预应力混凝土桥梁裂缝成因及加固措施研究

李捷飞　段兴　董恩宇

摘 要：随着现代化施工技术的发展，关于混凝土桥梁裂缝需要加以分析裂缝产生的成因，并对裂缝进行相应的加固。本文首先研究桥梁裂缝的原因，同时研究然后探讨了裂缝修复加固的问题，保证预应力混凝土桥梁的安全通行。

关键词：预应力;混凝土;桥梁;裂缝成因;加固措施;研究

中图分类号：U445.57 文献标识码：A

0 引言

预应力混凝土桥梁的裂缝会影响结构安全性和耐久性，桥梁结构中的裂缝类型很多裂纹的形状、位置的不同，也会导致裂缝的发展规律不同。因此需要了解产生混凝土裂缝的根本原因，并且要针对性的对裂缝进行有效的加固。

1 预应力桥加固的原则

预应力混凝土桥梁结构的加固，应尽可能不破坏原始结构，避免不必要的拆卸和更换，防止进一步的结构损坏。加固设计应以施工图原图为重新施工基础，以及桥梁完工设计图和现场综合评估报告。计算加固设计时，应注意结构的影响，材料的劣化以及新旧材料之间粘结性能的差异，参数的值将是对现有桥梁的检查结果。必须验证钢筋的设计，以确定在施工的每个阶段的构件的强度、稳定性和结构变形。在加固后的结构控制中必须考虑附加载荷和混凝土收缩的影响。改变结构系统的加强时，结构元件任何部分的应力不得超过材料强度的设计值。在计算加固控制时，应根据桥梁施工年份的设计荷载和材料特性进行相应的计算。

2 预应力混凝土桥梁裂缝成因

2.1 厚度差异引起的裂缝

薄厚混凝土的连接容易产生裂缝，因为薄的比厚更容易受到温度和收缩的影响，因此薄混凝土更容易开裂。对于腹板较厚的箱形梁，较薄的底板将导致严重的横向裂缝。较大的厚度差会在箱形梁中产生更大的约束力，从而导致腹板中出现水平裂缝。

2.2 预应力筋周围的裂缝

桥梁中通常使用高强度筋，这会在锚固件下产生过多的局部压力。在这种类型的锚钉下，会产生重要的初始变形和延迟变形，如果结构在锚钉后面连续，或者钢筋用粘结剂延伸，则先前的变形是没损害的。钢筋围绕着锚杆放置，以避免在锚杆后面打开接缝或裂缝。如果在将筋腱聚集在一起之前对其进行拉伸和夹紧，则会导致连接器附近的压力增加，从而在距锚固件一定距离的位置处引起破裂。

2.3 温度和收缩率引起的裂缝

在混凝土部件中，温度和收缩率会引起内部应力，这是由不同纤维中的约束应力引起的。在不确定的结构中，任何这种差异都会导致外部情况的相对约束力，由此这些约束力引起的应力，很容易超过桥梁混凝土的抗拉强度和抗压强，因此桥梁混凝土很容易产生裂缝。根据对箱形箱梁桥的混凝土裂缝进行分析后发现，许多预应力箱形箱梁的裂缝的主要原因是温度应力，箱形梁的日光分布更为复杂。

3 预应力混凝土桥梁裂缝加固注意事项

当桥梁出现异常情况时，应首先分析裂缝产生问题的根本原因，然后对裂缝进行可行性研究和分析。在决定对裂缝采用加固措施时，还应该对多个计划进行彻底的分析和比较。尽管桥梁结构的加固措施方法有很多，并对裂缝进行有针对性的加固，必须根据具体的施工的工程特性，当前的施工技术水平以及加固的优点来确定。在加固过程中，将进行实验和测试以确保加固效果。预应力混凝土桥梁结构的自重一般随荷载而增加，有些甚至不能切断交通，因此在设计中，将综合考虑每个施工阶段的荷载、风荷载和其他荷载，并根据测算最不利的应力条件进行设计。钢筋施工过程中的主要问题是处理原始结构的界面，并结合桥梁的新旧部分，以确保结构的整体机械性能。使用预应力钢筋时，必须充分注意安装在原始结构中的锚的承载能力，以及可能变形引起的预应力破坏。为了获得加固效果，必须确保结构具有足够的预应力，并注意过度偏斜可能产生的负面影响。各种玻璃钢材料是高科技的新产品，具有很高的抗拉强度和很好的工程加固材料，但也有自己的特点和应用领域。高强度取决于高强度状态，如果施工技术不高，粘接锚固效果不好，则无法充分利用高强度的优点。因此，不能盲目地使用接合FRP材料的加强方案。

4 预应力混凝土桥梁裂缝加固措施

4.1 外部预应力加固方法

外部预应力加固方法是指将预应力筋放置在主桥梁的外侧或箱形梁内的应力区域中，并在导向装置中插入预应力筋以调整预应力的外部筋。它是要适应沿梁的内力变化，确保施加在梁体上的预压应力为荷载作用下的应力场，以达到预应力加固的效果，改善桥梁结构的支撑能力。该方法的关键技术是外部偏置筋的固定，预应力外部加固方法是目前桥梁加固方法中使用最广泛的，而且外部加固特别适用于连续大跨度T型结构和连续箱梁桥的加固和改造[1]。

4.2 无粘结预应力加固法

无粘结预应力加固法是指将混凝土硬化成刚浇筑的应加固混凝土后，布置带有防腐保护的预应力钢筋和预应力筋的方法。无粘结预应力桥梁加固方法是无粘结预应力技术在桥梁工程中的推广应用。其主要问题是解决加强梁与增加的混凝土支撑保护层之间的可靠连接，以固定预应力筋的问题。无粘结预应力加固方法特別适用于中小跨度钢筋混凝土T型梁的加固[2]。

4.3 粘结预应力加固法

粘结预应力加固法不会将预应力筋粘结到混凝土的梁上，而且完全取决于两端的锚固点，在将预应力施加到梁主体之后，更多的是将预应力筋与钢筋梁主体连接在一起。必须注入高强度复合砂浆，取决于预应力筋与复合砂浆之间的粘结力，这些粘结筋通过高强度钢丝固定在两端的梁上。

4.4 高强度复合纤维预应力加固方法

高强度复合纤维预应力加固方法是指将高强度复合纤维织物条连接或粘在梁的外部的方法。这种加固系统仍处于试验研究阶段，关键技术是解决适用于现场加固桥梁的张拉和锚固技术，并且还能解决耐复合纤维带和加固梁的根本连接问题。应该注意的是，各种桥梁加固方法不能单独使用或互斥，通常几种加固方法在一定的条件下可以相互补充，共同完成同一桥梁混凝土裂缝的加固和改造。例如，在湖北金沙江大桥的加固中，采用了连接钢板的方法，添加加固元件的方法，加固碳纤维的方法以及加固的方法。翻新计划的选择与许多因素有关，通常包括桥梁结构，桥梁所处的环境，是否可以封闭交通以及施工技术水平。加固方案和加固效果的选择与原始桥的条件有关，并且不可避免地受到原始桥结构的限制[3]。

4.5 增大截面加固方法

增大截面方法是一种增强方法，通过增加横截面在现有混凝土浇注一定厚度的钢筋混凝土，来对横截面进行加固。增大截面钢筋的方法大致可以分为以下三种，第一种主要是增加钢截面的加固办法，第二种主要是增加断面的加固办法，以及增加钢筋和增大断面的加固方法。增加断面法可以有效的增加桥主梁的刚度，并且增加主梁的承载力，解决桥面狭窄的问题，是一种较为有效的加固措施。在浇筑材料时，通常选择高强度的细石混凝土或高强度的非收缩缝填料，以避免混合较薄的厚层和较密的钢筋。在加固中，新旧钢筋需要采用科学合理的办法进行焊接，并且新旧混凝土需要有效地结合。

5 结束语

综上所述，混凝土桥梁的结构混凝土开裂的问题不容忽视。防止混凝土桥梁开裂对前期设计和施工过程的管理需要很高的技术要求，因此施工单位有必要提高团队设计水平和施工的技术水平，并根据桥梁的结构特点和施工方法采取针对性的技术措施。在预应力混凝土桥梁裂缝固中，需要充分考虑裂缝形成的原因，并考虑施工现场的情况，针对性的解决裂缝问题，采用科学合理的加固技术。采用加固方案时，还应该对多个方案进行分析和比较，以保证加固措施的有效。未来，随着科技的发展，将开发出更好的设计和加固施工方法，以有效防止混凝土结构裂缝的形成。

参考文献：

[1]刘海波.某预应力混凝土顶推连续梁裂缝成因分析及加固措施[J].湖南交通科技，2019，45（03）：102-105.

[2]杨补林.公路预应力混凝土桥梁裂缝成因及措施研究[J].科技创新导报，2018，15（01）：40+42.

[3]李斌.预应力混凝土现浇桥梁几种裂缝成因及防治措施[J].山西建筑，2017，43（12）：144-146.