道路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因

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1道路橋梁設(shè)計問題的解決方法

1.1完善設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)體系

橋梁設(shè)計依賴于設(shè)計理論、結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面較完善的機制體系，使設(shè)計中涉及的關(guān)于結(jié)構(gòu)的體系、材料、構(gòu)造等都能夠有較深入的研究，確保橋梁設(shè)計更加準確，符合工程需求，避免因受力不均等因素造成橋梁壽命縮減。結(jié)構(gòu)體系的全面、有效，要求設(shè)計人員能夠在設(shè)計過程中全面考慮影響因素，不忽視施工環(huán)節(jié)中的各個細節(jié)；利用不斷完善的監(jiān)督方式，防止出現(xiàn)受力不均問題。

1.2保持橋面與橋梁壽命一致

橋梁體是以極限狀態(tài)為根據(jù)設(shè)計的，而橋面設(shè)計中各方面因素都會導致橋面、橋梁體使用期限之間存在較明顯的差異性，也就造成國內(nèi)大橋橋面鋪裝頻繁性更換現(xiàn)象。充分考慮橋面和橋體之間的差異性，以及各種因素的可能性，是保障橋梁使用壽命維持在正常期限的重要方式[1]。

1.3重視橋梁耐久性

橋梁設(shè)計的根本目的是保障往來車輛的安全運行。在正常使用過程中，車輛運行、超載問題、地震、大風等人為因素和自然災(zāi)害，會對橋梁質(zhì)量產(chǎn)生影響，而橋梁本身長時間使用會使結(jié)構(gòu)老化，甚至會逐漸造成劣化，為橋梁使用埋下隱患。橋梁設(shè)計必須考慮耐久性問題，但我國的橋梁設(shè)計在耐久性方面會過度注重結(jié)構(gòu)計算的具體研究，忽視總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計細節(jié)的研究工作，所以，在橋梁設(shè)計期間必須合理把握這兩者之間的比重安排，突出重點、更新分析理念和設(shè)計思路，為橋梁安全奠定基礎(chǔ)。

2道路橋梁施工中裂縫的成因

2.1混凝土材料質(zhì)量

原材料質(zhì)量是裂縫發(fā)生的重要誘因，混凝土是利用砂石、水分、水泥、骨料等成分的科學配比混合而成的，在施工選用過程中必須嚴格遵守國家頒布的施工質(zhì)量規(guī)范和標準。原材料在進入廠區(qū)后，工作人員應(yīng)該實行含泥量、顆粒級配、泥塊含量的標準化檢驗。砂石的驗收審核要以400m3或者600t為標準，當具體的含泥量超標時，混凝土的整體強度、抗?jié)B性能都會明顯降低，造成混凝土的局部構(gòu)件出現(xiàn)裂縫。

2.2外部荷載

因荷載引發(fā)的混凝土裂縫包括直接應(yīng)力、次應(yīng)力2種裂縫形式，主要成因為：（1）直接應(yīng)力裂縫是在工程設(shè)計階段的荷載漏預(yù)算或不運算時，導致的荷載預(yù)算嚴重不足問題。而施工材料堆積造成荷載超標也會出現(xiàn)混凝土裂縫。（2）次應(yīng)力裂縫是設(shè)計階段未采取合理預(yù)算，且將開洞、鑿槽的影響性忽視，會直接引起荷載量的變化，使混凝土中出現(xiàn)裂縫。所以，混凝土裂縫形態(tài)是確定裂縫出現(xiàn)原因的重要因素，應(yīng)及時采取解決方法[2]。

2.3溫度變化

混凝土施工的過程中，由于周圍環(huán)境溫度的變化，導致其中的部分材料在熱脹冷縮性質(zhì)的作用下引起了混凝土結(jié)構(gòu)的變化，致使建筑物的不同構(gòu)件使用中產(chǎn)生了變形問題，產(chǎn)生了各種應(yīng)力，影響著混凝土的安全性能。比如，某專線地處東北，氣候整體濕寒、溫差較大。夏季溫度最高超過30℃，晚間溫度會低于10℃，風力較強，濕度高于50%；冬季溫度下降至-30℃，1a內(nèi)的溫度差異有60℃以上。而夏季的天亮時間為2點，日出時間為3點，日落時間為7點。施工前期，600t箱梁從梁體到墩臺的各個標段都會不同程度地出現(xiàn)裂縫。

2.4水壓

道路橋梁施工是以混凝土、瀝青為主原料，水壓對瀝青混合料的影響，會使道路橋梁表面的瀝青脫模、喪失黏結(jié)力，造成孔隙結(jié)構(gòu)的松散、垮松問題，出現(xiàn)混凝土裂縫。

2.5鋼筋銹蝕

混凝土的治療、保護層厚度不達標，在CO2影響下，會侵蝕、碳化到混凝土保護層表面，降低了鋼筋周圍混凝土的堿度；而氯化物會引起鋼筋周圍的氯離子含量增高，使鋼筋表面的氧化膜遭到破壞。如此一來，鋼筋中的鐵離子、混凝土中侵入的O2、水分三者發(fā)生化學反應(yīng)，出現(xiàn)的銹蝕物Fe（OH）3在體積上會增長至原有體積的2~4倍，整個混凝土會普遍膨脹，出現(xiàn)保護層混凝土的開裂、剝離現(xiàn)象，沿著鋼筋的縱面方向逐漸開裂。

3道路橋梁施工中裂縫的處理方法

3.1合理設(shè)計荷載和道路橋梁布局

在工程設(shè)計階段，施工技術(shù)人員必須將施工項目的整體情況全面了解、科學規(guī)劃道路橋梁整體性與所需鋼筋的布局，將施工期間產(chǎn)生的機械荷載引入進來，將實際荷載量完全控制在合理的強度范圍內(nèi)，從而有效防止道路橋梁施工中的混凝土裂縫問題[3]。

3.2加大混凝土原材料的檢查力度

工程安全性能的高低與施工原材料的質(zhì)量好壞有著直接的關(guān)系。為了保證混凝土的施工質(zhì)量，管理人員需要對進入施工現(xiàn)場的混凝土原材料進行嚴格地檢查，包括材料的合格證書及相關(guān)的驗收報告等。同時，管理人員需要結(jié)合工程的實際概況對混凝土原材料的來源、數(shù)量及尺寸規(guī)格等進行認真地核查、記錄，需要注意的是，必須將不同強度和不同批號的水泥分開檢測，不能將其混合在一起檢測，避免對檢測質(zhì)量造成影響，確保進入施工現(xiàn)場的原材料可以達到工程的實際要求。

3.3注重施工過程中的溫度變化

混凝土的內(nèi)部、外部質(zhì)檢是存在溫度差的，這會產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力，大大影響道路橋梁施工的實際應(yīng)用效果。技術(shù)人員對施工現(xiàn)場中溫度的影響力必須充分考量，盡量防止混凝土因溫度因素引發(fā)質(zhì)量降低現(xiàn)象。施工人員可以在道路橋梁建設(shè)期間，積極利用冷水來對碎石冷卻，在較短的時間內(nèi)調(diào)整混凝土溫度，使其符合施工要求，減少施工工程中的阻礙。同時，施工人員可以將冷水用水管注入到混凝土內(nèi)部，確?；炷翜囟仍谶M入模具時能夠較為合理。

3.4完善排水設(shè)計

從設(shè)計階段著手解決施工中的裂縫問題，必須合理設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)，積極應(yīng)用較合理的柔性基層或組合方式。對顆粒級配要盡量利用碎石，讓水分從碎石中順利流出；將碎石設(shè)置為過渡層，在水分未進入半剛性基層時，便可以從碎石層順利排出，減少表面結(jié)構(gòu)受到的水分侵害；瀝青混合材料的孔隙率必須合理設(shè)計，才能更好地防止混凝土裂縫。

3.5優(yōu)化施工方法

道路橋梁施工方法的優(yōu)化是減少混凝土裂縫的重要途徑。瀝青顆粒大小、性質(zhì)、形態(tài)在道路橋梁施工中是有嚴格要求的，必須選定更為適合的施工材料和機械設(shè)備；施工階段，施工人員必須認真攪拌混合材料，以科學的比例調(diào)劑瀝青混凝土，控制礦料級配、瀝青含量、瀝青溫度，確保基層材料的均勻性，分類處理其中存在的所有雜物。

4結(jié)語

目前，道路橋梁工程在交通運輸業(yè)發(fā)展中的建設(shè)數(shù)量不斷增多，其中的諸多設(shè)計問題和開裂情況，都需要設(shè)計人員和施工人員的高度重視，從初期的工程設(shè)計就開始嚴格要求，減少施工階段、試用期間的問題故障，提升整個道路橋梁的安全性。

【參考文獻】

【1】孟嶠.試述道路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因[J].科學與財富,2019(1):79.

【2】付傳森.道路橋梁設(shè)計問題與施工中裂縫成因分析[J].中國房地產(chǎn)業(yè),2018(36):196.

【3】羅忠海.淺議道路橋梁設(shè)計與施工中裂縫成因[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2018(29):1895.

作者：王戰(zhàn)國 洪陳 王建新 單位：寧波杭州灣新區(qū)開發(fā)建設(shè)有限公司 寧波公路市政設(shè)計有限公司