论文部分内容阅读
中图分类号：U443.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0085-01
近年来，桥梁作为跨越障碍的通道，是铁路、公路和城市道路等庞大交通网络的主要组成部分之一，但桥梁在建成并运行一段时间后桥面易出现裂缝，给车辆的运行和桥梁的维修带来诸多不便。为此，本文从桥梁路面设计、施工和桥面薄弱部位的加强等方面，提出了防裂措施，以提高施工质量，延长桥梁使用寿命。
1 桥梁路面裂缝类型
根据引起桥梁路面裂缝原因的不同，可分为：1）表面龟裂。桥面表面裂缝产生的原因主要包括混凝土混合料的早期过快失水干缩和碳化收缩，混凝土的碳化收缩；2）横向裂缝。原因主要有：（1）干缩裂缝。混凝土硬化过程中失水，水泥浆体就会引起收缩，当受到限制时，将产生收缩应力，引起裂缝；（2）冷缩裂缝。在水泥的水化过程中，随着热量的增加，内部混凝土体积膨胀，而板面温度随着夜间温度的降低和湿永养护而冷却收缩，致使混凝土内部膨胀，外部收缩，产生很大的拉应力，当外部混凝土所受拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会产生裂缝；3）纵向裂缝。由于路基混凝土路面或桥台与路基连接处，因填料不均匀和压实不均匀等，引起路基支承不均匀，加之桥面板自重和车辆荷载将产生纵向裂缝，且裂缝随雨水的浸入和浸泡不断增大；4）接缝碎裂。引起接缝碎裂的原因主要是由于胀缝的宽度随气温改变，气温升高时，缝中的填缝料被挤出，气温下降低时，性能较差的填缝料不能恢复，使缝中形成空隙，侵入的沙、石等杂物，阻碍桥面板块的伸缩，致使接缝处破损；5）板角裂缝。板角是桥梁路面板的薄弱部位，由于侧模的模壁效应，施工时，很难使混凝土振捣密实，将造成板角密实度不够，强度相对较小，在车辆荷载作用下，易产生板角裂缝。
2 桥梁路面裂缝产生原因
桥梁路面产生裂缝的原因主要有：1）设计不合理产生的裂缝。桥面铺装层厚度设计不合理，铺装层中配筋率不足，桥梁薄弱部位设计不合理，桥梁板梁形式选取不合理以及设计时计算模式的选择不当，这些都会使桥梁路面产生裂缝；2）忽视施工时的温度控制和养护时间产生裂缝。防止温度裂缝的具体措施有控制混凝土水化热、控制混凝土浇筑温度和表面保护等。不合理的养护方法， 会导致混凝土养护过程的温控失调，产生温度裂缝；3）材料属性引起的桥面裂缝。由于钢材、混凝土等材料具有不同的物理属性和化学性质，这些对桥梁路面裂缝的产生都有直接或间接的联系，是引起桥梁路面裂缝的一个主要因素；4）铺装层施工不当产生裂缝。桥面铺装层施工时，由于不合理的操作，将会造成铺装层厚度局部过薄，使得其刚度和承载能力有所降低，也易引起致桥面产生裂缝；5）施工缝处理不当产生裂缝。桥面应尽量采用一次性整体浇注，当桥面宽度较大时，宜划分分割带，还应确保施工缝处理合理，否则将会影响桥梁路面桥面平整性。在混凝土浇注过程中，若间歇时间过长，或未按要求设置施工缝，这些都会使施工缝直接成为影响桥梁路面平整性的裂缝；6）荷载引起的桥面裂缝。由于桥梁所受荷载的特殊性，加之桥梁在使用之前已预加应力，因此荷载对桥梁的影响是非常显著的，是桥梁路面裂缝产生的一个主要原因。
3 桥面防裂措施
3.1 加强桥梁设计工作
为了满足现代社会的发展，如今设计的桥梁桥面宽度越来越大，造成桥梁结构的受力情况越来越复杂，因此，在桥梁工程设计时，应对桥梁结构的箱型梁进行整体性分析以及刚度变化分析，同时对支座附近一定范围内的箱型梁还应进行抗弯分析和抗扭叠加分析以及必要的验算，适当增加构造配筋。在桥梁运行过程中路面横向不对称荷载可能为最不利荷载，因此，在桥梁设计时应考虑在这种荷载作用下箱型梁的受力情况，同时还应充分考虑各种荷载作用下对桥梁结构进行应力分析，且还应验算和复核，并应通过试验验证设计正确后才能施工。桥面配筋的布置设计应充分考虑到施工的方便，即便于制作和安装，以确保施工质量，使桥梁实际受力情况和设计相符合，防止裂缝的出现，延长桥梁结构的使用寿命。
3.2 加强施工质量控制
施工质量在很大程度上决定了桥梁工程质量的好坏，在施工阶段应加强以下几个方面的工作，能有效地防止裂缝的产生。1）重视和加强现场施工管理，建立完善的管理体制，提高管理水平；2）严把原材料質量关。应选择合格的原材料，同时尽可能选择强度较高、收缩小、耐磨和抗冻性能好的水泥。碎石应选用地质坚硬、表面洁净、级配良好的碎石。混凝土搅拌和养护用水应清洁干净，符合要求的水；3）优选配合比，严格按配合比施工。混凝土配合比设计对桥面裂缝的影响很大，因此，施工前应进行多组对比试验，得出最佳配合比。依据构件要求，选择合理的配合比，不同配合比应采取不同的施工程序，以保证施工质量、混凝土强度，提高构件强度的均匀性和构件的耐久性；4）合理选择施工时间。在温差较大的季节和炎热天气时，要避免中午高温施工，而应选择下午或夜间施工，以免出现温度裂缝；5）严格控制桥面铺装层施工质量。桥面铺装层施工质量对桥面裂缝的影响极大，水灰比和含砂率是控制桥面铺装质量的主要因素，因应合理设计两者；6）安装钢筋网时，可利用短钢筋头支撑钢筋网，以防施工时钢筋网走位或踩压至底层，否则将会降低上部分布筋的承载能力，当出现负弯矩时，容易导致桥面出现裂缝；7）严格、认真地抓好每一道工序的施工质量，结合实际施工情况，选择合理的施工工期，安排好施工程序。
3.3 重视桥梁桥面薄弱部位的加强设计
1）加强预制架设的板梁和桥面铺装层的连接。因预制板梁和桥面铺装层混凝土浇筑时间不同，所以混凝土龄期也不同。为了确保两者之间连接的整体性，设计时应考虑将板梁内的钢筋伸入到铺装层中，或施工时设置竖向锚固钢筋，这样能很好地改善桥面的受力状况，能够有效地防止裂缝；2）加强板梁之间纵向缝隙的联系。预制空心板梁之间的连接为铰结，致使桥面极易出现裂缝。因此，在设计时应对该部位进行加强。桥面混凝土一次铺装时，应在板两端预留钢筋。若为两次铺装时，应在板梁上整体现浇层内设Ф12钢筋，以加强各板间的连接，提高结构的整体性能。
4 结论
桥梁路面裂缝不仅影响板梁的受力性能，加速了钢筋的锈蚀，而且降低了桥梁的耐久性能。本文根据笔者多年从事桥梁工程的施工工作经验，首先简要地介绍了桥梁路面裂缝的类型及分析了桥梁路面裂缝产生的原因，针对不同类型裂缝及不同原因产生的裂缝，从桥梁路面设计、施工、桥面薄弱部位的加强设计和施工人员业务水平等方面，提出了相应的防裂措施或方法，以提高桥梁路面的施工质量，延长桥梁的使用寿命，提出的措施或方法可为相关人员参考借鉴。
作者简介
高宽（1976-）男，山东定陶人，助理工程师，大专学历。
近年来，桥梁作为跨越障碍的通道，是铁路、公路和城市道路等庞大交通网络的主要组成部分之一，但桥梁在建成并运行一段时间后桥面易出现裂缝，给车辆的运行和桥梁的维修带来诸多不便。为此，本文从桥梁路面设计、施工和桥面薄弱部位的加强等方面，提出了防裂措施，以提高施工质量，延长桥梁使用寿命。
1 桥梁路面裂缝类型
根据引起桥梁路面裂缝原因的不同，可分为：1）表面龟裂。桥面表面裂缝产生的原因主要包括混凝土混合料的早期过快失水干缩和碳化收缩，混凝土的碳化收缩；2）横向裂缝。原因主要有：（1）干缩裂缝。混凝土硬化过程中失水，水泥浆体就会引起收缩，当受到限制时，将产生收缩应力，引起裂缝；（2）冷缩裂缝。在水泥的水化过程中，随着热量的增加，内部混凝土体积膨胀，而板面温度随着夜间温度的降低和湿永养护而冷却收缩，致使混凝土内部膨胀，外部收缩，产生很大的拉应力，当外部混凝土所受拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就会产生裂缝；3）纵向裂缝。由于路基混凝土路面或桥台与路基连接处，因填料不均匀和压实不均匀等，引起路基支承不均匀，加之桥面板自重和车辆荷载将产生纵向裂缝，且裂缝随雨水的浸入和浸泡不断增大；4）接缝碎裂。引起接缝碎裂的原因主要是由于胀缝的宽度随气温改变，气温升高时，缝中的填缝料被挤出，气温下降低时，性能较差的填缝料不能恢复，使缝中形成空隙，侵入的沙、石等杂物，阻碍桥面板块的伸缩，致使接缝处破损；5）板角裂缝。板角是桥梁路面板的薄弱部位，由于侧模的模壁效应，施工时，很难使混凝土振捣密实，将造成板角密实度不够，强度相对较小，在车辆荷载作用下，易产生板角裂缝。
2 桥梁路面裂缝产生原因
桥梁路面产生裂缝的原因主要有：1）设计不合理产生的裂缝。桥面铺装层厚度设计不合理，铺装层中配筋率不足，桥梁薄弱部位设计不合理，桥梁板梁形式选取不合理以及设计时计算模式的选择不当，这些都会使桥梁路面产生裂缝；2）忽视施工时的温度控制和养护时间产生裂缝。防止温度裂缝的具体措施有控制混凝土水化热、控制混凝土浇筑温度和表面保护等。不合理的养护方法， 会导致混凝土养护过程的温控失调，产生温度裂缝；3）材料属性引起的桥面裂缝。由于钢材、混凝土等材料具有不同的物理属性和化学性质，这些对桥梁路面裂缝的产生都有直接或间接的联系，是引起桥梁路面裂缝的一个主要因素；4）铺装层施工不当产生裂缝。桥面铺装层施工时，由于不合理的操作，将会造成铺装层厚度局部过薄，使得其刚度和承载能力有所降低，也易引起致桥面产生裂缝；5）施工缝处理不当产生裂缝。桥面应尽量采用一次性整体浇注，当桥面宽度较大时，宜划分分割带，还应确保施工缝处理合理，否则将会影响桥梁路面桥面平整性。在混凝土浇注过程中，若间歇时间过长，或未按要求设置施工缝，这些都会使施工缝直接成为影响桥梁路面平整性的裂缝；6）荷载引起的桥面裂缝。由于桥梁所受荷载的特殊性，加之桥梁在使用之前已预加应力，因此荷载对桥梁的影响是非常显著的，是桥梁路面裂缝产生的一个主要原因。
3 桥面防裂措施
3.1 加强桥梁设计工作
为了满足现代社会的发展，如今设计的桥梁桥面宽度越来越大，造成桥梁结构的受力情况越来越复杂，因此，在桥梁工程设计时，应对桥梁结构的箱型梁进行整体性分析以及刚度变化分析，同时对支座附近一定范围内的箱型梁还应进行抗弯分析和抗扭叠加分析以及必要的验算，适当增加构造配筋。在桥梁运行过程中路面横向不对称荷载可能为最不利荷载，因此，在桥梁设计时应考虑在这种荷载作用下箱型梁的受力情况，同时还应充分考虑各种荷载作用下对桥梁结构进行应力分析，且还应验算和复核，并应通过试验验证设计正确后才能施工。桥面配筋的布置设计应充分考虑到施工的方便，即便于制作和安装，以确保施工质量，使桥梁实际受力情况和设计相符合，防止裂缝的出现，延长桥梁结构的使用寿命。
3.2 加强施工质量控制
施工质量在很大程度上决定了桥梁工程质量的好坏，在施工阶段应加强以下几个方面的工作，能有效地防止裂缝的产生。1）重视和加强现场施工管理，建立完善的管理体制，提高管理水平；2）严把原材料質量关。应选择合格的原材料，同时尽可能选择强度较高、收缩小、耐磨和抗冻性能好的水泥。碎石应选用地质坚硬、表面洁净、级配良好的碎石。混凝土搅拌和养护用水应清洁干净，符合要求的水；3）优选配合比，严格按配合比施工。混凝土配合比设计对桥面裂缝的影响很大，因此，施工前应进行多组对比试验，得出最佳配合比。依据构件要求，选择合理的配合比，不同配合比应采取不同的施工程序，以保证施工质量、混凝土强度，提高构件强度的均匀性和构件的耐久性；4）合理选择施工时间。在温差较大的季节和炎热天气时，要避免中午高温施工，而应选择下午或夜间施工，以免出现温度裂缝；5）严格控制桥面铺装层施工质量。桥面铺装层施工质量对桥面裂缝的影响极大，水灰比和含砂率是控制桥面铺装质量的主要因素，因应合理设计两者；6）安装钢筋网时，可利用短钢筋头支撑钢筋网，以防施工时钢筋网走位或踩压至底层，否则将会降低上部分布筋的承载能力，当出现负弯矩时，容易导致桥面出现裂缝；7）严格、认真地抓好每一道工序的施工质量，结合实际施工情况，选择合理的施工工期，安排好施工程序。
3.3 重视桥梁桥面薄弱部位的加强设计
1）加强预制架设的板梁和桥面铺装层的连接。因预制板梁和桥面铺装层混凝土浇筑时间不同，所以混凝土龄期也不同。为了确保两者之间连接的整体性，设计时应考虑将板梁内的钢筋伸入到铺装层中，或施工时设置竖向锚固钢筋，这样能很好地改善桥面的受力状况，能够有效地防止裂缝；2）加强板梁之间纵向缝隙的联系。预制空心板梁之间的连接为铰结，致使桥面极易出现裂缝。因此，在设计时应对该部位进行加强。桥面混凝土一次铺装时，应在板两端预留钢筋。若为两次铺装时，应在板梁上整体现浇层内设Ф12钢筋，以加强各板间的连接，提高结构的整体性能。
4 结论
桥梁路面裂缝不仅影响板梁的受力性能，加速了钢筋的锈蚀，而且降低了桥梁的耐久性能。本文根据笔者多年从事桥梁工程的施工工作经验，首先简要地介绍了桥梁路面裂缝的类型及分析了桥梁路面裂缝产生的原因，针对不同类型裂缝及不同原因产生的裂缝，从桥梁路面设计、施工、桥面薄弱部位的加强设计和施工人员业务水平等方面，提出了相应的防裂措施或方法，以提高桥梁路面的施工质量，延长桥梁的使用寿命，提出的措施或方法可为相关人员参考借鉴。
作者简介
高宽（1976-）男，山东定陶人，助理工程师，大专学历。