公路桥梁梁板产生裂缝的原因分析与加固对策

公路桥梁梁板产生裂缝的原因分析与加固对策摘要：改革开放以来我国经济迅速发展，加速了我国的城市化建设，在这一大环境之下市政工程的建设取得了突飞猛进的发展，公路桥梁的建设不仅方便了人们的日常生活，同时也为城市的发展注入了新的活力。然而受到实用年限增加、车辆的超载行驶、恶劣天气的破坏等因素的影响，各级公路桥梁都会出现一定程度上的破坏，其中公路桥梁梁板裂缝是一种常见的路桥破坏现象，采取有效措施对其进行加固能够保证公路桥梁的安全性。本文主要针对公路桥梁梁板产生裂缝的原因与加固对策进行研究与分析。关键词：公路桥梁梁板；裂缝成因；加固对策0.引言随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的市政建设取得了一定的成绩，而公路桥梁的建设是城市化发展的具体体现，同时也是便民利民的重要基础设施。然而受到实用年限增加、车辆的超载行驶、恶劣天气的破坏等因素的影响，各级公路桥梁都会出现一定程度上的破坏，其中公路桥梁梁板裂缝是一种常见的路桥破坏现象，采取有效措施对其进行加固能够保证公路桥梁的安全性与使用寿命。路桥梁板产生的裂缝根据形状、发展态势等可以细分为几个种类，每种裂缝的成因也不尽相同，相关部门应该根据不同的裂缝类型与成因，并结合实际情况，采取有效的加固措施与对策。1.公路桥梁梁板产生裂缝的原因分析对于公路桥梁而言，其梁板产生的裂缝主要有五种类型，分别是腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、下缘受拉区的裂缝、梁底面纵向裂缝以及网状裂缝，不同类型的裂缝产生的原因也存在着一定的差异性，下面进行逐条阐述①腹板上的竖向裂缝。这是一种最为常见的路桥梁板裂缝类型。一般情况下，如果梁的跨径在12m以上时，裂缝大多都会在薄腹部分出现，而且裂缝的宽度大多在0.15mm到0.3mm的范围之间。从实际情况来看，裂缝的宽度与梁的跨度成正比例关系，梁的跨度越大，产生的裂缝则越宽。在荷载的作用之下，产生的裂缝会逐渐向上下两端进行延伸；除此之外，裂缝一般在跨中宽度较大，在向两侧延伸之后裂缝会变窄。如果梁的跨径在10m之内，裂缝会相对细小一些，多数裂缝由梁肋向上越细，上端到腹板顶部腹板上两端细、中间宽的裂缝较少。这一类型的裂缝产生的原因主要有如下几个：在对路桥进行设计时考虑不到位，例如设计的梁跨度过大、梁身较高等；在施工的过程中，没有对质量严格把关，工程质量会造成一定的影响，同时在后期的养护过程中也会出现问题导致梁板产生裂缝；不可控因素的影响，例如周围温度的影响、恶劣天气的影响等。②腹板上的斜向裂缝。对于腹板上的斜向裂缝而言，大多集中在跨中的两侧，而且随着裂缝与跨中的距离越大，裂缝的斜度也越大，一般情况下，倾斜角在15°至45°的范围之内，腹板变更截面者,裂缝由梁的半高处逐渐向上下两端斜伸，不变更截面者，裂缝多由下翼缘向上斜伸，裂缝宽度相对较小，大多在0.3mm之内。这一类型的裂缝产生的原因主要如下：设计上存在着一定程度的缺陷，因为混凝土有一定的收缩性，从而使得梁产生微观裂缝或存在一定的初拉应力，这样一来，腹板受拉区也会受到一定程度的影响，具体表现为中轴比计算的偏低，进而增加了剪应力，造成主拉应力较计算大，一旦混凝土难以负担这一拉应力时，梁板上便会产生裂缝；在施工过程中，缺乏对施工质量足够的监管，使得施工质量不良，进而加速了裂缝的生长。下缘受拉区的裂缝。这一类型裂缝大多集中在梁跨的中部区域，一般情况下，梁的跨度越大，所出现的裂缝也越多，裂缝的生长趋势为从下翼缘逐渐向上开展，直到翼缘与梁肋相接处停止，这一类型的裂缝宽度大多在0.03mm至0.1mm的范围之内。这一类型裂缝的产生主要有两个原因，一是混凝土的收缩；二是梁挠曲。④梁底面纵向裂缝与网状裂缝。在实际情况中出现的相对较少，属于个别现象，裂缝的走向无规律性，且裂缝宽度十分细小。究其原因主要有：混凝土保护层过薄或掺入氯盐等速凝剂所造成；混凝土表面出现一定程度上的龟裂现象；在进行施工分层浇筑的过程之中，由于间隔时间相对较长，从而引起近似水平方向的层裂缝等。2.公路桥梁梁板裂缝的加固措施与对策2.1黏贴钢板法顾名思义，黏贴钢板法就是运用粘结剂对钢板进行固定，主要是采用环氧树脂系列粘结剂（具体配比见表1所示）对钢板进行固定，将钢板黏贴在钢筋混凝土结构物的受拉缘或者薄弱部位，这样一来钢板便不再单独受力，而是与原结构物形成一个共同的受力体，进而提高其整体刚度。这一方法通过对原结构的钢筋及混凝土的应力状态进行一定程度上的改善，从而有效的对裂缝的发展造成限制，最终能够实现加固梁板的目的，并对路桥的承载能力进行有效提高。具体的操作流程如下：首先需要将专门的结构胶涂在钢板与混凝土的表面之上，一把情况下将胶的厚度控制在2mm左右较为适宜，然后用抹刀将胶刮平，并去除其中的气泡。这一次操作完成之后，就可以将钢板黏贴在混凝土的贴面之上，并对其施加一定的压力使其成型，同时把多余的胶液沿着钢板的边缘挤出，这样一来，钢板便能够紧紧地贴在混凝土贴面之上。这种方法是目前较常使用的加固方法，主要是这一方法操作难度小、施工周期相对较短，所消耗的原材料也较少，在整体上减少了加固的成本。表1：环氧树脂系列粘结剂材料配比材料名称型号数量/kg环氧树脂E44#(6101)100固化剂591-A22活性稀释剂50110水泥425#100中砂石英砂1502.2加大主梁截面和配筋加固法这一方法是目前最常使用的加固法，又被称作为外包混凝土加固法，其原理主要如下：采取有效的措施对构件的截面和配筋进行增大，进而促使构件的强度、刚度、抗裂性得到有效的提高，整个构件的稳定性也随之得到提升，从而实现加固的目的。由于加大了原构件的混凝土截面积及配筋量，因此这种方法不仅可提高原构件的承载力，还可降低原构件的长细比，提高其的刚度，取得进一步的加固效果。具体加固方法有四周外包、单面加厚和两面加厚等加固方法等。在采用这一方法进行加固时较为灵活，可以根据原构件的受力特点、加固目的等，可将其设计成单侧加固、双侧加固甚至是四周外包加固。2.3体外预应力加固梁式桥梁在钢筋混凝土梁式桥的梁底或者两侧的下部增加预应力加筋混凝土，并对梁的两端进行有效的锚固，通过设置一定的联结结构件使预应力拉杆与梁体构成一个桁架体系，这样一来就使其整体成为一个超静定结构，能够很大程度上增加桥梁的承载能力。体外预应力加固桥梁的方法根据施加预应力的方式不同可以分为预弯梁法、横向收紧张拉法、竖向张拉法及纵向张拉法等。预弯梁法可用来防止梁上缘的开裂。由于某简支钢板梁桥的荷载量过大，所以需要用体外预应力筋加固来改变钢板梁桥的受力结构，用增厚桥面板的方法来增强桥梁截面的刚度。浇筑之前把桥梁的主梁顶起并用支架撑着，使桥面板在桥梁主梁的自重力下产生应力，体外预应力筋的张拉力施加轴力和弯矩给钢板梁和桥面，这可以有效抵消桥面板内产生的体外索张拉力，缓和新增面板的收缩拉应力。相比于前两种加固方法，这一方法对梁体的损伤相对较小，且在施工过程中也不会对交通造成太大的影响，具有较强的经济效益。然而需要注意的是需要对梁体外的预应力筋以及相关构件进行及时而有效的防护，如若不然便有可能受到外界因素的影响从而对加固措施造成负面的影响。3.结束语本文主要针对公路桥梁梁板产生裂缝的原因与加固对策进行研究与分析。首先对公路桥梁梁板产生裂缝的类型进行了逐一阐述，主要有腹板上的竖向裂缝、腹板上的斜向裂缝、下缘受拉区的裂缝、梁底面纵向裂缝以及网状裂缝，并针对不同类型的裂缝阐明其成因，然后在此基础之上介绍了黏贴钢板法、加大主梁截面和配筋加固法以及体外预应力加固梁式桥梁三种加固措施与方法，并对其加固原理、具体操作方法以及三种加固方法的优劣势进行了一定程度上的分析。总而言之，相关部门应该通力合作，根据实际情况采取有效的公路桥梁裂缝加固措施。确保路桥的使用寿命。