际施工和使用过程中很难控制 和预防， 有时甚至很难避免。 但只要勘测、 设计、 施 工、 养护， 以及政府主管部门等各方面都能高度重 视， 从勘测、 设计、 施工和使用的每个环节、 每道工序 上严格把关， 严格按照规范的要求组织实施， 并切实 抓好使用过程中的各项管理工作 ， 市政工程中水泥 混凝土桥梁裂缝问题定能得到有效 的控制和预 防 ， 从而获得良好的成效， 做到造福于社会和民众。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m