市政道桥主体结构裂缝成因及检测技术研究

中图分类号：U445 文献标识码：A

引言

市政道桥在服役过程中需承受交通荷载、温度变化、雨水侵蚀等多重作用，主体结构裂缝是最常见的病害形式之一。裂缝不仅影响结构外观，更会破坏混凝土、钢筋等材料的完整性，而传统裂缝检测多依赖人工目视，存在效率低、精度不足、隐蔽裂缝遗漏等问题。因此，深入分析裂缝成因、推广高效精准的检测技术，是保障市政道桥结构安全、延长服役寿命的关键举措。

1 市政道桥主体结构裂缝的核心成因

1.1 荷载作用引发的裂缝

荷载作用是导致道桥主体结构裂缝的主要因素，分为静力荷载与动力荷载两类：一是静力荷载裂缝，当结构承受的荷载超过设计限值时，会在应力集中区域产生裂缝，如桥梁主梁跨中受弯区域易出现垂直于梁轴的弯曲裂缝，支座附近受剪区域易出现 45^∘ 斜裂缝；路基填土压实度不足时，在车辆静载作用下会产生沉降裂缝，表现为路基表面的纵向或横向开裂；二是动力荷载裂缝，车辆行驶过程中产生的冲击荷载、制动荷载会对结构造成反复作用，长期累积易引发疲劳裂缝，此类裂缝多始于应力集中的薄弱部位，初期裂缝细小，随荷载循环逐步扩展，最终影响结构整体稳定性。

1.2 环境因素引发的裂缝

一是温度裂缝，道桥结构暴露于自然环境中，昼夜温差、季节交替会导致材料热胀冷缩，若结构约束限制了温度变形，会在内部产生温度应力，当应力超过材料抗拉强度时，会出现温度裂缝，桥梁腹板易出现纵向温度裂缝，路基表面易出现横向温度收缩裂缝，此类裂缝多无明显规律性，缝宽随温度变化波动；二是水侵蚀裂缝，雨水、地下水通过结构表面的微小孔隙渗入内部，在低温环境下冻结膨胀，产生冻胀应力，反复冻融后会导致混凝土表层剥落、内部开裂，形成冻融裂缝；同时，水的渗透会软化路基填料，导致路基不均匀沉降，间接引发上部结构裂缝；三是介质腐蚀裂缝，城市环境中的氯离子、二氧化硫会侵入混凝土内部，与水泥水化产物发生化学反应，产生膨胀性物质，导致混凝土内部产生膨胀应力，引发腐蚀裂缝，此类裂缝多伴随混凝土表面起砂、剥落，常见于桥梁支座附近、路基两侧等易接触腐蚀介质的区域。

1.3 施工缺陷引发的裂缝

一是混凝土施工缺陷，混凝土拌和时配合比失衡、振捣不密实，会导致混凝土内部存在孔隙、蜂窝，降低材料抗拉强度，易在后期服役中形成裂缝；混凝土浇筑后养护不及时或养护不足，会导致表面水分快速蒸发，产生收缩裂缝，表现为混凝土表面的细小网状裂缝或纵向裂缝；二是钢筋施工缺陷，钢筋绑扎时间距过大、保护层厚度不足，会导致结构受力时钢筋与混凝土协同工作能力下降，在钢筋间距处产生裂缝；钢筋焊接质量不佳，会在焊接处形成应力集中，引发裂缝；三是结构施工缺陷，桥梁梁板浇筑时模板支撑不稳、沉降变形，会导致混凝土结构产生弯曲裂缝；路基施工时分层压实厚度过大、压实机械选型不当，会导致路基压实度不足，通车后易出现沉降裂缝；此外，施工过程中过早拆模、过早通行车辆，会导致结构在强度未达标时承受荷载，引发早期裂缝。

2 市政道桥主体结构裂缝的主流检测技术

2.1 外观检测技术

外观检测技术是最基础的裂缝检测手段，适用于结构表面裂缝的初步识别，核心技术包括人工目视检测与简易工具辅助检测：一是人工目视检测，检测人员通过肉眼观察结构表面，结合望远镜、放大镜等工具，识别裂缝的位置、走向、形态，初步判断裂缝类型；检测时需记录裂缝的分布区域、裂缝长度与大致缝宽，适用于裂缝明显、易于观察的区域；二是简易工具检测，针对肉眼难以准确测量的裂缝，采用裂缝宽度仪测量缝宽，精度可达 0.01mm ，通过将仪器探头贴合裂缝表面，直接读取缝宽数据；采用裂缝长度尺测量裂缝长度，记录裂缝的起止位置；此类技术操作简便、成本低，但依赖人工经验，检测效率低，难以检测隐蔽裂缝或深层裂缝，适用于小规模、常规性的裂缝检测。

2.2 无损检测技术

一是超声波检测，利用超声波在不同介质中传播速度的差异，将超声波探头置于结构表面，发射超声波并接收反射波，当结构内部存在裂缝时，超声波会在裂缝处产生反射，通过分析反射波的传播时间、振幅，可判断裂缝的深度、走向与延伸情况；该技术适用于桥梁梁板、涵洞等混凝土结构，可检测深度达数米的内部裂缝，但受混凝土内部缺陷影响较大，需结合现场情况校准；二是探地雷达检测，利用高频电磁波在不同介质中的反射特性，将雷达天线贴附于结构表面，发射电磁波并接收反射信号，当结构内部存在裂缝时，电磁波会在裂缝处产生强反射信号，通过分析信号图像，可确定裂缝的位置、深度与范围；该技术适用于路基内部裂缝、桥梁铺装层裂缝的检测，检测效率高、范围广，但受结构内部钢筋、管线干扰较大，需进行信号滤波处理。

2.3 自动化检测技术

一是无人机检测，搭载高清摄像头、红外热像仪的无人机可对桥梁上部结构、高填方路基等人工难以到达的区域进行航拍，获取结构表面图像；通过后期图像处理，可识别裂缝的位置、形态，结合红外热像仪可检测因裂缝导致的温度异常区域，间接判断裂缝深度；该技术检测范围广、灵活性高，适用于大型桥梁、高路基的裂缝检测；二是机器人检测，针对桥梁箱梁内部、涵洞等狭窄空间，采用履带式或轮式检测机器人，搭载高清相机、超声波传感器，可在封闭空间内自主移动，实时拍摄裂缝图像、采集超声波数据，通过无线传输将数据发送至后台，实现裂缝的实时检测与分析；该技术适用于隐蔽空间的裂缝检测，避免人工进入危险区域；三是图像识别检测，通过高清相机、激光扫描仪获取结构表面图像或三维点云数据，利用计算机视觉算法对图像进行处理，自动识别裂缝的位置、长度、缝宽，生成裂缝分布图与检测报告；该技术可实现裂缝的自动化识别与量化分析，检测精度高、效率高，适用于大规模市政道桥的常态化裂缝检测。

3 结束语

市政道桥主体结构裂缝的成因复杂，涉及荷载、环境、施工、材料等多维度因素，各类裂缝的形态与危害存在显著差异，需通过精准检测实现有效管控。未来，随着智能化、数字化技术的发展，市政道桥裂缝检测将向实时监测、智能预警方向升级，实现裂缝发展的动态模拟与风险预警，进一步提升市政道桥主体结构的安全管控水平，为城市交通基础设施的长期稳定运行提供支撑。

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